Neural substrates of rehabilitation of gait and balance disorders in Parkinson’s disease with freezing of gait using video games - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Neural substrates of rehabilitation of gait and balance disorders in Parkinson’s disease with freezing of gait using video games

Les substrats neuronaux des effets de la rééducation des troubles de la marche et de l’équilibre dans la maladie de Parkinson avec freezing de la marche à travers les jeux vidéo

Anna Skrzatek
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1333405
  • IdRef : 274266814

Résumé

Gait is a complex and dynamic phenomenon based on efficient and functional inter-communication between diverse brain structures. It implies motor control mechanisms going from automatisms and postural reflexes to planning, initiation, and execution of volitional motor actions, including gait maintenance and adaptation. In Parkinson’s disease (PD) dopaminergic neurodegeneration in the nigrostriatal pathway induces a disturbance among cortico-subcortical pathways. In consequence, patients lose motor automatisms and postural control which manifests, among other signs, as gait disorders and postural instability. With disease progression, other brain regions are impacted, specifically the frontal regions and the mesencephalic locomotor region, as well as the cerebellum. It comes with the appearance of the freezing of gait (FOG) and the falls. These signs are little, or not at all, alleviated by the dopamine replacement treatment or the deep brain stimulation. Therefore, the multimodal rehabilitation remains the only efficient therapeutic tool, provided that it is adapted to patient’s handicap while proposing relatively high training intensity and regularity in time. Recently, adding virtual reality (VR) to the rehabilitation has made it possible to increase its intensity, transfer, and patients’ motivation, but also to offer a home-based rehabilitation tool. The goal of this research was to study the clinical and neurobiological (via MRI) effects of the home-based training on 50 PD patients with FOG and/or falls, using a video game conceived specifically for them (“Toap Run”), in a randomized controlled trial. As means to do it, patients undertook 18 home-based training sessions spread over 6-9 weeks, with duration from 15 (1st session) to 45 minutes (last session). Two groups followed the training, one with real movement execution (active group), and one playing with the computer keyboard (control group). Active training has induced a decrease in the severity of gait disorders and postural instability, along with alterations of functional connectivity among sensorimotor, cerebellar and cortico-subcortical networks. Inversely, in the control group the training with the game didn’t result in a decrease in the severity of gait disorders and postural instability. Among these patients, functional connectivity changes were less extensive, with alterations in subcortico-cerebellar pathways. These data are in favour of using the innovative approaches, such as the adapted video games aiming at gait disorders reduction in PD, in line with neurobiological effects. However, obtained in small cohorts this work needs to be replicated in bigger samples, and compared to other rehabilitation techniques to better adapt the existing therapeutics to each patient’s individual needs.
La marche est un phénomène complexe et dynamique qui demande la communication efficace et fonctionnelle de diverses structures cérébrales. Elle implique les mécanismes du contrôle moteur allant des automatismes et réflexes posturaux à la planification, l’initiation, et l’exécution des mouvements volontaires y compris leur maintien et leur adaptation. Lors de la maladie de Parkinson (MP), dégénérescence des neurones dopaminergiques de la voie nigrostriatale induit des dysfonctionnements au sein des voies cortico-sous-corticales. Ceci a pour conséquence une perte des automatismes moteurs et du contrôle postural se manifestant, entre autres, par des troubles de la marche et une instabilité posturale. Avec l’évolution de la maladie, d’autres régions cérébrales sont touchées, en particulier les régions frontales et la région locomotrice mésencéphalique, mais aussi le cervelet, avec l’apparition d’un freezing de la marche (freezing of gait-FOG) et des chutes. Ces signes ne sont pas ou peu améliorés par le traitement dopaminergique ou la stimulation cérébrale profonde. La rééducation multimodale reste le seul outil thérapeutique efficace, à condition qu’elle soit adaptée au handicap du patient, tout en proposant une relative haute intensité de l’entrainement et maintenue dans le temps. Récemment, l’ajout de la réalité virtuelle (RV) à la rééducation a permis d’augmenter son intensité, son transfert, et la motivation des patients, tout en permettant de proposer une prise en charge à distance. L’objectif de ce travail de recherche était d’étudier les effets cliniques et neurobiologiques (par IRM) d’un entrainement réalisé à domicile chez 50 patients avec MP ayant un FOG et/ou des chutes, par l’utilisation d’un jeu vidéo spécifiquement élaboré pour ces patients (« Toap Run »), dans une étude contrôlée randomisée. Pour cela, les patients ont réalisé 18 séances à domicile répartis sur 6-9 semaines, d’une durée de 15 (1ère séance) à 45 minutes (dernière séance). Deux groupes se sont ainsi entrainés avec des mouvements (groupe actif) ou en jouant sur le clavier de l’ordinateur (groupe contrôle). L’entrainement actif a permis une réduction de la sévérité des troubles de la marche et de l’instabilité posturale avec une modification de la connectivité fonctionnelle au sein des réseaux sensorimoteurs, cérébelleux et cortico-sous-corticaux. Inversement, au sein du groupe contrôle, le jeu n’a pas permis d’induire de réduction de la sévérité des troubles de la marche et de l’instabilité posturale. Chez ces patients, les modifications de la connectivité fonctionnelle étaient moindres avec des modulations au sein des voies ganglions de la base-cervelet. Ces données sont en faveur de l’utilisation de ces approches innovantes que sont les jeux vidéo adaptés, pour réduire les troubles de la marche des patients avec MP, en lien avec des effets neurobiologiques. Obtenus sur de petites cohortes, ces travaux nécessitent d’être répliqués dans un plus grand échantillon, et en comparaison à d’autres techniques de rééducation pour mieux adapter la prise en charge aux besoins de chaque patient individuel.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04399312 , version 1 (17-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04399312 , version 1

Citer

Anna Skrzatek. Neural substrates of rehabilitation of gait and balance disorders in Parkinson’s disease with freezing of gait using video games. Neurons and Cognition [q-bio.NC]. Sorbonne Université, 2023. English. ⟨NNT : 2023SORUS419⟩. ⟨tel-04399312⟩
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