Synchronisation de l'application taVNS pendant la tâche sensorimotrice robotique (SMTaVNS2024)

Aperçu:

Cette étude se concentre sur le potentiel de la stimulation transcutanée du nerf vague auriculaire (taVNS) dans la neurorééducation motrice pour des conditions telles que la maladie de Parkinson, les traumatismes crâniens, les lésions de la moelle épinière et les accidents vasculaires cérébraux. taVNS, approuvé pour diverses affections neurologiques et reconnu pour sa sécurité, active des neuromodulateurs contribuant à la plasticité et à l'apprentissage moteur. Cependant, les paramètres optimaux de stimulation, notamment le timing pendant le mouvement, ne sont pas entièrement explorés.

Objectifs de l'étude :

Objectif principal : Évaluer la faisabilité et les effets de différents protocoles de synchronisation taVNS dans une tâche sensorimotrice robotique sur l'apprentissage et l'adaptation sensorimotrices. L'hypothèse est que la variation des horaires de mouvement du taVNS influencera à la fois les mesures de faisabilité subjectives et objectives et l'adaptation sensorimotrice.

Objectifs secondaires : Comparer la cinématique du mouvement et contraster les effets de stimulation perçus avec les résultats physiologiques mesurés et les mesures de performance des tâches.

Méthodologie:

L'étude sera menée à l'ETH Zurich avec des sujets sains en utilisant une tâche sensorimotrice robotique pour évaluer la faisabilité du taVNS chronométré par le mouvement et son influence sur l'apprentissage de nouvelles compétences sensorimotrices.

Les participants se verront attribuer différents horaires de stimulation, l'étude évaluant l'apprentissage moteur et la cohérence des performances sur un maximum de 6 séances ou jusqu'à ce qu'un succès de 70 % soit atteint en deux séances successives.

La conception de l'étude est en simple aveugle, pseudo-randomisée, exploratoire et longitudinale, employant des contrôles comme l'absence de stimulation et une stimulation programmée de manière aléatoire.

Détails de l'intervention :

Avant chaque séance, deux électrodes (par ex. TensCare) seront connectés au générateur d'impulsions et 1) placés sur les cymbales conques de l'oreille et 2) sur le tragus de l'oreille, permettant à un train d'impulsions biphasique taVNS décrit précédemment de se déplacer. Ici, des impulsions carrées biphasiques d'une largeur de 250 ms sont envoyées à une fréquence de 25 Hz pendant 0,5 s avec une aptitude maximale de 3 mA. Les impulsions de stimulation sont contrôlées en courant, limitées à 50 V et régulées par un générateur d'impulsions qui limite le courant délivré dans le matériel de par sa conception avec des résistances et des diodes en série.

Au début de la session, les participants utiliseront une interface graphique Python pour calibrer l'amplitude taVNS souhaitée en l'augmentant progressivement du minimum de 0,1 mA jusqu'à l'amplitude maximale tolérée inférieure à 3 mA dans les intervalles de 0,1 mA. Le niveau d'intensité sera réglé à 90 % de l'amplitude maximale tolérée pour la personne (typique ~ 1,5-2 mA et limitée à 3 mA, ce qui est nettement inférieur à la limite de sécurité de 50 mA (selon la norme CEI 60601-2-10 : 2012). Cette procédure prend 1 à 2 minutes. Suite à la calibration, la séance avec la tâche sensorimotrice débutera.

Tâche sensorimotrice La tâche sensorimotrice utilise un effecteur final haptique commercial (Touch, systèmes 3D), une poignée imprimée en 3D sur mesure et un environnement de réalité virtuelle, implémenté en python et PsychoPy sur un ordinateur portable Microsoft Windows. Le manipulateur robotique est synchronisé avec un curseur circulaire de 1 cm dans l'espace de travail de l'environnement virtuel. De plus, un support de bras (SaeboMas Mini) est utilisé pour soutenir le bras contre la gravité afin de réduire la fatigue et de maintenir le bras dans la bonne position : le coude est perpendiculaire au sol à 90 degrés.

Le but de la tâche sensorimotrice est d'atteindre une cible de 2,4 cm à une distance de 10 cm d'une position de départ, toutes deux représentées visuellement dans l'environnement virtuel. Afin de réussir un essai, le participant doit atteindre l'objectif dans un délai de 0,5 s +/- 0,067 s. Il y aura une tonalité de 0,5 s indiquant la durée cible du mouvement. Pendant ce mouvement, la position du curseur est masquée et n'est pas affichée à l'écran (dans les phases de perturbation et de rétention) afin de forcer l'adaptation motrice par anticipation, plutôt qu'un contrôle par rétroaction visuellement guidé, car l'adaptation par anticipation peut être altérée chez les patients victimes d'un AVC. Les résultats de chaque essai sont affichés sous forme de 3 possibilités distinctes : correct, objectif atteint trop rapidement ou objectif non atteint. Le sujet sera informé du résultat de l'essai par la cible devenant respectivement verte, orange ou rouge. Ensuite, le lieu de départ sera affiché pour que le participant puisse y revenir. Après 1 à 3 s au point de départ, un nouvel essai sera lancé.

Les participants effectueront 75 essais de base (pas de rotation visuomotrice) pour se familiariser avec le manipulateur robotique et l'environnement. Ensuite, les participants effectueront 150 essais supplémentaires dans la condition de défi avec un champ de rotation virtuel (rotation/perturbation visuomotrice), affiché à l'écran. Les sujets ne seront pas informés de la nature du défi sensorimoteur et devront progressivement apprendre la cartographie corrective pour s'adapter à la perturbation. Aucune force externe ne sera appliquée et l'effecteur final haptique est uniquement utilisé pour mesurer la cinématique du point final de la poignée. Ensuite, les sujets effectueront 50 essais des mêmes essais de base (wash-out) et enfin 50 essais supplémentaires du champ de rotation (rétention). Le temps requis devrait être de 5 à 10 minutes pour la configuration et les explications et d'environ 30 minutes pour la tâche sensorimotrice. Les données de chaque essai seront stockées contenant la position du curseur, les informations de réussite/échec et de temps pour une analyse ultérieure. Des données cinématiques de mouvement supplémentaires peuvent être collectées à l'aide de capteurs IMU portés au poignet. L'IMU enregistre les mesures d'accélération et de gyroscope et enregistre les données sur l'ordinateur expérimental à une fréquence de 120 Hz. De plus, toutes les données relatives à la stimulation seront stockées, notamment la synchronisation, les mesures d'impédance et toutes les commandes de communication vers et depuis le stimulateur.

Importance de la recherche :

Les résultats pourraient éclairer de futures études cliniques en neuroréadaptation. L'étude utilise un dispositif haptique « Touch™ » pour la tâche, garantissant la sécurité et le confort des participants.

Les effets secondaires potentiels du taVNS sont minimes et étroitement surveillés.