Effets de la rétroaction tactile dans la rééducation de la main après un AVC : connectivité fonctionnelle et activation corticale
Étude neurofonctionnelle basée sur la fNIRS de la rétroaction tactile dans la réhabilitation de la main post-AVC
Contexte académique
L’AVC est une maladie fréquente du système nerveux, dont les séquelles fonctionnelles ont un impact profond sur la vie quotidienne et la qualité de vie des patients. Parmi les déficiences induites par l’AVC, les dysfonctionnements de la main se distinguent particulièrement : réduction de la force musculaire et perte du contrôle des mouvements des doigts. Ces limitations affectent non seulement les compétences de base des patients dans leurs activités quotidiennes, mais diminuent aussi fortement leur participation sociale et leur qualité de vie globale. Bien que les exercices de rééducation motorisée traditionnels aient montré des effets positifs sur l’amélioration des fonctions motrices, plus de la moitié des patients atteints d’AVC conservent des dysfonctionnements résiduels au niveau des mains même après ces thérapies.
Récemment, des recherches indiquent que les méthodes de réhabilitation motrice intégrant une rétroaction tactile (Tactile Feedback, TF) pourraient constituer une intervention efficace. La rétroaction tactile fournit des informations en temps réel, tactiles ou visuelles, pour aider les patients à percevoir et ajuster leurs mouvements, améliorant ainsi l’engagement et l’efficacité des entraînements moteurs. Cependant, les mécanismes neuronaux sous-jacents de la rétroaction tactile dans la réhabilitation post-AVC restent peu connus, notamment en ce qui concerne la récupération motrice de la main et la plasticité neuronale. Explorer davantage les effets de la rétroaction tactile sur l’activation régionale du cerveau et la connectivité fonctionnelle des réseaux cérébraux est essentiel pour développer des interventions personnalisées plus performantes.
Source de l’article
Cette étude a été réalisée par Lingling Chen, Fanyao Meng, Congcong Huo et leurs collègues, provenant de l’Université de Technologie de Hebei, du Centre National de Recherche sur les Aides Techniques à la Réhabilitation et de divers laboratoires de recherche à Pékin. L’article est publié dans le journal Biomedical Optics Express le 1er février 2025 en accès libre.
Description détaillée de l’étude
Démarche de recherche
Cette recherche se concentre sur la relation entre la rétroaction tactile et les réponses fonctionnelles cérébrales, en utilisant la spectroscopie fonctionnelle en proche infrarouge (fNIRS) pour analyser l’activation des régions cérébrales et la connectivité fonctionnelle lors de tâches de saisie chez des patients post-AVC. Les principales étapes de l’étude sont les suivantes :
1. Recrutement et évaluation des participants
Un total de 15 patients post-AVC en phase de récupération subaiguë ont été recrutés, satisfaisant les critères d’inclusion suivants : - Âge compris entre 30 et 80 ans ; - AVC sous-cortical unilatéral confirmé radiologiquement, datant d’au moins 30 jours ; - Capacité de comprendre et d’exécuter des instructions ; - Première occurrence d’AVC.
Un groupe témoin composé de 15 sujets sains, appariés en âge et en sexe, a également été inclus. Les fonctions motrices des mains des patients ont été évaluées à l’aide de l’échelle Action Research Arm Test (ARAT), et des données démographiques ainsi que des caractéristiques cliniques (type d’AVC, localisation des lésions) ont été enregistrées.
2. Conception expérimentale et tâches
Deux types de tâches de saisie ont été conçus : sans rétroaction tactile (No-TF) et avec rétroaction tactile (TF). Chaque session expérimentale a suivi un protocole en blocs, comprenant 30 secondes de saisie et 30 secondes de repos, avec un total de 6 blocs (6 minutes). Les systèmes de capture tactile ont été utilisés pour enregistrer en temps réel les variations de la force de préhension, affichant des visualisations à l’écran pour le groupe TF. Dans ce groupe, des retours visuels et auditifs étaient fournis lorsque la force dépassait un seuil prédéfini. À l’inverse, aucune rétroaction n’était proposée dans le groupe No-TF.
3. Collecte et analyse des données
Les données cérébrales ont été recueillies à l’aide d’une configuration multi-canaux fNIRS couvrant le cortex préfrontal (PFC), l’aire prémotrice (PMA), l’aire motrice supplémentaire (SMA), le cortex moteur primaire (M1) et le lobe occipital (OL). Afin de réduire les artefacts liés aux mouvements, les signaux ont été prétraités via des corrections artefactuelles et un filtrage passe-bande. L’activité corticale induite par les tâches a été modélisée à l’aide d’un modèle linéaire généralisé (GLM), et la connectivité fonctionnelle (Functional Connectivity, FC) a été étudiée au moyen de matrices de corrélation de Pearson. Plusieurs métriques de réseau telles que le coefficient de clustering (Clustering Coefficient), l’efficacité globale (Global Efficiency) et la transitivité (Transitivity) ont été calculées pour évaluer les propriétés des réseaux cérébraux.
Résultats de l’étude
1. Activation corticale lors des tâches de saisie
Entre les deux types de tâches, les patients post-AVC ont montré une activation cérébrale significativement réduite par rapport au groupe témoin : - Lors des tâches TF, les patients post-AVC ont présenté une activation plus faible dans le cortex préfrontal droit (RPFC), le cortex sensorimoteur gauche (LSMC) et l’aire prémotrice droite (RPMA), par rapport au groupe sain ; - Les individus sains ont démontré une activation plus extensive et répartie, particulièrement dans les régions frontale et motrice durant les tâches TF.
Cependant, une activation plus marquée a été observée dans le RPFC des patients post-AVC sous condition TF, suggérant un recours accru aux ressources cognitives pour accomplir cette tâche motorisée complexe.
2. Connectivité fonctionnelle et propriétés des réseaux cérébraux
- Connectivité fonctionnelle (FC) : Les tâches TF ont montré une augmentation notable de la connectivité entre les régions frontales et motrices dans le groupe sain. En revanche, la connectivité observée chez les patients AVC restait limitée, notamment dans certaines voies liées aux fonctions motrices.
- Propriétés des réseaux cérébraux : Par rapport au groupe sain, les patients post-AVC ont affiché des diminutions significatives des coefficients de clustering et de transitivité lors des tâches TF. Ces observations suggèrent un déficit de la transmission d’information et de la structuration locale des réseaux cérébraux post-AVC.
3. Corrélations entre indices comportementaux et propriétés des réseaux
Une corrélation significative a été observée entre certains indices comportementaux et la structure des réseaux neuronaux : - Le rapport de force entre le côté atteint et le côté sain était positivement corrélé avec les scores ARAT (r=0,8447, p=0,0003). - Des corrélations positives notables ont été trouvées entre ce rapport de force et les coefficients de clustering (r=0,592, p=0,033) et de transitivité (r=0,590, p=0,034), mettant en lumière le rôle des modules locaux et de l’intégration des informations dans la récupération post-AVC.
Importance et valeur de l’étude
1. Valeur scientifique
Cette étude intègre la fNIRS et la rétroaction tactile pour constituer une perspective nouvelle sur la réhabilitation des fonctions manuelles post-AVC, apportant des éclairages cruciaux sur les mécanismes de plasticité neuronale.
2. Pertinence pratique
La rétroaction tactile, grâce à sa capacité à stimuler l’activité cérébrale et les ressources cognitives, pourrait être intégrée dans des programmes de réhabilitation individualisés. De plus, cette technologie est portable et économique, ce qui en fait une solution idéale pour les applications cliniques et domiciliaires.
3. Points forts de la recherche
- Utilisation novatrice de la TF et de la fNIRS ;
- Identification de la corrélation entre réseau fonctionnel et performances comportementales ;
- Perspectives uniques sur les séquelles motrices de la main après un AVC.
Conclusion
Cette étude démontre que la rétroaction tactile module les réponses cérébrales fonctionnelles et les caractéristiques des réseaux cérébraux chez les patients AVC durant les tâches de saisie, favorisant ainsi une amélioration comportementale. Ces résultats soulignent le potentiel de la TF comme outil de réhabilitation pour restaurer les fonctions motrices de la main et promouvoir la plasticité cérébrale. Ces découvertes ouvrent la voie à des innovations technologiques pour la réhabilitation post-AVC et contribuent à un progrès significatif dans ce domaine clinique.