Conditionnement opérant pour la neuromodulation

Le but de cette étude est d'étudier la neuromodulation en tant que nouvelle approche pour améliorer la réadaptation des personnes ayant une déficience motrice des membres supérieurs après une lésion neurologique telle qu'un accident vasculaire cérébral ou une lésion de la moelle épinière. De nouvelles preuves démontrent que les animaux et les humains peuvent exercer un contrôle sur le niveau d'excitabilité des voies neuronales qui contribuent au mouvement. Cette découverte a des implications importantes, car elle représente une nouvelle stratégie pour améliorer le contrôle moteur chez les personnes de tous niveaux, y compris celles souffrant de troubles neurologiques. Le conditionnement opérant est un mécanisme d'apprentissage bien étudié, dans lequel la modification d'un comportement peut être provoquée par la conséquence du comportement. Les comportements récompensés par un renforcement positif sont affichés plus fréquemment. Ces dernières années, le conditionnement opérant a été appliqué aux réponses réflexes spinales chez les souris, les rats, les singes et les humains. Les preuves suggèrent qu'il est possible d'augmenter ou de diminuer l'excitabilité d'un circuit neuronal en stimulant électriquement un nerf ou une zone du cerveau, puis en enregistrant la réponse musculaire et en récompensant les réponses qui se situent dans une plage souhaitable. Cela peut modifier le niveau de tonus musculaire au repos, ainsi que la contribution du muscle aux mouvements intentionnels et sa capacité à répondre à des perturbations inattendues. À ce jour, un seul groupe de recherche a appliqué le conditionnement opérant pour améliorer les performances motrices chez les personnes. Leurs travaux ont porté sur la modification des réflexes spinaux pour un muscle du membre inférieur et les effets sur la marche. Dans le projet proposé, nous élargirons l'utilisation du conditionnement opérant aux muscles du membre supérieur et aux personnes atteintes de troubles moteurs suite à un accident vasculaire cérébral et à une lésion de la moelle épinière, et à une autre voie neuronale en plus du réflexe spinal.

Cette étude comprendra les procédures nécessaires pour mesurer l'excitabilité du système nerveux au niveau de la moelle épinière et au niveau du cerveau. L'excitabilité réflexe spinale sera quantifiée en stimulant électriquement un nerf périphérique et en enregistrant la réponse musculaire (c'est-à-dire le réflexe H) par électromyographie. L'excitabilité de la voie motrice du cerveau au muscle (le tractus corticospinal) sera quantifiée en stimulant une zone spécifique du cerveau (le cortex moteur) avec une stimulation magnétique transcrânienne et en enregistrant la réponse musculaire (c. Le potentiel évoqué moteur) avec électromyographie. De plus, l'altération des mouvements des membres supérieurs sera évaluée en mesurant le tonus musculaire, la sensation, la capacité à générer de la force et la performance lors d'une tâche de contrôle moteur du poignet informatisée. Chez les sujets souffrant de troubles neurologiques, la fonction des membres supérieurs sera évaluée à l'aide de tests standardisés, notamment le Fugl-Meyer, une évaluation du membre supérieur, le test du bras de recherche sur l'action et le test Box and Blocks. Cette étude testera l'efficacité du conditionnement opérant comme intervention pour modifier l'excitabilité neuronale. Après les tests de base, les sujets participeront à jusqu'à 12 séances d'intervention fictive suivies de jusqu'à 24 séances d'intervention réelle de conditionnement opérant. Chaque session comprendra 225 essais (3 séries de 75), d'une durée d'environ 30 minutes. Pour chaque essai au cours d'une intervention réelle, un stimulus sera délivré pendant que le sujet maintient une contraction musculaire de bas niveau, la réponse du muscle à la stimulation sera enregistrée et un retour immédiat sera affiché sur un écran d'ordinateur, indiquant au sujet si sa réponse musculaire a été dans la plage souhaitée ou non. Par exemple, une barre verte apparaîtra si la réponse musculaire était "bonne", sinon une barre rouge apparaîtra. Le « pourcentage de réussite » du sujet sera également affiché et mis à jour après chaque essai. Au cours d'une intervention fictive, toutes les procédures seront identiques, sauf qu'aucune rétroaction ne sera fournie au sujet et qu'il n'y aura aucune instruction pour augmenter ou diminuer ses réponses musculaires.

Chez les personnes en bonne santé, nous viserons à déplacer l'excitabilité réflexe spinale (réflexes H) d'un muscle du membre supérieur vers le haut ou vers le bas, en développant les découvertes précédentes montrant ces effets dans un muscle du membre inférieur, sans effet sur la capacité de mouvement normale (Thompson et al., 2009, Makihara et al., 2014). Toujours chez les personnes en bonne santé, nous viserons à déplacer l'excitabilité de la voie du cerveau au muscle vers le haut ou vers le bas, en utilisant le conditionnement opérant des potentiels évoqués moteurs. Une seule étude antérieure (Majid et al., 2015) a démontré un déplacement vers le bas, et les premières études portant sur la capacité d'augmenter les potentiels évoqués moteurs sont actuellement en cours. Les personnes atteintes de maladies neurologiques ont souvent une excitabilité réflexe spinale anormalement accrue affectant certains muscles, entraînant une augmentation du tonus, de la raideur et des difficultés à bouger. Par conséquent, nous viserons à réduire l'excitabilité réflexe spinale dans les muscles hyperactifs, en suscitant des réflexes H et en récompensant les réponses inférieures à un seuil. De plus, les personnes atteintes de troubles neurologiques ont souvent des connexions interrompues entre le cerveau et les muscles, ce qui entraîne une faiblesse (diminution de la capacité à générer de la force). Par conséquent, nous viserons à augmenter l'excitabilité de la voie du cerveau au muscle, en suscitant des potentiels évoqués moteurs et en récompensant les réponses qui sont au-dessus d'un seuil.