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Récupération motrice après AVC aspect électrophysiologique 3 questions : comment le SNC réagit-il à la lésion? Est ce lié à la récupération? Comment favoriser.

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1 Récupération motrice après AVC aspect électrophysiologique 3 questions : comment le SNC réagit-il à la lésion? Est ce lié à la récupération? Comment favoriser la récupération? Techniques chez l'homme –Imagerie : PET, fMRI –Electrophysiologie: TMS

2 Hémiplégie vasculaire Lésion du cortex moteur ou du faisceau pyramidal. Hémiplégie controlatérale Récupération « spontanée » en quelques mois. Un patient sur deux garde une incapacité du membre supérieur

3 Récupération de la fonction motrice. Noir: fonction nle Gris: réduite Blanc: absente Hachure: dcd. Nakayama et al. Arch Phys Med Rehabil : et Heller et al. J Neurol Neurosurg Psychiatry :714-9.

4 Cortex moteur et faisceau pyramidal

5 Facteurs de pronostic et mécanismes de la récupération 0- restitution (reperméabilisation, diminution de l'œdème…) 1- Influence des caractéristiques anatomiques de la lésion 2- Variation de l'excitabilité corticale 3- Plasticité des cartes corticales 4- Vicariance (Utilisation dune voie qui avait auparavant une autre fonction). –3a Aires motrices multiples –3b Aires motrices ipsilatérales –3c Utilisation de systèmes sous corticaux 5- Acquisition dautres stratégies motrices.

6 1- Localisation des lésions Seitz et al. Arch Neurol. 1998;55: Superposition des lésions cérébrales qui entraînent une hémiplégie

7 localisation de la lésion et pronostic Fonction plus altérée si la lésion intéresse la région de la main. Crafton et al. Brain : ; En haut corrélation chez 21 patients, en bas exemple chez le sujet indiqué.

8 Parallélisme lésion-fonction ? Thalamic metabolism and cortico-spinal tract integrity determine motor recovery in stroke. Binkofski et al. Ann Neurol. 1996: 39: Bonne récupérationMauvaise récupération

9 Nb de fibres pyramidales lésées Feydy et al. Stroke : La récupération est fonction du nombre total de fibres lésées dans la capsule interne (Stim magnétique, dégénérescence Wallerienne)

10 2- Excitabilité de la voie cortico-spinale AVC Coté lésé: –Réponse retardée ou absente –Polyphasique, –Période de silence variable Heald et al. Brain 1993, 116, Voir aussi : Siebner et Rothwell, Exp Br res, 2003, 148: Dobkin, Current opinion in neurology, 2003, 16,

11 Allongement de la durée de la période de silence 2 patients avec des MEP subnormaux et une SP prolongée. Evolution parallèle de la SP et du niveau fonctionnel. La déficience pourrait être en partie due à une hyperactivité de phénomènes inhibiteurs intracorticaux. Classen et al.Brain. 1997, 120 :

12 Effet à distance : diaschisis The Monakow concept of diaschisis: origins and perspectives. Finger et al. Arch Neurol, : Baisse de l'excitabilité dans les zones normalement activées par la zone lésée. Cortex cérébral controlatéral (via le corps calleux) Cervelet controlatéral (via les pédoncules cérébelleux).

13 3- Plasticité des aires corticales: lésion périphérique Aires 3b et SI chez le singe après différentes manipulations. Plasticity of sensory and motor maps in adult mammals. Kaas, 1991, Ann Rev. Neurosci. 14: Voir aussi : Plasticité post-lésionnelle des cartes corticales somatosensorielles : une revue. C. Xerri, CR Acad Sci, 1998, 321 :

14 Plasticité neurobiologique Cette plasticité a t-elle un effet fonctionnel ? Cet effet est il bénéfique ou perturbateur ? Taub et al. Nature Neuroscience reviews, 2002, 3,

15 Plasticité corticale due à l'entraînement Singe entraîné dans une tâche comportementale significative : - élargissement de la carte du doigt stimulé - rétrécissement des champs récepteurs. Jenkins et al. J. N europhysiol : Functional reorganization of primary somatosensory cortex in adult owl monkeys after behaviorally controlled tactile stimulation.

16 Plasticité dune carte motrice après lésion périphérique Carte de la face chez le rat après lésion du nerf facial. Sanes JN, Suner S, Lando JF, Donoghue JP. Rapid reorganization of adult rat motor cortex somatic representation patterns after motor nerve injury. Proc Natl Acad Sci USA 1988;85:

17 Plasticité de la carte motrice de la main après lésion corticale Nudo RJ, Wise BM, SiFuentes F, Milliken GW. Neural substrates for the effects of rehabilitative training on motor recovery after ischemic infarct. Science 1996;272: Adapté: Nudo et al. Role of adaptive plasticity in recovery of function after damage to motor cortex. Muscle Nerve Aug;24(8):

18 Rôle des stratégies motrices Les singes peuvent utiliser des stratégies motrices différentes. Friel KM, Nudo RJ. Recovery of motor function after focal cortical injury in primates: compensatory movement patterns used during rehabilitative training. Somatosens Mot Res. 1998;

19 4a : Vicariance aires motrices multiples Aire motrice primaire Aire prémotrice d et v Aire motrice supplémentaire (SMA) Aires pariétales

20 Relation lésion-fonction Fries et al. Brain 1991 Relation récupération localisation de la lésion. Anatomie rétrograde (singe): axones provenant des différentes aires motrices dans la capsule interne SMA, PM, M

21 IRMf : recrutement daires corticales Feydy et al. Stroke, 2202, 33: IRM anatomique: Lésions sous corticales (1-10) et corticales (11-14), T1 et T2. Exemple dactivation IRMf.

22 Suivi longitudinal: schémas évolutifs Feydy et al Différents schémas dévolution vers la récupération A: Initial focusing (M1 normal, PAQ.) B: Progressive focusing (M1 normal, POI) C: Persistent recruitment (M1 lesioned HEM)

23 Suivi longitudinal IRMf En haut : exemple de suivi longitudinal chez un patient. aires dont lactivité décroît avec la récupération. aires dont lactivité croit avec la récupération En bas : moyenne du groupe. Ward et al. Brain 2003: 126 :

24 Plasticité inter-cartes : role de laire prémotrice. Liu Y, Rouiller EM, Exp Brain Res : " Our results are consistent with the hypothesis that the dorsal premotor cortex of the affected hemisphere can reorganize to control basic parameters of movement usually assigned to M1 function. " 2 singes M1 main coté lésé (C) M1 proximal coté lésé (D) M1 main coté intact (E) M1 proximal coté intact (F) PM (d et v) coté lésé (G) PMd coté lésé (H) PMv coté lésé (I) PM (d et v) coté intact (J) M1 main coté lésé (K) PM (d et v) coté lésé (L) M1 main coté intact (M)

25 Plasticité inter-cartes après lésion corticale Frost et al. J Neurophysiol 89: , 2003 Reorganization of Remote Cortical Regions After Ischemic Brain Injury: A Potential Substrate for Stroke Recovery Carte de laire prémotrice avant et 1 semaine après une lésion de laire motrice. Augmentation de laire de la main. Augmentation de laire PMv en rapport avec lextension de la lésion de M1 (chez 5 singes)

26 Suspension de l'activité de Pmd par la TMS Muscle contralateral FDI, exemplesMoyenne de groupe Fridman et al. Reorganization of the human ipsilesional premotor cortex after stroke Brain (2004), 127, patients: lésion subcorticale, épargnant les fibres issues de PM, bonne récupération La TMS perturbe l'activité de zones corticales.

27 4b Vicariance : Cortex ipsilatéral chez lenfant Enfant ayant eu une lésion néonatale et une hémisphérectomie pour épilepsie Benecke et al. Exp Br Res, 1991, 83:

28 Plasticité après lésion néonatale chez lanimal Armand et Kably, Tutorials in Motor Behavior II. Lésion néonatale (hachures) et HRP injectée (dots). Innervation en gris-vert surajoutée à linnervation normale (noir). thalamus ventrobasal Red Nucleus Pontine Nuclei Lateral Reticular Nucleus Dorsal column Nuclei. HRP

29 Discuté chez l'adulte La présence de MEP ipsi-latéraux est observée au début puis décroît avec la récupération. Une activation bilatérale est plutôt signe de forte déficience. Mais effet perturbant de la TMS sur PMD ipsi sur le temps de réaction. D'autant plus sensible que l'activation fMRI est bilatérale Johansen-Berget al. The role of ipsilateral premotor cortex in hand movement after stroke. Proc Natl Acad Sci U S A Oct 29;99(22): (A: TMS sur PMd, B: TMS sur M1) Trait fin : patients, épais : valides

30 4c : Rôle du système propriospinal La commande motrice est davantage relayée au niveau propriospinal chez les patients hémiparétiques. Mazevet et al. Brain, 2003, 126: E-G : Group effect.

31 5- Acquisition dautres stratégies motrices. 15 patients : initial hemiplegia after ischemic stroke anatomical lesion including or not M1 9 of them were followed-up. Functional outcome (Frenchay arm test, BBT, 9HPT) Reaching for prehension Object: cone put on a vertical post. 5 trials / object position Analysis of function Natural, unconstrained task x y z

32 Recording method 4 electromagnetic sensors Polhemus 30 Hz Axes et joint angles calculated (biomechanical model : Biryukova et al. J. Biomechanics, 2000) x y z x y z yz x y z x Y X Z O Référence M (x, y, z

33 Healthy subject Synergy : elbow extension- shoulder flexion Object (sagittal-far) WP trajectory stick diagram (1:3) 3D and horizontal views

34 Récupération fonctionnelle : l issage progressif de la trajectoire du PT 2 modes de coordination articulaire normalisation des synergies Compensation Rupture de la synergie épaule-coude utilisation de la redondance Correspondant à deux modes de récupération ? Roby-Brami et al. 2003a,b, Feydy et al. 2002, Levin et al. 2002, Michaelsen et al. 2001,2004 Analyse cinématique des stratégies de compensation

35 Hand end trunk kinematics. Hand trajectory –slow, segmented velocity profile –Impairment Trunk –Increased Trunk involvement

36 Trunk and upper limb coordination

37 Suppression de la compensation Michaelsen et al Stroke, 2001 –Coordination temporelle épaule-coude. –Cible 2, tronc libre (gris) ou bloqué (noir). –Blocage du tronc Amélioration de la coordination

38 Effet à long terme (3 semaines) Les patients avec une atteinte sévère tendent à augmenter les compensations. Lexercice en limitant lusage du tronc peut augmenter lextension du coude. Michaelsen et al. Stroke 2004, Stroke 2006

39 « Constraint therapy » Taub et al. Nature Neuroscience reviews, 2002, 3,

40 - Amélioration fonctionnelle - Parallèle à une modification de lexcitabilité corticale. Treatment-Induced Cortical Reorganization After Stroke in Humans Liepert, et al. Stroke. 2000;31:1210. Résultats de la "Constraint Therapy"

41 Propositions : 1 : Limiter les compensations pour rééduquer la coordination épaule-coude. –constrain-therapy (Taub) + exercices spécifiques. –étude à moyen terme en cours (Michaelsen et Levin). 2 : choix des patients? –Extension du poignet (Taub) –Analyse fine de la coordination épaule-coude dans les gestes fonctionnels.

42 Tentative de récapitulation


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