Spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS) évaluant l'activité neuronale pendant une intervention de marche en réalité virtuelle (fNIRS)

Chaque année, on estime que 2,9 millions d'Américains subissent des traumatismes crâniens (TCC) qui entraînent des visites aux urgences, des hospitalisations et la mort. Bien qu'il existe de nombreuses stratégies de traitement dans les premières semaines et mois suivant un traumatisme crânien, des millions de personnes vivent avec une invalidité résiduelle. Ce handicap résiduel et chronique comprend souvent des déficiences significatives des capacités fonctionnelles, comme la mobilité, ainsi que des déficits neurophysiologiques non résolus. Parce qu'une meilleure mobilité est directement liée à une meilleure qualité de vie et à une participation sociétale accrue, les interventions conçues pour améliorer la mobilité dans les cas de TCC chronique sont essentielles.

Une intervention candidate qui pourrait améliorer la mobilité dans les cas de TCC chronique est la réalité virtuelle (VR). Les systèmes VR sont des applications informatiques qui permettent à un individu de visualiser et d'interagir dynamiquement avec un environnement simulé en temps réel. Les preuves suggèrent que la réalité virtuelle pourrait améliorer l’apprentissage moteur et, à terme, la neuroplasticité (la capacité de réorganiser les connexions synaptiques en réponse à l’apprentissage), car la réalité virtuelle offre aux utilisateurs une stimulation sensorielle accrue, un environnement plus immersif et un retour en temps réel. La réalité virtuelle a été utilisée pour améliorer les déficits d’équilibre et de mobilité associés à plusieurs affections neurologiques, notamment le traumatisme crânien. Des études de neuroimagerie ont montré que l'engagement en réalité virtuelle peut activer divers réseaux corticaux, notamment le cortex visuel, le cortex pariétal et le cortex prémoteur, ce qui peut avoir un impact sur les résultats moteurs. Craig évalue l'impact de l'utilisation de la réalité virtuelle sur le traumatisme crânien depuis 2012, lorsqu'il a mené une étude spécifique à un site évaluant l'entraînement à l'équilibre en réalité virtuelle à la maison par rapport à un programme d'exercices écrit à domicile. Il a été constaté que les deux interventions entraînaient des améliorations significatives des mesures cliniques de l’équilibre chez les personnes atteintes d’un traumatisme crânien chronique, mais ne révélaient pas de différences entre les groupes.

Dans le cadre de la subvention TBIMS (Traumatic Brain Injury Model Systems), l'enquêteur a émis l'hypothèse que la combinaison de l'entraînement sur tapis roulant (TT) et de la réalité virtuelle augmenterait l'excitabilité corticale, ce qui améliorerait simultanément l'activation du système neuromusculaire. Par la suite, cette intervention améliorerait la marche, l'équilibre et les résultats cognitifs - tels qu'évalués avec des mesures cliniques de référence. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour tester cette hypothèse et combler les lacunes dans les connaissances, car l'efficacité du TT + VR n'a pas été établie, les « répondeurs » spécifiques aux interventions TT + VR n'ont pas été identifiés et les mécanismes plausibles associés à la réponse n'ont pas été établi. Plus précisément, les études n'ont pas encore évalué la relation entre les résultats cliniques et l'activation corticale.

Pour combler ces lacunes, les enquêteurs proposent une approche de recherche translationnelle. La recherche translationnelle intègre la science fondamentale et clinique pour mieux comprendre les troubles tels que le traumatisme crânien chronique et pour créer des diagnostics et des traitements améliorés pour accélérer les processus de guérison. Ici, les enquêteurs proposent d'associer une méthode de neurosciences à des interventions cliniques chez les adultes atteints de TCC chronique. Plus précisément, ils prévoient d'utiliser un appareil portable de neuroimagerie, la spectroscopie fonctionnelle proche infrarouge (fNIRS), pour mesurer l'activité neuronale lors d'une intervention TT + VR afin de soutenir les futures recherches et initiatives cliniques en VR.

fNIRS est une technique de neuroimagerie qui utilise la lumière proche infrarouge pour évaluer les changements dans l'activité cérébrale via des mesures indirectes de l'hémoglobine oxygénée (HbO) et désoxygénée (HbR). Plus précisément, suite à l’activité neuronale, l’oxygène est extrait de l’hémoglobine, ce qui entraîne une augmentation immédiate de l’HbR. Ensuite, la réduction de l’oxygène entraîne une augmentation du débit sanguin cérébral localisé (CBF) – un mécanisme appelé couplage neurovasculaire. À mesure que le CBF augmente, une plus grande concentration de HbO peut être détectée. HbR et HbO ont des propriétés optiques, ce qui signifie que leurs concentrations peuvent être mesurées avec une lumière proche infrarouge. Ainsi, le fNIRS peut détecter une activité neuronale localisée en évaluant HbR et HbO, et les augmentations des concentrations de HbO reflètent des augmentations de l'activité neuronale spécifiques au site.

En résumé, cette étude pilote proposée est conçue pour évaluer la faisabilité de l'utilisation de fNIRS portables pour mesurer l'activité neuronale lors d'une intervention TT + VR chez les adultes atteints de TBI. Établir la faisabilité nous permettra d'utiliser le fNIRS dans de futures études comparant différents types d'intervention. Ces résultats feront progresser la recherche sur la réalité virtuelle et amélioreront la compréhension scientifique des résultats cliniques et physiologiques des interventions de réalité virtuelle, éclairant ainsi les soins cliniques.