Lorsque l'on enregistre l'activité cérébrale en électroencéphalographie (EEG) de surface, le signal d'intérêt est fréquemment bruité par des activités différentes provenant de différentes sources de bruit telles que l'activité musculaire. Le débruitage de l'EEG est donc une étape de pré-traitement important dans certaines applications, telles que la localisation de source. Dans cette thèse, nous proposons six méthodes permettant la suppression du bruit de signaux EEG dans le cas particulier des activités enregistrées chez les patients épileptiques soit en période intercritique (pointes) soit en période critique (décharges). Les deux premières méthodes, qui sont fondées sur la décomposition généralisée en valeurs propres (GEVD) et sur le débruitage par séparation de sources (DSS), sont utilisées pour débruiter des signaux EEG épileptiques intercritiques. Pour extraire l'information a priori requise par GEVD et DSS, nous proposons une série d'étapes de prétraitement, comprenant la détection de pointes, l'extraction du support des pointes et le regroupement des pointes impliquées dans chaque source d'intérêt. Deux autres méthodes, appelées Temps Fréquence (TF) -GEVD et TF-DSS, sont également proposées afin de débruiter les signaux EEG critiques. Dans ce cas on extrait la signature temps-fréquence de la décharge critique par la méthode d'analyse de corrélation canonique. Nous proposons également une méthode d'Analyse en Composantes Indépendantes (ICA), appelé JDICA, basée sur une stratégie d'optimisation de type Jacobi. De plus, nous proposons un nouvel algorithme direct de décomposition canonique polyadique (CP), appelé SSD-CP, pour calculer la décomposition CP de tableaux à valeurs complexes. L'algorithme proposé est basé sur la décomposition de Schur simultanée (SSD) de matrices particulières dérivées du tableau à traiter. Nous proposons également un nouvel algorithme pour calculer la SSD de plusieurs matrices à valeurs complexes. Les deux derniers algorithmes sont utilisés pour débruiter des données intercritiques et critiques. Nous évaluons la performance des méthodes proposées pour débruiter les signaux EEG (simulés ou réels) présentant des activités intercritiques et critiques épileptiques bruitées par des artéfacts musculaires. Dans le cas des données simulées, l'efficacité de chacune de ces méthodes est évaluée d'une part en calculant l'erreur quadratique moyenne normalisée entre les signaux originaux et débruités, et d'autre part en comparant les résultats de localisation de sources, obtenus à partir des signaux non bruités, bruités, et débruités. Pour les données intercritiques et critiques, nous présentons également quelques exemples sur données réelles enregistrées chez des patients souffrant d'épilepsie partielle. / In the process of recording electrical activity of the brain, the signal of interest is usually contaminated with different activities arising from various sources of noise and artifact such as muscle activity. This renders denoising as an important preprocessing stage in some ElectroEncephaloGraphy (EEG) applications such as source localization. In this thesis, we propose six methods for noise cancelation of epileptic signals. The first two methods, which are based on Generalized EigenValue Decomposition (GEVD) and Denoising Source Separation (DSS) frameworks, are used to denoise interictal data. To extract a priori information required by GEVD and DSS, we propose a series of preprocessing stages including spike peak detection, extraction of exact time support of spikes and clustering of spikes involved in each source of interest. Two other methods, called Time Frequency (TF)-GEVD and TF-DSS, are also proposed in order to denoise ictal EEG signals for which the time-frequency signature is extracted using the Canonical Correlation Analysis method. We also propose a deflationary Independent Component Analysis (ICA) method, called JDICA, that is based on Jacobi-like iterations. Moreover, we propose a new direct algorithm, called SSD-CP, to compute the Canonical Polyadic (CP) decomposition of complex-valued multi-way arrays. The proposed algorithm is based on the Simultaneous Schur Decomposition (SSD) of particular matrices derived from the array to process. We also propose a new Jacobi-like algorithm to calculate the SSD of several complex-valued matrices. The last two algorithms are used to denoise both interictal and ictal data. We evaluate the performance of the proposed methods to denoise both simulated and real epileptic EEG data with interictal or ictal activity contaminated with muscular activity. In the case of simulated data, the effectiveness of the proposed algorithms is evaluated in terms of Relative Root Mean Square Error between the original noise-free signals and the denoised ones, number of required ops and the location of the original and denoised epileptic sources. For both interictal and ictal data, we present some examples on real data recorded in patients with a drug-resistant partial epilepsy.

Les épilepsies bénignes partielles idiopathiques de l'enfant sont associées à un pronostic favorable, car les crises sont rares et disparaissent à l'adolescence. La nature bénigne de ces syndromes est remise en question en raison de difficultés d'apprentissage et de déficits cognitifs subtils, fréquemment rapportés dans cette population. Nous étudions l’incidence des décharges épileptiques inter-critiques sur la cognition, et observons leurs influences sur l’organisation cérébrale et les fonctions cognitives. Nous proposons des épreuves informatisées, à des patients avec des pointes centro-temporales (EPCT) principalement localisées à l'un des deux hémisphères et occipitales de type Panayiotopoulos (SP), afin d'évaluer des compétences verbales, visuo-spatiales, visuo-attentionnelles, ainsi que trois processus d’imagerie mentale visuelle jamais étudiés dans ces syndromes. Les données comportementales renforcent l’idée d’une spécificité des perturbations selon la latéralisation hémisphérique des pointes inter-critiques et confirment leur incidence sur l’organisation de l’asymétrie hémisphérique fonctionnelle associée aux fonctions étudiées. Par ailleurs, nous montrons que le SP a une incidence particulièrement négative sur les processus d'imagerie mentale visuelle, compétences centrales pour la réussite scolaire de l’enfant et l’enrichissement de son imaginaire. Nos résultats sont en adéquation avec la remise en question actuelle de la nature bénigne de ces épilepsies sur le plan cognitif. Comparer les déficits et l’asymétrie hémisphérique fonctionnelle selon la localisation principale des pointes procure de nouveaux arguments pour un impact spécifique des manifestations inter-critiques, car seuls les mécanismes cognitifs sous-tendus par les régions concernées sont perturbés. Cela apporte des éléments d’explications sur les difficultés d'apprentissages signalés chez ces enfants, et incite à proposer des aménagements pédagogiques. / Benign idiopathic partial epilepsies of children are associated with a favorable prognosis because of rare seizure and usually recovery during adolescence. The benign nature of these syndromes is questioned because of learning difficulties and subtle cognitive deficits, frequently reported in this population. We study the incidence of the epileptic discharges on the cognition, and observe their influences on brain organization and cognitive functions. We propose computerized tests to patients with centrotemporal spikes (BECT) mainly localized in one of both hemispheres and occipital discharges, Panayiotopoulos syndrome (PS), to estimate verbal, visuo-spatial and visuo-attentional skills, as well as three visual imagery processes still never studied in these syndromes. Behavioural data strengthen the idea of a specific disturbances according to the hemispheric lateralization of the discharges and confirm their incidence on the organization of the functional hemispheric asymmetry associated with the studied functions. Furthermore, we show that PS has a particularly negative impact on the visual imagery process, important skills in the child's academic success and enrichment of his imagination. Our results are consistent with the current questioning of the benign nature of epilepsy on the cognitive level. Compare the deficits and the functional hemispheric asymmetry according to the main localization of discharges gets new arguments for a specific impact of the epileptiform activity, because only the cognitive mechanisms underlain by the concerned regions are disrupted. This provides evidence to explain the learning difficulties identified in these children, and encourages them to provide educational facilities.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / As convulsÃes dialÃpticas tÃm como principais alteraÃÃes ictais as alteraÃÃes de consciÃncia que sÃo independentes das manifestaÃÃes ictais no eletroencefalograma. Essa classificaÃÃo de convulsÃes epilÃpticas foi proposta por LÃders et al em 1998 e tem como base exclusivamente a semiologia ictal. O presente estudo avalia um total de 59 eventos dialÃpticos de 27 pacientes. Os eventos foram retrospectivamente avaliados e classificados em: crises dialÃpticas parciais complexas, crises dialÃpticas parciais simples, e eventos dialÃpticos nÃo epilÃpticos. à de amplo conhecimento que a regulaÃÃo cardiovascular à uma funÃÃo da atividade neuronal no cÃrtex cerebral, na amÃgdala e na formaÃÃo reticular do bulbo e que a ativaÃÃo seletiva dos centros cardÃacos nessas Ãreas produz aumento ou diminuiÃÃo da freqÃÃncia cardÃaca. Esse estudo analisou as alteraÃÃes da freqÃÃncia cardÃaca 1 hora antes, durante e 1 hora depois de cada evento dialÃptico. Foi observado que a freqÃÃncia cardÃaca do perÃodo basal era semelhante nos grupos de crises parciais complexas e de crises nÃo epilÃpticas. TambÃm foi observado que a freqÃÃncia cardÃaca basal està aumentada no grupo de pacientes com crises parciais simples (P<0,05). Por sua vez, a freqÃÃncia cardÃaca no perÃodo ictal nÃo aumentou no grupo de crises nÃo epilÃpticas, bem como no grupo de crises parciais simples. Foi observado um aumento da freqÃÃncia cardÃaca (taquicardia) em cada crise dialÃptica parcial complexa (P<0,05), com o retorno da freqÃÃncia cardÃaca aos nÃveis basais no perÃodo pÃs ictal. Esses achados indicam que a taquicardia mediada por vias centrais à uma caracterÃstica das crises dialÃpticas parciais complexas. Na segunda parte do estudo, foram analisada as alteraÃÃes da freqÃÃncia cardÃaca induzidas pelo movimento em crises epilÃpticas e nÃo epilÃpticas. Foi demonstrado que em nenhuma crise nÃo epilÃptica moderada houve um aumento da freqÃÃncia cardÃaca durante a fase ictal acima de 39,3%, comparando-se com a freqÃÃncia cardÃaca do perÃodo basal. NÃo houve aumento da freqÃÃncia cardÃaca em nenhuma crise nÃo epilÃptica leve acima de 16,3% durante a fase ictal, bem como nenhuma crise parcial simples apresentou um aumento da FC acima de 20,6%, comparando-se com o perÃodo basal. Foi verificado que a utilizaÃÃo de uma escala para gradaÃÃo da quantidade de movimento pode ser usada como ferramenta na verificaÃÃo de uma tendÃncia de alteraÃÃo da freqÃÃncia cardÃaca de acordo com a quantidade de alteraÃÃo de movimento. Assim, a anÃlise da freqÃÃncia cardÃaca pode ser usada como critÃrio para exclusÃo de eventos psicogÃnicos / Dialeptic seizures are characterized by ictal loss of consciouness, that is independent of the EEG correlate. This classification of epileptic seizures is based only on ictal semiology and was proposed by LÃders et al in 1998. We studied 59 dialeptic events of 27 patients. The events were retrospectively analyzed and classified in: dialeptic complex partial seizures, dialeptic simple partial seizures and dialeptic non epileptic events. It is well known that cardiovascular regulation is a function of neuronal activity in the cerebral cortex, amygdala, and reticular formation in the medulla, and that selective activation of cardiac centers in theses areas is responsible for changes in the heart rate. Our study analyzed the heart rate changes 1 hour prior, during and 1 hour after each dialeptic event. It was shown that the heart rate of the basal period was similar in the complex partial seizures group and in the non epileptic group. The basal heart rate was increased in the simple partial seizures group (P<0.05). The ictal heart rate did not increase in the non epileptic group, as well as in the simple partial seizures group. We showed an increase in the heart rate in each dialeptic complex partial seizure (P<0.05), and the heart rate returned to normal in the post-ictal period. Our study showed that central mediated tachycardia is a feature of dialeptic complex partial seizures. In the second part of our study, the heart rate changes secondary to movement in epileptic and non epileptic seizures were analyzed. It was shown that none of the moderate non epileptic seizures had an increase in the ictal heart rate above 39.3% when compared to the heart rate in the basal period. There wasnât any heart rate increase in any of the mild non epileptic seizures greater than 16.3% in the ictal period. None of the simple partial seizures showed heart rate increase above 20.6% of the basal period. We showed that a scale for movement quantification allow us to show a tendency of heart rate changes secondary to different degrees of body movement. Therefore, heart rate analysis can be used as an additional criterion for exclusion of psychogenic events