Coordination bilatérale et régulation des nerfs spinaux : comment la stimulation percutanée de la moelle épinière modifie le substrat neuronal des mouvements bilatéraux

Contexte: Les humains utilisent leurs deux bras de manière complexe, nécessitant souvent une coordination bilatérale. Les maladies du système nerveux limitent cette caractéristique remarquable du système moteur humain. Comprendre comment les technologies de neuromodulation modifient les mécanismes neuronaux de la coordination bilatérale est une étape importante dans la conception de stratégies de réhabilitation efficaces. La stimulation percutanée de la moelle épinière (SPME), qui active de manière non invasive la moelle épinière, a favorisé la récupération de la fonction motrice après une lésion médullaire. De nombreuses études ont tenté d’utiliser divers outils électrophysiologiques pour capturer les mécanismes neuronaux sous-jacents à ces effets, mais il n’est pas encore clair comment la SPME affecte les rythmes corticaux enregistrés par électroencéphalographie (EEG), en particulier lors de mouvements bilatéraux.

Les chercheurs ont étudié chez 12 participants neurotypiques l’impact de la SPME cervicale sur les oscillations sensori-motrices corticales. Ils ont examiné les changements de cinématique motrice pendant l’application de la SPME, ainsi que les niveaux d’activation corticale et la connectivité entre les deux hémisphères lors de l’exécution de mouvements d’extension des bras, unilatéraux et bilatéraux (représentant des activités de la vie quotidienne). Les résultats de l’évaluation comportementale ont montré une amélioration du temps de mouvement et des erreurs dans les mouvements bilatéraux à objectif commun pendant l’application de la SPME, mais aucune différence n’a été observée dans les performances des mouvements unilatéraux et bilatéraux à double objectif.

Source de l’étude: Cet article a été co-écrit par Behdad Parhizi, Trevor S. Barss, Alphonso Martin Dineros, Gokul Sivadasan, Darren Mann et Vivian K. Mushahwar. Les auteurs sont affiliés à plusieurs institutions de recherche, et cette étude a été publiée en 2024 dans la revue Journal of Neuroengineering and Rehabilitation.

Méthodes et résultats de l’étude

Méthodes

Cette étude a conçu trois types de mouvements d’extension du bras, à savoir : 1. Extension guidée par la vision (VGR) unilatérale 2. VGR bilatérale à double objectif 3. VGR bilatérale à objectif commun

Avec l’application de la SPME cervicale, les mouvements ont été réalisés grâce à un robot exosquelette Kinarm, en utilisant les articulations du coude et de l’épaule sur un plan horizontal. Les sujets ont exécuté les tâches sans et avec la SPME, et l’activité corticale a été enregistrée avec l’EEG, en prêtant une attention particulière aux activités corticales des bandes alpha (8-12 Hz) et bêta (13-30 Hz) associées aux processus sensori-moteurs.

Résultats

Les résultats ont montré que dans la bande alpha, la SPME cervicale augmentait significativement la puissance spectrale dans le cortex moteur primaire pendant les mouvements unilatéraux et bilatéraux à double objectif, ainsi que dans le cortex sensoriel primaire pendant les mouvements unilatéraux. Dans la bande bêta, la SPME augmentait significativement la puissance spectrale dans le cortex moteur et sensoriel primaire pendant les mouvements bilatéraux à objectif commun et les mouvements unilatéraux. De plus, une augmentation significative de la connectivité interhémisphérique dans la bande alpha dans le cortex moteur primaire a été observée uniquement lors des tâches unilatérales avec SPME.

Conclusion et signification

Ces découvertes suggèrent que la SPME cervicale, en tant que technique de neuromodulation appliquée à la moelle épinière, fournit les premières informations sur les effets corticaux au-delà de la moelle épinière lors de l’exécution de mouvements des bras, unilatéraux et bilatéraux, et confirme les effets inhibiteurs de la SPME à un niveau cortical précédemment rapportés. Ces découvertes pourraient conduire à mieux concevoir des interventions de réhabilitation basées sur la SPME pour la récupération des fonctions des membres supérieurs.

Les limites de cette étude incluent son exécution chez des sujets neurotypiques, ce qui nécessite de futures recherches pour inférer les effets de la SPME sur des individus ayant des lésions nerveuses. De plus, cette étude n’a pas évalué les effets immédiats ou à long terme des performances motrices après la stimulation en l’absence de stimulation et n’a pas testé des mesures telles que l’inhibition intracorticale (IHI) ou SICI chez les sujets, pouvant offrir des connaissances précieuses sur les interactions et les réseaux d’inhibition et d’excitation intracorticaux.