Activité cérébrale pendant le contrôle moteur

Dans les professions liées à la réadaptation, telles que la physiothérapie, l'ergothérapie et l'orthophonie, les objectifs importants incluent l'apprentissage moteur adaptatif et la récupération de la fonction motrice chez les patients. La capacité du fNIRS à enregistrer l'activité cérébrale pendant l'exercice et le mouvement a abouti à son adoption rapide dans le domaine de la recherche en réadaptation.
Les diagrammes ci-dessous montrent l'activité cérébrale lors des mouvements de base des membres (marche, contrôle de la posture verticale, mouvements d'atteinte des bras et contrôle de la force musculaire des membres inférieurs).

Brain Activity during Lower-Limb Locomotion (Walking on a Treadmill)

Activité cérébrale pendant la locomotion des membres inférieurs (marcher sur un tapis roulant)

A : Images cérébrales lors d’une marche à 4 km/heure. Ils confirment une légère augmentation de la concentration-longueur d’Oxy-Hb (concentration d’Oxy-Hb multipliée par la longueur du trajet) des deux côtés du cortex moteur primaire par rapport à l’état de repos. Ils montrent également une augmentation de la concentration en Oxy-Hb dans le cortex prémoteur.
B : Images cérébrales lors de l’évitement d’obstacles à une vitesse de marche de 4 km/heure. La longueur de concentration d'Oxy-Hb lors d'une marche à 4 km/heure est soustraite de la longueur de concentration d'Oxy-Hb en évitant les obstacles à une vitesse de marche de 4 km/heure. Les images confirment une augmentation de la concentration-longueur d'Oxy-Hb dans le cortex prémoteur droit et le cortex préfrontal gauche (près du cortex dorsolatéral).

Brain Activity during Upright Posture Control

Activité cérébrale pendant le contrôle de la posture verticale

A : Planche oscillante utilisée. B : Images cérébrales lors du maintien de la posture avec les pieds joints et les yeux fermés. La longueur de concentration d'Oxy-Hb dans l'état de référence (maintenir une posture verticale avec les pieds joints et les yeux ouverts) est soustraite. C : Images cérébrales lors du maintien de la posture en position debout sur la jambe droite. L'état de référence est soustrait. Ils confirment une augmentation de la concentration-longueur d’Oxy-Hb dans le cortex moteur primaire médial droit et le cortex préfrontal droit. D : Images cérébrales lors du maintien d’une posture verticale sur une planche oscillante. Ils confirment une augmentation de la concentration-longueur d’Oxy-Hb dans le cortex moteur primaire gauche et droit, le cortex moteur supplémentaire et le cortex préfrontal.

Brain Activity during Arm Reaching Movements

Activité cérébrale pendant les mouvements d'atteinte du bras

A : Photographie du test. B : Pas de lunettes à prisme. C : Porter des lunettes à prismes. Des cas de négligence spatiale unilatérale surviennent souvent lorsque le patient est incapable de se concentrer sur la moitié gauche du champ visuel en raison de lésions du lobe pariétal de l'hémisphère droit. Une méthode connue sous le nom d’adaptation du prisme est utilisée pour la rééducation dans de tels cas. Ce test a été réalisé pour la vérification de base des effets de la méthode lors des mouvements d'atteinte du bras. L'image C confirme une augmentation de la concentration-longueur d'Oxy-Hb dans le cortex préfrontal latéral droit et le lobe pariétal par rapport à l'image B.

Brain Activity for Muscle Force Control during Right Knee Extension Movements

Activité cérébrale pour le contrôle de la force musculaire lors des mouvements d'extension du genou droit

A : Image cérébrale pendant un exercice incrémentiel jusqu'à 20 % de MVC (contraction volontaire maximale). (L'état de repos est soustrait.) B : Exercice incrémentiel jusqu'à 40 % MVC. Une augmentation de la concentration-longueur d’Oxy-Hb est confirmée dans le cortex sensorimoteur primaire médial gauche. C : exercice incrémentiel jusqu'à 60 % MVC. Une augmentation de la concentration-longueur d'Oxy-Hb est confirmée dans le cortex sensorimoteur primaire médial gauche et le cortex préfrontal gauche et droit. D : diminution de l'exercice à partir de 20 % MVC. E : diminution de l'exercice à partir de 40 % MVC. F : diminution de l'exercice à partir de 60 % MVC. Une plus grande longueur de concentration d'Oxy-Hb est confirmée par rapport à un exercice progressif dans le cortex préfrontal gauche et droit et le cortex moteur supplémentaire.

(Données fournies par : Shu Morioka, MD, PhD, Département de neuroréadaptation, Graduate School of Health Science, Kio University)

Références :
Nobusako, S., Hiyamizu, M., Maeoka, H., Morioka, S. : Neurorehabilitation and Brain Function Imaging -- Walking (1), Physiotherapy 27 : 274-282
Hiyamizu, M., Maeoka, H., Fujita, H., Morioka, S. : Neurorééducation et imagerie de la fonction cérébrale – Contrôle de la posture verticale (2), Physiotherapy 27 : 387-392, 2010 Taniguchi, H., Matsuo, A., Maeoka, H., Morioka, S. : Neuroréadaptation et imagerie des fonctions cérébrales – Mouvements pour atteindre les bras (3), Physiothérapie 27 : 499-504, 2010 Nobusako, S., Takebayashi, H., Hiyamizu, M., Maeoka, H., Morioka, S. : Neuroréadaptation et cerveau Imagerie fonctionnelle – Contrôle de la force musculaire (5), Physiotherapy 27 : 706-712, 2010

Remarque : Les données présentées ont été acquises à l'aide d'un modèle de la série FOIRE/OMM.

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