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Neuroscience

L’impact des conditions de tâche motrice sur la cinématique d’atteinte de bras dirigée par but et la compensation du tronc chez les survivants d’un AVC chronique

Published: May 2, 2021 doi: 10.3791/61940
Automatic Translation
1,2, 1, 1,3, 1,4, 1
1Department of Physical Therapy Education, SUNY Upstate Medical University, 2College of Health and Rehabilitation Sciences: Sargent College Center for Neurorehabilitation, Boston University, 3Department of Physical Medicine and Rehabilitation, University of Rochester Medical Center, 4Rehabilitation Today

Summary

Ce protocole est destiné à étudier l’impact des conditions de tâche sur les stratégies de mouvement dans les survivants chroniques d’AVC. De plus, ce protocole peut être employé pour examiner si une restriction dans l’extension de coude induite par la stimulation électrique neuromusculaire cause la compensation de tronc pendant le bras objectif-dirigé atteint dans les adultes non-handicapés.

Abstract

La compensation de joncteur réseau est la stratégie de mouvement la plus commune pour remplacer des déficits de moteur du membre supérieur (UE) dans des survivants chroniques de course. Il y a un manque de preuves examinant comment les conditions de tâche ont une incidence sur la compensation du tronc et la cinématique de l’atteinte des bras dirigés vers l’objectif. Ce protocole vise à étudier l’impact des conditions de tâche, y compris la difficulté et la complexité de la tâche, sur la cinématique de l’atteinte des bras orientés vers l’objectif. Deux jeunes adultes non handicapés et deux survivants chroniques de course avec l’affaiblissement doux de moteur d’UE ont été recrutés pour tester le protocole. Chaque participant a effectué des atteintes de bras dirigées vers l’objectif avec quatre conditions de tâche différentes (2 difficultés de tâche [grandes ou petites cibles] X 2 complexités de tâche [pointage vs ramassage]). L’objectif de la tâche était d’atteindre et de pointer vers une cible ou de ramasser un objet situé à 20 cm devant la position d’origine le plus rapidement possible avec un stylet ou une paire de baguettes, respectivement, en réponse à un repère auditif. Les participants ont effectué dix atteints par condition de tâche. Un système de caméra de capture de mouvement en 3 dimensions a été utilisé pour enregistrer la cinématique du tronc et du bras. Les résultats représentatifs ont montré qu’il y avait une augmentation significative de la durée du mouvement, de la saccade du mouvement et de la compensation du tronc en fonction de la complexité de la tâche, mais pas de la difficulté de la tâche chez tous les participants. Les survivants chroniques d’AVC ont montré des portées de bras sensiblement plus lentes, plus saccadés et plus dépendantes de la rétroaction et significativement plus de mouvements compensatoires du tronc que les adultes non handicapés. Nos résultats représentatifs soutiennent que ce protocole peut être employé pour étudier l’impact des conditions de tâche sur des stratégies de commande de moteur dans des survivants chroniques de course avec l’affaiblissement doux de moteur d’UE.

Introduction

Le mouvement du tronc est la stratégie la plus courante pour compenser les degrés limités de liberté dans le coude et l’épaule chez les personnes présentant des déficits moteurs post-AVC du membre supérieur (UE)1,2. Des études antérieures ont montré que les individus post-AVC emploient différentes stratégies de mouvement dans différents environnements de tâchesmotrices 3,4,5. La théorie de la commande motrice des systèmes dynamiques explique que les mouvements émergent de facteurs individuels internes et de facteurs externes, tels que les conditions de tâche et l’environnement6. De plus, la loi de Fitt explique la relation entre la difficulté de la tâche et la vitesse de déplacement, avec une tendance à effectuer des tâches plus difficiles avec des vitesses plus lentes7. En ce qui concerne les tâches d’atteinte de bras dirigées vers un objectif, Gentilucci a signalé que les gens ralentissent leurs mouvements d’atteinte lorsqu’ils atteignent et saisissent un objet plus petit par rapport à un objet plus grand8. Cependant, l’impact de la complexité des tâches sur la cinématique des bras orientés vers l’objectif et les stratégies de mouvement compensatoire chez les survivants d’avc chronique n’est pas bien compris. Une étude précédente qui a examiné les tâches de pointage et de saisie chez les survivants d’AVC chroniques a démontré que les différences dans les variables cinématiques entre deux tâches différentes expliquaient les différences dans la déficience motrice de l’UE mesurées par le score fugl-Meyer des membres supérieurs9. Cependant, cette étude n’a pas directement comparé la façon dont les stratégies de mouvement sont différentes en termes de variables cinématiques entre les tâches de pointage et de saisie. Une meilleure compréhension de l’impact des conditions de tâche sur les stratégies de mouvement compensatoire en considération du niveau individuel de déficience motrice est cruciale pour concevoir des séances de traitement efficaces afin de minimiser les mouvements compensatoires et de maximiser la restitution de l’affaiblissement moteur. Par conséquent, il est impératif d’étudier comment les conditions de tâche, en particulier la complexité de la tâche, ont un impact sur les stratégies de mouvement chez les personnes ayant une déficience motrice post-AVC. Ce protocole d’étude proposé étudiera l’impact des conditions de tâche sur la cinématique d’atteinte des bras orientés vers l’objectif chez les adultes non handicapés et les survivants d’un AVC. Les buts de ce protocole sont doubles : 1) pour étudier si la complexité de tâche influence la compensation de joncteur réseau et le bras but-dirigé atteignant la cinématique dans les survivants chroniques de course ; 2) pour déterminer si ce protocole peut différencier la cinématique des tronçons de bras orientés vers l’objectif entre les adultes non handicapés et les survivants chroniques d’AVC.

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Protocol

Le Conseil d’examen institutionnel (IRB) de l’Université médicale SUNY Upstate a approuvé ce protocole.

1. Sélection des participants

  1. Effectuer toutes les méthodes de recherche avec l’approbation de la CISR par la Déclaration d’Helsinki.
  2. Recruter des adultes non handicapés qui n’ont pas de problèmes neurologiques ou musculo-squelettiques qui empêchent l’exécution des tâches motrices du membre supérieur.
  3. Recruter des survivants d’AVC chroniques dont l’AVC commence au moins six mois avant la participation à l’étude et qui ont une déficience motrice légère à modérée du membre supérieur, indiquée par l’évaluation de Fugl-Meyer du score du membre supérieur de 19 à 60 sur 66, et peut étendre le poignet hémiparétique et les doigts d’au moins 10 degrés volontairement.
  4. Planifiez des participants potentiels pour assister à une séance de collecte de données.
  5. Obtenir le consentement éclairé écrit de tous les participants à la recherche avant d’entreprendre toute procédure expérimentale.
  6. Examiner l’admissibilité de tous les participants à l’étude à l’aide de questionnaires concernant leurs données démographiques, leurs antécédents de blessures au bras, leur dominance de la main et leur confiance dans des tâches précises de motricité fine de la main.

2. Mesures des résultats moteurs du membre supérieur

  1. Effectuez le test Perdue Pegboard avec la procédure standard10.
  2. Effectuer l’évaluation Fugl-Meyer du moteur du membre supérieur (FMA-UE) en utilisant la procédure standard11,12.

3. Évaluations psychosociales et cognitivo-comportementales

  1. Demandez aux participants de remplir les questionnaires suivants à l’aide de la plateforme de sondage en ligne : Edinburg Handedness Inventory; un questionnaire pour l’expérience antérieure sur l’utilisation des baguettes. et un questionnaire d’auto-efficacité pour l’utilisation de baguettes.

4. Préparation des tâches d’atteinte des bras dirigées vers les objectifs

  1. Préparez le système de caméra de capture de mouvement pour l’enregistrement cinématique.
    1. Calibrez la caméra de capture de mouvement à l’aide du logiciel de la station de travail de capture de mouvement.
    2. Définissez l’origine de la coordonnée mondiale à l’aide du logiciel de station de travail de capture de mouvement.
    3. Placez toutes les triades de marqueurs sur une table dans le champ de vision des caméras de capture de mouvement et vérifiez si toutes les triades de marqueurs se trouvent dans le champ de vision.
  2. Préparez le logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement pour construire le modèle squelettique.
    1. Importez les jeux de marqueurs du logiciel de la station de travail de capture de mouvement vers le logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.
    2. Activer des capteurs virtuels (c.-à-d. des triades de marqueurs).
    3. Définissez des axes d’univers.
    4. Affectez des capteurs virtuels aux segments de corps du modèle squelette.
  3. Mettre en place des conditions de tâche d’atteinte de bras dirigées vers l’objectif.
    1. Placez une table au centre du champ de vision des caméras de capture de mouvement.
    2. Mettez le papier modèle stratifié pour atteindre le bras orienté vers l’objectif à la zone désignée sur la table.
    3. Préparez une paire de baguettes sur la table.
    4. Préparez-vous à lire le fichier audio du repère auditif.
    5. Préparez les scripts d’instructions de tâche.
    6. Testez le système de capture de mouvement pour vous assurer qu’il fonctionne correctement.
  4. Configurez le participant.
    1. Fixez les triades de marqueurs réfléchissants à la peau des bras, des mains et du tronc du participant. Utilisez la description suivante pour les emplacements des triades de marqueurs :
      Une triade marqueur pour le tronc : entre les bordures médiales des omoplates
      Une triade de marqueurs pour chaque bras supérieur : au milieu de la surface latérale du bras supérieur
      Une triade marqueur pour chaque avant-bras : au milieu de la surface dorsale de l’avant-bras
      Une triade marqueur pour chaque main : au milieu de la surface dorsale du3ème os métacarpien
    2. Préparez une baguette avec une triade de marqueur.
    3. Placez une triade de marqueurs sur une table située au centre du champ de vision des caméras de capture de mouvement.
    4. Numérisez les segments du corps du participant à l’aide d’un modèle d’articulations du membre supérieur et de squelette de tronc qui comprend les points de repère suivants à l’aide du logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement :
      Tronc supérieur : une tache entre les vertèbres C7 et T1
      Tronc inférieur : une tache entre les vertèbres T12 et L1
      Épaule (articulation gléno-humérale), deux taches équidistance du centre de la tête de l’humérus
      Coude : deux taches sur le coude médial et latéral qui sont équidistantes du centre de l’articulation
      Poignet : deux taches sur le poignet médial et latéral qui sont équidistantes du centre articulaire
      Main : la pointe de la troisième phalange de chaque main
    5. Numérisez la pointe de la baguette avec une triade de marqueurs à l’aide du logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.
    6. Numérisez la position d’accueil et la position cible à l’aide de la triade de marqueurs située sur la table à l’aide du logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.

5. Exécution des tâches d’atteinte des bras dirigées vers les objectifs

  1. Placez le participant en position assise.
  2. Demandez au participant d’avancer sans mouvement du tronc, puis localisez la table pour positionner la cible à environ 80% de la distance maximale du bras du participant.
  3. Demandez au participant de maintenir la posture verticale du tronc au début de chaque exécution de tâche. Il n’y aura aucune restriction aux mouvements de tronc pendant l’exécution de la tâche.
  4. Indiquez au participant comment utiliser des baguettes à l’aide d’une vidéo Youtube (https://youtu.be/2Bns2m5Bg4M) pour normaliser la façon d’utiliser les baguettes.
  5. Exécutez la condition de tâche 1 - Atteindre et pointer vers une cible de grande taille.
    1. Demandez au participant de tenir une baguette avec la main dominante (adultes non handicapés) ou la main parétique (participants à l’AVC). Le participant placera le bout d’une baguette qui se touche au centre de la position d’origine. Demandez au participant de maintenir la posture verticale du tronc au début.
    2. Fixez le papier du modèle de condition de tâche à la zone désignée sur la table. Le papier modèle comprend deux carrés avec une croix au centre de chaque carré: un pour la position de la maison et l’autre pour la zone cible. Pour cette tâche, la taille carrée cible est de 1 x 1 cm2. La position cible est située à 20 en face de la position d’origine.
    3. Décrivez les instructions de la tâche.
      1. Déclarez ce qui suit: « Le but de cette tâche est d’atteindre et d’appuyer sur la zone cible avec la pointe de la baguette aussi rapidement et précisément que possible. Vous tivrez une baguette avec votre droite (ou votre gauche) [indiquez la main qui effectue]. Placez la pointe de la baguette sur la position d’accueil [indiquer la position d’accueil]. Lorsque vous entendez un signal « GO », atteignez et appuyez sur la cible [indiquer la cible] avec la pointe de la baguette le plus rapidement possible. Essayez d’appuyer sur le centre de la cible autant que vous le pouvez. Vous aurez trois secondes pour appuyer sur la cible. Je vais vous donner un signal 'STOP' 3 secondes après le signal 'GO'. Si vous n’avez pas tapé sur la cible dans les 3 secondes, apportez la pointe de la baguette à la position d’origine et attendez le prochain essai. Vous effectuerez dix essais avec une pause de 10 secondes entre les essais. Avez-vous des questions? [Répondre à toutes les questions du participant, puis passer à l’essai de familiarisation] Vous aurez trois épreuves comme pratique. [Après les essais pratiques, passez aux essais proprement dits] Maintenant, nous allons effectuer des essais réels. Essayez d’atteindre et de taper le plus rapidement possible.
    4. Lisez le fichier audio du signal de repère auditif avec un ordinateur pour familiariser le participant avec le signal.
    5. Effectuez trois essais de familiarisation.
    6. Demandez au participant d’être prêt pour l’exécution de la tâche. Assurez-vous que le participant comprend parfaitement la procédure d’exécution des tâches.
    7. Démarrez l’enregistrement de capture de mouvement avec le logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.
    8. Lisez le fichier audio du repère auditif avec un ordinateur.
    9. Effectuer 10 essais.
    10. Enregistrement de capture stop motion.
    11. Faites une pause de 2 minutes.
  6. Exécutez la condition de tâche 2 - Atteindre et pointer vers une petite cible.
    1. Demandez au participant de tenir une baguette avec la main dominante (adultes non handicapés) ou la main parétique (participants à l’AVC). Le participant placera le bout d’une baguette qui se touche au centre de la position d’origine. Demandez au participant de maintenir la posture verticale du tronc au début.
    2. Fixez le papier du modèle de condition de tâche à la zone désignée sur la table. Pour cette tâche, la taille carrée cible est de 0,3 X 0,3 cm2. La position cible est située à 20 en face de la position d’origine.
    3. Décrivez l’instruction de tâche.
      1. Déclarez ce qui suit: « L’objectif de cette tâche est le même que la tâche précédente: atteindre et appuyer avec la pointe de la baguette la cible aussi rapidement et précisément que possible. Nous utiliserons une cible plus petite [indiquer la cible]. L’instruction est identique à la tâche précédente. Lorsque vous entendez un signal « GO », atteignez et appuyez sur la cible [indiquer la cible] avec la pointe de la baguette le plus rapidement possible. Essayez d’appuyer sur le centre de la cible autant que vous le pouvez. Avez-vous des questions? [Répondre à toutes les questions du participant, puis passer à l’essai de familiarisation] Vous aurez trois épreuves comme pratique. [Après les essais de familiarisation, passez aux essais proprement dits] Maintenant, nous allons effectuer des essais réels. Essayez d’atteindre et de taper le plus rapidement possible.
    4. Lisez le fichier audio du signal de repère auditif avec un ordinateur pour familiariser le participant avec le signal.
    5. Effectuez trois essais de familiarisation.
    6. Demandez au participant d’être prêt pour l’exécution de la tâche. Assurez-vous que le participant comprend parfaitement la procédure d’exécution des tâches.
    7. Démarrez l’enregistrement de capture de mouvement avec le logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.
    8. Lisez le fichier audio du repère auditif avec un ordinateur.
    9. Effectuer 10 essais.
    10. Enregistrement de capture stop motion.
    11. Faites une pause de 2 minutes.
  7. Exécutez la condition de tâche 3 - Atteindre et récupérer un objet cible volumineux.
    1. Demandez au participant de tenir une paire de baguettes avec la main dominante (adultes non handicapés) ou la main parétique (participants au avc). Le participant placera les pointes des baguettes qui se touchent au centre de la position d’origine. Demandez au participant de maintenir la posture verticale du tronc au début.
    2. Fixez le papier du modèle de condition de tâche à la zone désignée sur la table. Pour cette tâche, l’objet cible est un cube en plastique de 1 cm sur le bord. L’objet cible est situé 20 devant la position d’accueil.
    3. Placez l’objet cible sur la zone cible.
    4. Décrivez les instructions de la tâche.
      1. Déclarez ce qui suit: « Le but de cette tâche est d’atteindre et de ramasser un cube en plastique [indiquer le cube] avec une paire de baguettes le plus rapidement possible, environ un pouce de hauteur sans tomber. Vous tivrez une paire de baguettes avec votre droite (ou gauche) [indiquez la main exécutante]. Placez les pointes des baguettes sur la position d’accueil [indiquez la position d’accueil]. Lorsque vous entendez un signal « GO », atteignez et ramassez le cube [indiquez la cible] avec les baguettes aussi rapidement que possible, environ un pouce de hauteur. Vous aurez trois secondes pour ramasser la cible. Je vais vous donner un signal 'STOP' 3 secondes après le signal 'GO'. Si vous n’avez pas pris la cible dans les 3 secondes, apportez les pointes des baguettes à la position d’origine et attendez le prochain essai. Vous effectuerez dix essais avec une pause de 10 secondes entre les essais. Avez-vous des questions? [Répondre à toutes les questions du participant, puis passer à l’essai de familiarisation] Vous aurez trois épreuves comme pratique. [Après les essais de familiarisation, passez aux essais proprement dits] Maintenant, nous allons effectuer des essais réels. Essayez d’atteindre et de ramasser le plus rapidement possible.
    5. Lisez le fichier audio du signal de repère auditif avec un ordinateur pour familiariser le participant avec le signal.
    6. Effectuez trois essais de familiarisation.
    7. Demandez au participant d’être prêt pour l’exécution de la tâche. Assurez-vous que le participant comprend parfaitement la procédure d’exécution des tâches.
    8. Démarrez l’enregistrement de capture de mouvement avec le logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.
    9. Lisez le fichier audio du repère auditif avec un ordinateur.
    10. Effectuer 10 essais.
    11. Enregistrement de capture stop motion.
    12. Faites une pause de 2 minutes.
  8. Exécutez la condition de tâche 4 - Atteindre et ramasser un petit objet cible.
    1. Demandez au participant de tenir une paire de baguettes avec la main dominante (adultes non handicapés) ou la main parétique (participants au avc). Le participant placera les pointes des baguettes qui se touchent au centre de la position d’origine. Demandez au participant de maintenir la posture verticale du tronc au début.
    2. Fixez le papier du modèle de condition de tâche à la zone désignée sur la table. Pour cette tâche, l’objet cible est un cube en plastique de 0,3 cm sur le bord. L’objet cible est situé 20 devant la position d’accueil.
    3. Placez l’objet cible sur la zone cible.
    4. Décrivez les instructions de la tâche.
      1. Déclarez ce qui suit: « L’objectif de cette tâche est le même que la tâche précédente: atteindre et ramasser un cube en plastique avec une paire de baguettes aussi rapidement que possible. Nous utiliserons un cube en plastique plus petit [indiquer la cible]. L’instruction est identique à la tâche précédente. Lorsque vous entendez un signal « GO », atteignez et ramassez le cube [indiquez la cible] avec des baguettes le plus rapidement possible. Avez-vous des questions? [Répondre à toutes les questions du participant, puis passer à l’essai de familiarisation] Vous aurez trois épreuves comme pratique. [Après les essais de familiarisation, passez aux essais proprement dits] Maintenant, nous allons effectuer des essais réels. Essayez d’atteindre et de taper le plus rapidement possible.
    5. Lisez le fichier audio du signal de repère auditif avec un ordinateur pour familiariser le participant avec le signal.
    6. Effectuez trois essais de familiarisation.
    7. Demandez au participant d’être prêt pour l’exécution de la tâche. Assurez-vous que le participant comprend parfaitement la procédure d’exécution des tâches.
    8. Démarrez l’enregistrement de capture de mouvement avec le logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement.
    9. Lisez le fichier audio du repère auditif avec un ordinateur.
    10. Effectuez les 10 essais réels.
    11. Enregistrement de capture stop motion.
    12. Faites une pause de 2 minutes.
  9. Effectuez l’inventaire de motivation intrinsèque (IMI) pour l’utilisation de baguettes à l’aide de la plate-forme d’enquête en ligne.

6. Analyse des données cinématiques

  1. Exportez les données des points de repère suivants à partir du logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement. Exportez les données de position dans les axes x, y et z sous la forme d’un fichier texte pour chaque condition de tâche.
    Pointe d’une baguette
    Position à domicile sur la table
    Position cible sur la table
    mains
    Articulations du coude
    Articulations de l’épaule (articulations gléno-humérales)
    Tronc (à C7)
  2. Prétraiter les données cinématiques.
    1. Utilisez un script de programmation personnalisé pour traiter les données cinématiques.
    2. Filtrez et lisser les données de position brutes à l’aided’un filtre passe-bas Butterworth de 3 rd ordre avec une coupure de 3 Hz.
    3. Calculez la position résultante des directions x, y et z de la main exécutante.
  3. Déterminer le début du mouvement et le décalage de chaque portée de bras dirigée vers l’objectif.
    1. Pour déterminer le début et le décalage du mouvement d’atteinte, utilisez la vitesse tangentielle (la première dérivée des données de position) à partir de la résultante de la position en 3 dimensions de la main exécutante.
    2. Définissez le début du mouvement comme la première image de la portée, où la vitesse tangentielle est supérieure à 0,01 m/s.
    3. Définissez le décalage de mouvement comme la dernière image de la portée, où la vitesse tangentielle est supérieure à 0,01 m/s.
    4. Inspectez la personne qui atteint le début du mouvement et le décalage visuel pour vous assurer que l’apparition et le décalage sont correctement étiquetés.
  4. Déterminez la vitesse maximale. La vitesse maximale est définie comme l’amplitude de vitesse tangentielle maximale de l’essai qui dépasse l’amplitude de 0,2 m/s, et l’intervalle de temps entre 2 pics doit être d’au moins 2 secondes13.
  5. Calculer les variables cinématiques des mouvements d’atteinte.
    1. Calculer la durée du mouvement (MD). Calculer la différence de temps entre le début du mouvement et le décalage13.
    2. Calculer la vitesse de crête (PV). Calculez la vitesse la plus élevée pendant chacune des portées.
    3. Calculer le temps absolu et relatif à la vitesse maximale (TTPV et TTPV % de la durée du mouvement)13.
      1. Calculer la différence de temps entre le début du mouvement et la vitesse maximale (VTTPV absolu).
      2. Calculer le pourcentage de TTPV par rapport à la durée du mouvement (TTPV relatif).
    4. Calculer le journal sans dimension jerk.
      1. Calculez la troisième dérivée à partir de la résultante de la position en 3 dimensions de la main exécutante, puis calculez la secousse sans dimension logarithmique de chaque mouvement d’atteinte du bras.
    5. Calculer le déplacement du tronc pendant le mouvement d’atteinte du bras dirigé versl’objectif 9,14.
      1. Calculez le déplacement du tronc.
        1. Calculez la différence de distance du point de repère du tronc entre le début du mouvement et le décalage. Utilisez l’équation suivante.
          Equation 1
          Où X, Y et Z sont les positions de point de repère du tronc dans les axes x, y et z, respectivement ; 1 est la période au début du mouvement d’atteinte; k est la période au décalage du mouvement d’atteinte.
      2. Calculer la longueur de la trajectoire de l’épaule.
        1. Calculez la distance de déplacement du repère de l’épaule entre le bras atteignant le début du mouvement et le décalage. Le repère de l’épaule est un point de repère virtuel numérisé à partir du logiciel d’acquisition de données de capture de mouvement à l’aide du modèle squelette du membre supérieur. Utilisez l’équation suivante pour le calcul de la longueur de la trajectoire de l’épaule.
          Equation 2
          Où X, Y et Z sont les positions du point de repère de l’épaule dans les axes x, y et z, respectivement; t est le délai; t=1 est la période au début du mouvement d’atteinte; t=k est la période au décalage de mouvement d’atteinte

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Representative Results

Ces résultats sont des données préliminaires provenant de deux jeunes adultes non handicapés et de deux survivants d’un AVC chronique ayant une déficience motrice légère (les scores de Fugl-Meyer de ces deux participants étaient supérieurs à 60 sur 66). Les participants non handicapés étaient droitiers et effectuaient les tâches avec leur main droite. Les participants à l’AVC étaient également droitiers avant l’AVC et tous deux avaient une hémiparésie droite. Ils ont également effectué la tâche avec leur main droite. Ces variables cinématiques entre les populations et entre les conditions cibles ont été comparées à l’aide du test de Wilcoxon.

La longueur de la trajectoire de l’épaule est une mesure plus sensible de la compensation du tronc pendant les tronçons de bras dirigés vers le but (Figure 1). Le déplacement du tronc et la longueur de la trajectoire de l’épaule ont été comparés afin de déterminer quelle variable serait la plus appropriée pour représenter la compensation du tronc pendant les tronçons de bras dirigés vers le but. Il n’y avait aucune différence significative dans le déplacement du tronc entre les adultes non handicapés et les survivants d’un AVC chronique dans les quatre conditions de tâche. Cependant, la longueur de la trajectoire de l’épaule était significativement plus grande chez les survivants d’un AVC chronique que chez les adultes non handicapés pour atteindre et ramasser les tâches.

Les survivants d’un AVC chronique présentaient des caractéristiques cinématiques différentes de celles des bras dirigés vers un objectif que les jeunes adultes non handicapés dans différentes conditions de travail(figure 2). Les survivants d’un AVC chronique ont montré des portées de bras dirigées vers l’objectif beaucoup plus lentes(figure 2A et B),plus dépendantes de la rétroaction (figure 2C) et plus saccadées(figure 2D)dans quatre conditions de tâches différentes que les adultes non handicapés. De plus, les survivants d’un AVC chronique ont démontré une compensation du tronc significativement plus importante que les adultes non handicapés pendant les bras dirigés vers l’objectif (figure 2E).

La complexité des tâches a eu une incidence sur les variables cinématiques du mouvement d’atteinte du bras dirigé vers l’objectif(figure 2 et 3). Les adultes non handicapés et les survivants d’un AVC chronique ont démontré des portées de bras plus lentes, dépendantes de la rétroaction et plus saccadés dirigées vers l’objectif pour la tâche plus complexe nécessitant une plus grande dextérité de la main que la simple tâche de pointage(figure 2). Il n’y avait aucune différence dans la longueur de la trajectoire de l’épaule entre deux populations pour les tâches de pointage, tandis que les survivants d’un AVC ont montré une longueur de trajectoire d’épaule significativement plus grande que les jeunes adultes non handicapés pour les tâches de ramassage (Figure 2). De plus, les performances motrices variaient davantage d’un essai à l’autre pour la tâche plus complexe que pour la tâche de tamiseur(Figure 3).

Figure 1
Figure 1. Comparaison de deux mesures cinématiques différentes de la compensation de tronc pendant des tronçons de bras dirigés par but. Les tracés de violon vert indiquent la longueur de la trajectoire de l’épaule, et les tracés de violon rouges montrent le déplacement du tronc. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2
Figure 2. Comparaison de la cinématique d’atteinte de bras orienté vers l’objectif dans différentes conditions de tâche entre les adultes non handicapés et les survivants d’avc chronique. (A) Durée du mouvement. Les boîtes à moustaques rouges sont des données sur les participants à un AVC chronique, et les boîtes bleues sont des données sur les adultes non handicapés. (B) Amplitude de vitesse maximale. (C) Temps relatif à la vitesse maximale. Cette variable est le temps nécessaire à la vitesse maximale en pourcentage de la durée du mouvement. (D) Secousse sans dimension logarithme. Cette variable indique la douceur du mouvement. Une valeur négative plus élevée dans cette variable signifie un mouvement plus saccadé. (E) Longueur de la trajectoire de l’épaule. Cette variable indique la quantité de compensation de joncteur réseau pendant les tronçons de bras dirigés vers l’objectif dans toutes les directions x, y et z. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3
Figure 3. Visualisation de la cinématique du bras orienté vers l’objectif. (A) Bras dirigé vers l’objectif atteignant la performance de la portée et de la tâche ponctuelle avec une grande cible. (B) Bras dirigé par le but atteignant la performance de la portée et de la tâche de ramassage avec un grand objet. Les positions de l’épaule, du coude, de la main et de la pointe d’une baguette sont visualisées avec des points colorés pour les dix essais d’atteinte de bras pour la condition de tâche. Les positions de ces points de repère, bras et main au début du mouvement et au décalage sont surlignées en violet et en orange, respectivement. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

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Discussion

Les résultats préliminaires soutiennent que ce protocole peut être approprié pour étudier l’impact de la complexité de tâche sur la compensation de joncteur réseau et le bras but-dirigé atteignant la cinématique dans les adultes non-handicapés et les survivants chroniques de course.

Ces résultats représentatifs soutiennent également que ce protocole peut être approprié pour déterminer les différences cinématiques dans les tronçons objectifs-dirigés de bras entre les adultes non-handicapés et les survivants chroniques d’AVC. Ces résultats concordent avec ceux d’études antérieures qui ont caractérisé les atteintes de bras dirigées vers l’objectif des survivants d’un AVC chronique comme des mouvements plus lents, plus saccadés et plus basés sur la rétroaction par rapport aux témoins non handicapés9,13,14.

Dans cette étude préliminaire, une tâche de moteur à main fine utilisant une paire de baguettes a été employée. Ramasser un petit objet à l’aide d’une paire de baguettes nécessite un haut niveau de dextérité des mains15,16. Cette tâche a été utilisée dans des études précédentes pour étudier le fonctionnement du cerveau lors de l’exécution de tâches de moteur à main fine15,16,17. De plus, la tâche de ramassage d’objet à l’aide d’une paire de baguettes peut également être utilisée comme intervention pour améliorer la motricité fine de la main dans les populations neurologiques18,19,20. Ces résultats préliminaires soutiennent que les personnes post-AVC avec une légère déficience motrice du membre supérieur peuvent effectuer la tâche de ramassage de l’objet à l’aide d’une paire de baguettes.

Ces résultats représentatifs soutiennent l’utilisation de ce protocole pour étudier l’impact de la complexité des tâches sur les stratégies de mouvement chez les adultes non handicapés et les personnes post-AVC. Une hypothèse selon laquelle les survivants d’AVC chroniques utiliseront plus de compensation de tronc pour une tâche motrice plus complexe a été testée avec deux adultes non handicapés et deux survivants chroniques d’AVC. L’analyse préliminaire des données a examiné la partie atteinte (transport de la main) de l’exécution de la tâche motrice. Ces résultats soutiennent que les gens emploient différentes stratégies de mouvement d’atteinte de bras dirigées vers l’objectif pour différentes tâches. Plus précisément, les personnes non handicapées et les survivants d’un AVC chronique planifient le mouvement différemment lorsqu’ils ont des objectifs de tâche différents. Pour la tâche d’atteinte et de pointage, l’objectif final est d’appuyer sur la cible avec la pointe d’une baguette. D’autre part, l’objectif final de la tâche de ramassage d’objet est de manipuler les baguettes pour ramasser l’objet avec précision. Ainsi, la tâche de ramassage d’objet nécessite un point final plus précis de la pointe de la baguette. Les demandes accrues pour la précision de la position du point de terminaison entraînent un déplacement plus lent du participant pour contrôler plus précisément l’effecteur du point de terminaison. Ainsi, il est théorisé que les participants s’appuyaient davantage sur le contrôle basé sur la rétroaction des tronçons de bras dirigés vers l’objectif pour la tâche de ramassage de l’objet par rapport à la tâche de pointage. De plus, l’utilisation de plus de compensation de joncteur réseau pour la tâche de ramassage d’objet que la tâche de pointage pourrait être une stratégie de commande de moteur pour améliorer la précision de contrôle d’effecteur de point final en réduisant des degrés de liberté du membre supérieur. 1 L’utilisation de mouvements compensatoires du tronc réduit la nécessité de contrôler des degrés de liberté plus complexes des articulations de l’épaule et du coude. En d’autres termes, une compensation accrue du coffre pendant l’exécution de tâches motrices plus complexes augmenterait la probabilité d’atteindre l’objectif de la tâche.

Ces résultats préliminaires soutiennent que la longueur de la trajectoire de l’épaule est une mesure plus sensible de la compensation du tronc pendant les atteints de bras dirigés vers le but chez les survivants chroniques d’un AVC. Bien que le déplacement du tronc soit la variable cinématique la plus courante dans la littérature actuelle, il a une limitation significative dans la représentation de la compensation du tronc pendant que le bras dirigé vers le but atteint9,14. Tandis que le déplacement de joncteur réseau capture la flexion de joncteur réseau, la compensation de joncteur réseau pendant des tronçons de bras peut être accomplie par une combinaison de flexion de joncteur réseau, de rotation, et de flexion latérale. Ces résultats préliminaires ont montré plus de contraste dans la longueur de la trajectoire de l’épaule entre les adultes non handicapés et les survivants d’un AVC chronique par rapport à la mesure du déplacement du tronc. Ainsi, ce protocole propose que la longueur de la trajectoire de l’épaule, qui est la distance de déplacement du point de repère de l’épaule (extrémité latérale de la clavicule) entre le bras atteignant le début du mouvement et le décalage, soit rapportée pour caractériser le mouvement compensatoire du tronc pendant la performance d’atteinte du bras dirigée vers l’objectif. Des études futures avec un échantillon de plus grande taille devraient être menées pour déterminer les propriétés de cette nouvelle mesure de compensation du tronc.

Bien que nos résultats représentatifs soutiennent l’utilité de ce protocole, les chercheurs devraient être prudents au sujet de l’utilisation de ce protocole pour étudier la relation entre les conditions de tâche et le bras atteignant la cinématique de mouvement dans les survivants chroniques de course. La tâche de ramassage d’objet à l’aide de baguettes ne serait pas appropriée pour les survivants chroniques d’avc avec une déficience motrice modérée à sévère du membre supérieur, car les personnes ayant une plus grande gravité de la déficience motrice fine de la main peuvent avoir trop de difficulté à effectuer cette tâche. Plus précisément, le plus petit objet utilisé dans cette étude était un cube en plastique de 3 mm sur le bord. Ramasser ce petit objet peut être trop difficile à effectuer pour ceux qui ont une déficience motrice de la main grave, même avec leurs doigts. Alternativement, nous suggérons d’utiliser une pince à épiler au lieu de baguettes pour effectuer la tâche de ramassage d’objet si ce protocole devait être utilisé pour une étude de recherche avec des individus de poteau-course avec l’affaiblissement plus grave de moteur de main. La tâche de ramassage d’objets à l’aide d’une pince à épiler a été utilisée dans des études antérieures. 18,19 La tâche motrice de la pince à épiler exige un niveau similaire de dextérité de la main pour la tâche motrice de la baguette, mais plus facile que la tâche de la baguette, et ce serait plus réalisable pour les personnes post-AVC ayant une déficience motrice grave du membre supérieur. 18 ans

L’augmentation de la compensation du tronc dans la tâche de ramassage d’objet à l’aide de baguettes peut être influencée par la nouveauté de la tâche pour les participants, étant donné qu’une stratégie de contrôle moteur pour une nouvelle tâche gèle certains degrés de liberté et que tous les participants à cette étude préliminaire n’avaient pas ou peu d’expérience dans l’utilisation de baguettes21. L’utilisation de mouvements du tronc est associée à des degrés réduits de liberté dans les articulations de l’épaule et du coude. Ainsi, le mouvement compensatoire du tronc pendant la tâche de ramassage de l’objet peut être utilisé pour réduire les degrés de liberté et rendre le mouvement d’atteinte plus contrôlable pour atteindre l’objectif de la tâche. Par conséquent, l’augmentation de la compensation de tronc dans la tâche de ramassage d’objet par rapport à la tâche de pointage peut être liée à la nouveauté de la tâche pour les participants.

Les résultats représentatifs proviennent d’un petit nombre de participants. Ainsi, des études cliniques à plus grande échelle devraient être entreprises pour démontrer l’efficacité et l’utilité de ce protocole pour étudier les relations entre les conditions de tâche de moteur et les stratégies de mouvement dans les survivants chroniques de course.

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Disclosures

Aucune divulgation.

Acknowledgments

Les auteurs souhaitent remercier Christopher Neville, Girolamo Mammolito et F. Jerome Pabulayan pour leurs contributions essentielles à l’élaboration de ce protocole et à la collecte de données.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
A pair of chopsticks NA NA 20 cm length, one chopstick had the passive motion capture markers (custom made)
Auditory cues for motor tasks NA NA Custom made audio file are played on a smart phone
Matlab R2018b software Mathworks
MotionMonitor v 8.52 Software Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL
Perdue Pegboard Test
Plastic cubes (0.3 cm on edge) NA NA Custom made plastic cubes with 0.3 cm on edge. These were made using 3D printer
Plastic cubes (1cm on edge) NA NA Custom made plastic cubes with 1 cm on edge. These were made using 3D printer
Template print NA NA Custom made templates of the motor tasks, including home position, outlines of target positions.
Vicon 512 Motion-analysis System and Work station v5.2 software OMG plc, Oxford, UK

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Neurosciences Numéro 171 Réadaptation après un AVC stratégies de mouvement compensatoire conditions de tâche AVC chronique cinématique analyse de mouvement membre supérieur contrôle de la motricité fine
L’impact des conditions de tâche motrice sur la cinématique d’atteinte de bras dirigée par but et la compensation du tronc chez les survivants d’un AVC chronique
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Girnis, J., Agag, T., Nobiling, T., Sweet, V., Kim, B. The Impact of Motor Task Conditions on Goal-Directed Arm Reaching Kinematics and Trunk Compensation in Chronic Stroke Survivors. J. Vis. Exp. (171), e61940, doi:10.3791/61940 (2021).

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