Accélérer l'apprentissage moteur en pédiatrie (AMPED)

Contexte et justification : La plasticité peut être améliorée dans le cerveau en développement, mais les mécanismes sont mal compris. Les technologies de stimulation cérébrale telles que la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) modulent l'excitabilité et la plasticité du cortex moteur. Des études menées par notre groupe et d'autres suggèrent que les essais de neuromodulation avec tDCS sont à la fois sûrs et réalisables chez les enfants. Récemment, les chercheurs ont démontré que la tDCS conventionnelle peut améliorer l'apprentissage moteur chez les enfants en bonne santé. De plus, les progrès récents de la tDCS haute définition (HD-tDCS) ont offert une opportunité de stimuler de manière focale des régions du cerveau. La HD-tDCS n'a pas été étudiée à ce jour chez les enfants.

L'établissement d'une capacité de tDCS à améliorer l'apprentissage moteur a des implications thérapeutiques pour les enfants handicapés moteurs. L'AVC périnatal est la principale cause d'infirmité motrice cérébrale hémiparétique et la plupart des survivants souffrent d'une incapacité physique à vie. Les modèles émergents de notre laboratoire et d'autres ont défini des cibles thérapeutiques centrales dans lesquelles la stimulation cérébrale peut améliorer l'apprentissage moteur et la fonction. Comprendre les effets de la tDCS sur l'apprentissage moteur, et ses changements sous-jacents dans le cerveau, est essentiel pour faire progresser de telles interventions.

Question de recherche et objectifs : Ici, les chercheurs proposent de caractériser les effets de la tDCS sur l'apprentissage moteur chez les enfants en bonne santé. L'objectif principal de cette étude est de déterminer les changements dans l'acquisition des habiletés motrices, lorsque l'entraînement est associé à la tDCS anodale conventionnelle, à la HD-tDCS ou à la tDCS factice. Plusieurs objectifs secondaires décriront les changements biochimiques et sensori-moteurs dans le cerveau qui ont lieu lors de l'apprentissage moteur associé à la tDCS. Les objectifs secondaires évalueront également l'innocuité de la HD-tDCS chez les enfants en bonne santé.

Éthique : Cette étude a été approuvée par le comité d'éthique de la recherche de l'Université de Calgary.

Conception : essai randomisé, en double aveugle et contrôlé par simulation pour évaluer la capacité du tDCS et du HD-tDCS à améliorer l'apprentissage moteur.

Méthodes : Les enfants seront recrutés dans le cadre du programme de recherche clinique Healthy Infants and Children.

La tâche de formation consistera à effectuer le Purdue Pegboard Test (PPTL) avec la main gauche. Cette tâche d'apprentissage moteur simple est une tâche bien validée pour un apprentissage moteur complexe et fonctionnellement pertinent. Le PPTL a démontré une bonne sensibilité au changement dans les études d'apprentissage moteur sain et pathologique chez les adultes et les enfants d'âge scolaire. Le PPTL sera effectué sur cinq jours consécutifs pour surveiller l'apprentissage moteur.

Les enfants fréquenteront le laboratoire de stimulation cérébrale non invasive de l'Alberta Children's Hospital. Les sujets seront randomisés dans l'un des trois groupes de stimulation (tDCS factice, tDCS anodique conventionnel, HD-tDCS). Des mesures de base seront effectuées, notamment : la neuroimagerie par résonance magnétique (imagerie anatomique, neuroimagerie fonctionnelle et spectroscopie par résonance magnétique), la neurophysiologie de la stimulation magnétique transcrânienne (cartographie motrice du cortex moteur gauche et droit), les changements fonctionnels sensorimoteurs évalués à l'aide de l'instrument kinésiologique pour la normale et la Mouvements d'atteinte modifiés (KINARM ; adaptation du positionnement des bras, kinesthésie, atteinte guidée visuellement et tâche de frappe d'un objet), modifications de la fonction motrice (PPT, test de Jebsen-Taylor, tâche de temps de réaction en série) et mesures de discrimination sensorielle (discrimination d'amplitude, jugement d'ordre temporel , tâche de jugement d'ordre temporel, tâche de discrimination de durée, discrimination de durée avec confusion et tâche d'adaptation à un seul site.

Après les mesures de base, les sujets seront assis dans une chaise confortable avec le test PPTL devant eux sur une table. Le participant randomisé pour un tDCS simulé ou anodique conventionnel sera équipé de deux électrodes de 25 cm2 (anode sur le cortex moteur primaire droit, cathode sur la zone supraorbitaire controlatérale) ou d'un capuchon EEG contenant quatre petites électrodes circulaires (HD-tDCS, 1 anode centrée sur le cortex moteur primaire droit, 4 cathodes entourent l'anode en forme d'anneau). Trois essais pré-intervention du PPTL seront réalisés. Tous les sujets verront ensuite le tDCS augmenter jusqu'à 1 milliampère en 45 secondes. Après 120 secondes, le courant sera soit ramené à 0 milliampère (simulacre tDCS), soit poursuivi pendant un total de 20 minutes. Le PPTL sera effectué 5, 10 et 15 minutes après le début de la stimulation et après la fin de la stimulation (3 répétitions par point de temps). Un questionnaire de sécurité et de tolérabilité tDCS sera ensuite rempli.

Le même traitement tDCS, la formation PPTL et les questionnaires de sécurité et de tolérabilité seront effectués au cours des trois prochains jours consécutifs. Le jour 5 de l'étude, les participants répéteront à nouveau la formation PPTL associée au traitement tDCS. Après la formation tDCS et PPTL, la neuroimagerie par résonance magnétique, la neurophysiologie de la stimulation magnétique transcrânienne, les changements fonctionnels sensorimoteurs, les changements de la fonction motrice et les mesures de discrimination sensorielle seront répétés pour évaluer les changements induits par l'apprentissage moteur et le tDCS.

Les participants reviendront six semaines après la formation, où la neuroimagerie par résonance magnétique, la neurophysiologie de la stimulation magnétique transcrânienne, les changements fonctionnels sensorimoteurs, les changements de la fonction motrice et les mesures de discrimination sensorielle seront répétés pour évaluer les changements à long terme.

Analyse des données : Toutes les variables de résultat seront comparées dans les trois groupes d'intervention (tDCS factice, tDCS conventionnel, HD-tDCS) à l'aide d'une ANOVA à mesures répétées à deux voies avec une analyse post-hoc appropriée. L'ANOVA à mesures répétées distinguera l'influence de l'intervention (type de stimulation) et du temps (baseline, post-formation, 1 mois post-formation). Les corrélations de Pearson seront effectuées entre la mesure de résultat primaire et les mesures de résultat secondaires. Une analyse statistique secondaire sera effectuée au besoin.