Approche d'entraînement à l'apprentissage moteur par augmentation des erreurs chez les patients victimes d'un AVC

La récupération du mouvement du membre supérieur après un AVC est incomplète. L'AVC est l'une des principales causes d'incapacité sensorimotrice à long terme, y compris des déficits persistants de la fonction des membres supérieurs (UL). Comprendre comment améliorer la récupération des UL est une priorité scientifique, clinique et patiente majeure. Pourtant, malgré de nombreuses études tentant d'identifier les interventions de réadaptation les plus efficaces sur la base des principes établis de l'apprentissage moteur et de la plasticité neuronale, la récupération de l'UL post-AVC reste incomplète. En effet, même avec une thérapie, les déficits sensori-moteurs UL persistent dans une grande proportion (jusqu'à 62 %) des survivants d'un AVC pendant plus de 6 mois, ce qui entraîne un fardeau socio-économique élevé.

TROUBLES DU CONTRÔLE MOTEUR : Une conséquence du déficit de contrôle sous-jacent après un AVC est l'hémiparésie, caractérisée par une diminution de la capacité à recruter des muscles agonistes, une activation musculaire indésirable/inappropriée (c'est-à-dire spasticité, co-contraction des muscles agonistes et antagonistes), un moment d'activation musculaire anormal, faiblesse et modifications des propriétés des fibres musculaires. Cela conduit à des déficits dans la capacité d'isoler le mouvement des articulations et de combiner de manière appropriée différentes articulations pour accomplir les fonctions liées à la tâche. Nous avons accumulé des preuves substantielles suggérant que les déficits de mouvement et la spasticité sont associés à un déficit de contrôle commun dans la spécification et la régulation des seuils spatia (ST) du réflexe d'étirement et d'autres réflexes proprioceptifs. Les ST sont exprimés dans le domaine spatial (angulaire) plutôt que dans le domaine temporel (latence). La régulation ST est un mécanisme bien établi de contrôle des réflexes d'étirement chez les animaux et des réflexes et des mouvements chez l'homme.

DÉFINITION ST ET MÉCANISMES D'ACTION : Le seuil spatial (ST) est l'angle articulaire auquel les muscles commencent à être recrutés et les réflexes posturaux et autres réflexes commencent à agir. En déplaçant ST, le cerveau réinitialise les mécanismes de stabilisation de la posture vers une nouvelle position du membre ou du corps. Ces mécanismes se combinent pour réguler les ST dans les systèmes multimusculaires en fonction de la configuration corporelle et des exigences de la tâche. L'AVC entraîne des déficits dans la régulation ST. Les lésions du système nerveux central (SNC) affectant les mécanismes descendants et spinaux et intrinsèques conduisent à des limitations de la régulation ST. En conséquence, les mouvements passifs ou actifs au-delà du seuil angulaire, ST (plage de spasticité), provoquent une activation musculaire réflexe anormale. Le ST dépend de la vitesse, ce qui réduit la plage de contrôle actif chez les patients victimes d'AVC et leur capacité à effectuer des mouvements plus rapides.

APPROCHE D'INTERVENTION : Notre approche est conçue pour augmenter l'amplitude sans réflexe du mouvement du coude lors d'un AVC. L'adaptation du mouvement du coude à une nouvelle charge (c. la gamme n'a pas été identifiée. En conséquence, le potentiel d'apprentissage moteur peut être amélioré en tenant compte de l'amplitude des mouvements du coude avec facultés affaiblies dans des essais correctement conçus. Pour éviter de provoquer des mouvements effectués avec des schémas d'activation musculaire anormaux et d'autres compensations (mauvaise plasticité), les programmes d'entraînement seront adaptés à la capacité de mouvement de l'individu et intégreront des approches qui quantifient et élargissent la gamme articulaire réalisée avec des schémas d'activation musculaire typiques. Dans cette proposition, nous utiliserons un robot et une nouvelle interface d'apprentissage VR pour manipuler la capacité à produire un mouvement contrôlé au niveau du coude, qui est une déficience courante chez les personnes ayant subi un AVC modéré à grave. L'approche de formation personnalisée proposée se concentre sur la fourniture d'une rétroaction spécifique pour augmenter la plage de régulation ST d'un individu.

RÉTROACTION D'AUGMENTATION D'ERREUR (EA) : La rétroaction d'augmentation d'erreur sera utilisée pour augmenter la zone ST de contrôle actif du coude. EA utilise l'apprentissage intrinsèque basé sur les erreurs pour améliorer la capacité du SNC à tirer parti de la redondance cinématique et à trouver des solutions de tâches motrices significatives. Plus précisément, les sujets reçoivent une rétroaction qui améliore leurs erreurs motrices. Il a été démontré que la manipulation des signaux d'erreur stimule l'amélioration sensorimotrice UL chez les sujets sains et les sujets victimes d'AVC, avec des gains d'apprentissage plus importants lorsque les erreurs sont plus importantes. La rétroaction EA sera utilisée pour remapper dynamiquement la plage de contrôle active du coude. Le retour visuel sur l'angle du coude sera modifié, pour donner l'impression que le coude bouge moins qu'en réalité. Ainsi, lorsque le coude réel bouge, le sujet perçoit le coude comme ayant moins bougé et tente de corriger l'erreur en étendant davantage le coude. La plage de contrôle actif sera élargie en ayant des sujets travaillant près ou juste à la limite de leur plage ST. Le remappage de la relation perception/action se produira lorsque la rétroaction afférente sera associée à un angle de coude plus grand. Étant donné le rôle clé des erreurs dans l'apprentissage moteur, l'augmentation artificielle de l'erreur de performance via EA augmentera la plage de contrôle actif de chaque individu et accélérera l'apprentissage.

IMPACT SUR LA RÉADAPTATION : Les résultats permettront d'acquérir des connaissances qui pourront guider les cliniciens et leurs patients dans l'identification du meilleur type d'entraînement pour la récupération fonctionnelle de l'UL - une composante essentielle de la réintégration dans les activités de la vie quotidienne. Les résultats peuvent également soutenir un changement de paradigme dans la pratique clinique, encourageant les praticiens de la réadaptation à envisager des options d'intervention personnalisées pour améliorer les résultats. L'augmentation des options thérapeutiques peut également contribuer à des soins personnalisés adaptés aux besoins particuliers du patient et conduire à de meilleurs résultats fonctionnels.

Objectif 1 - Déterminer l'efficacité de l'exercice personnalisé à l'aide de l'EA pour élargir la gamme de contrôle actif du coude chez les sujets post-AVC. Hypothèse 1 : La rétroaction intrinsèque sur l'erreur de mouvement au niveau du coude conduira à un remappage dynamique des mécanismes de contrôle au niveau musculaire et améliorera l'amplitude des mouvements actifs de l'articulation du coude. Hypothèse 2 : Les sujets pratiquant avec l'EA seront capables d'incorporer la plus grande gamme d'articulations du coude dans les mouvements fonctionnels d'atteinte, comme en témoignent de meilleurs résultats cliniques.

Objectif 2 - Déterminer la dose optimale d'exercice intensif spécifique au patient pour maximiser la récupération motrice du bras. Hypothèse 3 : L'augmentation de la dose d'entraînement conduira à de meilleurs résultats cinématiques et cliniques et à un meilleur apprentissage moteur.

Objectif 3 - Relier la quantité de dommages CST à la récupération UL sur la base de mesures cinématiques et cliniques. Hypothèse 4 : Des dommages plus importants au CST seront corrélés à un apprentissage moteur et à des résultats cliniques plus faibles.

Deux groupes, durée de la formation,

DURÉE DE L'ENTRAÎNEMENT : 54 sujets effectueront ~ 30 min/session d'atteinte de la cible avec leur bras affecté. Pour contrôler l'intensité, la pratique sera étendue au temps nécessaire pour effectuer 138 portées/session avec 6 à 10 secondes entre les portées. Les séances seront effectuées 3 fois/semaine pendant 9 semaines (c'est-à-dire 27 séances, 810 minutes, 3 726 essais) - considérées comme des exercices de haute intensité, comme recommandé par la table ronde sur la récupération et la réadaptation après un AVC. Des mesures cinématiques et cliniques seront effectuées avant (PRE), après 3 (POST3), 6 (POST6) et 9 semaines (POST9) et après un suivi de 4 semaines (FOLL-UP).

TAILLE DE L'ÉCHANTILLON : La différence clinique importante minimale (MCID) du critère de jugement principal (ST) a été utilisée pour calculer la taille de l'échantillon. Le MCID du ST a été déterminé à 18,07° à l'aide d'une méthode basée sur l'ancre (changement de FMA > MCID 5,25). En considérant un niveau α de 5 % et une puissance de 95 % (taille d'effet = 1,39) pour détecter les différences à l'aide d'un modèle mixte ANOVA (G*Power 3.1.9.4), la taille d'échantillon minimale est de 21/groupe. La taille de l'échantillon a été portée à 27 par groupe compte tenu d'un taux d'abandon de 25 % compte tenu de la nécessité d'assister à plusieurs sessions de formation/d'évaluation pour une cohorte finale de 54 sujets.

ANALYSE STATISTIQUE : Nous relierons les changements de comportement moteur à l'état clinique initial (PRE) et aux changements post-traitement (POST) à 3 points dans le temps (POST1, POST2, POST3) et au suivi (FOLL-UP). Les approches statistiques sont basées sur l'analyse en intention de traiter. L'analyse descriptive/de distribution mettra en évidence les principales caractéristiques démographiques et cliniques et contrôlera les différences dans les indicateurs pronostiques de base entre les groupes. Pour Obj. 1-3, nous utiliserons un modèle mixte de mesures répétées ANOVA pour les résultats primaires et secondaires où le modèle comprend un facteur inter-sujet - groupe avec 2 niveaux (EA, pas d'EA) et un facteur intra-sujet - temps (5 niveaux) , en utilisant des scores de changement normalisés (c.-à-d. POST-PRE/PRE ; FOLL-UP-PRE/PRE). Nous considérerons les changements dans les résultats primaires et secondaires comme significatifs si leurs intervalles de confiance (IC) à 95 % dépassent les MCID pour chaque mesure. Pour contrôler la blessure %CST en tant que facteur de confusion potentiel, nous effectuerons une ANCOVA parallèle en utilisant %CST comme covariable. Cela augmentera la puissance statistique et ajustera les différences de groupe de référence en estimant une différence impartiale sur les résultats primaires. Cette conception de l'étude a été utilisée dans notre précédent ECR. Pour l'espace de travail du bras actif, la signification sera indiquée par un changement > 10 % de la zone de pré-test, basé sur une augmentation du TSRT d'au moins 18°. Pour l'amplitude de mouvement du coude, un changement significatif sera de 15 % de l'amplitude du pré-test. Pour les résultats secondaires, les valeurs MCID seront utilisées lorsqu'elles seront connues. Pour les mesures pour lesquelles les MCID ne sont pas connus, nous considérerons un changement peu significatif comme > 15 % de la valeur pré-test. L'analyse de régression linéaire multiple sur les données regroupées identifiera les relations entre les sujets présentant différents niveaux de déficience clinique initiale (% de lésion CST) et les mesures de résultats primaires et secondaires. Toutes les analyses considéreront le sexe comme un facteur de confusion. Alors que les hommes ont une incidence d'AVC ajustée selon l'âge plus élevée, les femmes subissent des AVC plus graves et ont une mortalité à court terme plus élevée. Une meilleure compréhension de l'influence du sexe sur les interventions thérapeutiques peut conduire à une meilleure prise en charge de l'AVC. Pour tous les modèles, les parcelles résiduelles seront examinées pour vérifier la linéarité, la normalité et l'homoscédasticité. La colinéarité sera évaluée en fonction de la tolérance, de la variation de l'inflation et des valeurs propres. La corrélation partielle et les coefficients standardisés (bêta) seront examinés pour démontrer quelles variables explicatives ont un plus grand effet sur la variable dépendante dans les modèles de régression multiple. Pour chaque critère de jugement, la variabilité sera estimée sur la base d'IC ​​à 95 %. Les données manquantes seront vérifiées pour les modèles non aléatoires.

GESTION DES ÉPREUVES : La gestion quotidienne des épreuves sera sous la responsabilité du comité directeur (Levin, Archambault, Piscitelli). La randomisation sera effectuée par Levin. La coordination des essais et le traitement des données seront effectués par Piscitelli. L'équipe possède une expertise complémentaire directement pertinente à la proposition et une vaste expérience dans la recherche sur l'AVC. Un ancien patient (GG) qui a participé à nos études précédentes aidera à évaluer la faisabilité et l'acceptabilité de la technologie et du protocole, y compris les tests cliniques et cinématiques. Piscitelli coordonnera l'essai, aidera à superviser les étudiants et s'occupera de la gestion quotidienne. Prévost (coordonnateur de la recherche clinique) recrutera et évaluera les patients de 3 centres au sein du CRIR. Levin et Wien ont une expertise en imagerie et Feldman en contrôle moteur. Wein est neurologue spécialisé en AVC à l'INM où il a mené plusieurs ECR. Trivino (physiothérapeute) a participé à plusieurs projets de recherche clinique à l'HJR utilisant la réadaptation assistée par la technologie chez les patients victimes d'un AVC. Berman (ingénieur en réadaptation) a conçu l'intervention robotique/VR et a mené les premières études de faisabilité avec Levin. Nous diffuserons les résultats aux équipes d'AVC des hôpitaux affiliés au CRIR par le biais de présentations en service et discuterons des problèmes de mesure et de gestion de l'UL. Les outils d'imagerie diagnostique et les connaissances en matière de contrôle moteur seront partagés avec les chercheurs, les cliniciens et les patients. La faisabilité d'intégrer la technologie développée dans les milieux cliniques sera évaluée avec les cliniciens Trivino et Wein et le patient GG.