L’impact de la charge cognitive sur les différences inter-membres dans le contrôle moteur chez les personnes âgées

Contexte académique

Dans la vie quotidienne, nous observons généralement que la main dominante (par exemple, la main droite chez les droitiers) surpasse la main non dominante dans l’exécution de tâches simples. Cependant, ces différences entre les membres peuvent être influencées par la complexité de la tâche et les exigences biomécaniques. L’hypothèse de la dominance dynamique (Dynamic Dominance Hypothesis) suggère que l’hémisphère gauche (dominant chez les droitiers) est principalement responsable du contrôle de la trajectoire du mouvement, tandis que l’hémisphère droit (non dominant) est spécialisé dans le contrôle postural. Cependant, dans des scénarios réels, les défis cognitifs pourraient moduler ces comportements spécialisés. Ainsi, les chercheurs ont émis l’hypothèse qu’avec une charge cognitive accrue, les processus de contrôle moteur latéralisés deviendraient encore plus asymétriques.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont conçu une expérience visant à explorer l’impact de la charge cognitive sur les différences inter-membres dans le contrôle moteur chez les personnes âgées. Les personnes âgées sont une population cible importante en raison de leurs ressources neurales limitées (comme une capacité de mémoire de travail réduite). Certaines études suggèrent que les personnes âgées pourraient présenter moins d’asymétries dans le traitement moteur et cognitif en raison d’une latéralisation hémisphérique réduite. Cependant, d’autres recherches montrent que les personnes âgées pourraient présenter une latéralisation motrice plus marquée, ce qui pourrait être lié à une contribution réduite de l’hémisphère droit au contrôle de l’impédance. Par conséquent, étudier comment la charge cognitive affecte le contrôle moteur chez les personnes âgées peut non seulement aider à comprendre les mécanismes de latéralisation motrice, mais aussi fournir des références importantes pour le développement de stratégies d’entraînement moteur pour cette population.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par S. A. L. Jayasinghe, affilié à la Division de thérapie physique et de sciences de la réadaptation, Département de médecine familiale et de santé communautaire, Université du Minnesota, États-Unis. L’article a été publié pour la première fois dans le Journal of Neurophysiology (J Neurophysiol) le 3 décembre 2024, avec le DOI 10.1152/jn.00167.2024.

Déroulement de la recherche

Participants et conception expérimentale

L’étude a recruté 16 personnes âgées droitières (11 femmes, 5 hommes, âge moyen de 65,88 ans), toutes exemptes de maladies neurologiques ou d’autres troubles affectant les fonctions sensori-motrices. Les participants ont effectué une tâche de pointage unilatéral en utilisant le système de capture de mouvement en réalité virtuelle Kinereach. Chaque participant a effectué 170 essais avec chaque main, la complexité de la tâche augmentant progressivement.

Équipement expérimental et collecte de données

L’équipement expérimental comprenait : - Système Kinereach : utilisé pour enregistrer la position et l’orientation de la main et du bras, avec une fréquence d’échantillonnage de 116 Hz. - Système Trigno Research+ : utilisé pour collecter des données d’électromyographie (EMG) à une fréquence d’échantillonnage de 1 250 Hz. Les capteurs étaient placés sur des muscles spécifiques de l’épaule et du coude, notamment le deltoïde postérieur, la tête claviculaire du grand pectoral, la longue portion du biceps brachial et la tête latérale du triceps brachial.

Conception de la tâche

Chaque essai était divisé en deux phases : 1. Phase de mémorisation : Les participants devaient mémoriser des instructions visuelles affichées à l’écran (incluant forme, taille, couleur et direction) en 2 secondes. 2. Phase d’exécution : Un tableau de neuf objets apparaissait à l’écran, et les participants devaient sélectionner l’objet correct en fonction de leur mémoire et effectuer un mouvement rapide pour le toucher en 3 secondes.

La charge cognitive de la tâche augmentait progressivement, passant du niveau 0 (un seul objet cible) au niveau 4, en augmentant le nombre d’éléments à mémoriser ou la complexité du tableau d’objets.

Analyse des données

Les chercheurs ont utilisé IgorPro et MATLAB pour le traitement et l’analyse des données. Les principaux indicateurs analysés comprenaient : - Temps de réaction : Le temps entre l’apparition du tableau d’objets et le début du mouvement. - Déviation de la linéarité du mouvement : Le rapport entre l’axe mineur et l’axe majeur de la trajectoire de la main, reflétant la coordination de la trajectoire. - Co-contraction articulaire : Le niveau de co-contraction des muscles de l’épaule et du coude, calculé à partir des données EMG.

Résultats principaux

1. Temps de réaction : Le temps de réaction de la main droite était significativement plus long que celui de la main gauche (p = 0,0004), et il augmentait progressivement avec la charge cognitive.
2. Qualité du mouvement : Avec l’augmentation de la charge cognitive, la trajectoire du mouvement devenait plus courbée et la précision diminuait, mais aucune différence significative n’a été observée entre les deux mains.
3. Co-contraction articulaire : Le niveau de co-contraction au niveau du coude et de l’épaule droits était significativement plus élevé qu’à gauche (p < 0,05), mais la charge cognitive n’avait pas d’effet significatif sur la co-contraction.

Conclusion

L’étude montre que dans des conditions de charge cognitive accrue, les personnes âgées présentent un temps de réaction significativement plus long avec la main droite qu’avec la main gauche, mais aucune différence significative n’a été observée dans la qualité du mouvement ou la coordination articulaire entre les deux mains. Cette décallenge remet en question l’hypothèse de la dominance dynamique, suggérant que la charge cognitive pourrait avoir un impact complexe sur les processus de contrôle moteur latéralisés.

Points forts de l’étude

1. Impact de la charge cognitive : Première étude systématique explorant l’effet de la charge cognitive sur les différences inter-membres dans le contrôle moteur chez les personnes âgées, révélant une asymétrie significative dans le temps de réaction.
2. Découverte sur la co-contraction articulaire : Le niveau de co-contraction au niveau du coude et de l’épaule droits était significativement plus élevé qu’à gauche, indiquant que la main droite pourrait nécessiter une coordination musculaire accrue pendant la phase de préparation du mouvement.
3. Innovation dans la conception de la tâche : En combinant un défi cognitif et une tâche motrice, l’étude offre une nouvelle perspective pour comprendre les mécanismes de latéralisation du contrôle moteur.

Importance de l’étude

Cette recherche contribue non seulement à une meilleure compréhension des mécanismes de latéralisation du contrôle moteur, mais fournit également des références importantes pour le développement de stratégies d’entraînement moteur pour les personnes âgées. En particulier, dans des conditions de charge cognitive accrue, l’optimisation des stratégies de contrôle moteur pourrait jouer un rôle crucial dans la prévention des dysfonctionnements moteurs chez les personnes âgées.

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Cet article, grâce à une conception expérimentale innovante et à une analyse détaillée des données, révèle l’impact complexe de la charge cognitive sur les différences inter-membres dans le contrôle moteur chez les personnes âgées, offrant ainsi une base théorique importante pour les recherches et applications futures.