Plasticité des synergies motoneuronales

Plasticity of motor neuron synergies

• Auteur / Autrice : Paul Kaufmann
• Direction : François Hug
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain - NCE
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du mouvement humain
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMHESS - Laboratoire Motricité Humaine, Expertise, Sport, Santé

Mots clés

Mots clés libres

Contrôle moteur

Plasticité

Synergies

Neurones moteurs

Rentissage

Motor control

Plasticity

Synergies

Motor neuron

Learning

Résumé

De nombreux handicaps physiques d'origine neurologique, tels que les accidents vasculaires cérébraux et les lésions de la moelle épinière, ont un impact significatif sur la mobilité, la capacité physique, l'endurance ou la dextérité d'une personne. À l'ère de la médecine personnalisée, l'optimisation du traitement de ces handicaps physiques nécessite : i) l'accès à des informations directes sur les commandes neurales envoyées aux muscles, et ii) l'intégration de ces connaissances dans le développement et l'évaluation de la rééducation et de la neurotechnologie visant à restaurer le mouvement. La percée de notre approche réside dans le changement du niveau auquel nous observons le contrôle du mouvement, c'est-à-dire en passant du niveau des muscles entiers à celui des motoneurones spinaux (alpha). Pour ce faire, nous combinerons l'utilisation de grilles denses d'électrodes électromyographiques (EMG) de surface avec des algorithmes qui décodent l'activité de tir des motoneurones spinaux. En décryptant le « code neuronal » de la génération des mouvements, nous comblerons des lacunes critiques dans notre compréhension du contrôle des mouvements dans la santé et la maladie. En nous appuyant sur les travaux récents de notre équipe, nous décoderons l'activité de vastes populations de motoneurones provenant de différents muscles. Nous identifierons les synergies de motoneurones, définies comme des groupes fonctionnels de motoneurones qui partagent des entrées provenant de diverses sources supraspinales, spinales et sensorielles. Dans ce projet translationnel, nous examinerons la structure et la plasticité de ces synergies chez des témoins sains et des patients souffrant de troubles neurologiques (accident vasculaire cérébral, lésion de la moelle épinière). Nous améliorerons également la conception des électrodes afin de faciliter le transfert de ces méthodes en milieu clinique.

There are many physical disabilities with a neurological origin, such as stroke and spinal cord injuries, that significantly impact a person's mobility, physical capacity, stamina, or dexterity. In the era of personalized medicine, optimizing the treatment of these physical disabilities requires: i) accessing direct information on the neural commands that are sent to the muscles, and ii) integrating this knowledge into the development and assessment of rehabilitation and neurotechnology aimed at restoring movement. The breakthrough of our approach lies in changing the level at which we observe the control of movement, i.e., shifting focus from the level of whole muscles to the spinal (alpha) motor neurons. To achieve this, we will combine the use of dense grids of surface electromyographic (EMG) electrodes with algorithms that decode the firing activity of spinal motor neurons. By unravelling the “neural code” for movement generation, we will address critical gaps in our understanding of the control of movement in health and disease. Building on recent work from our team, we will decode the activity of large populations of motor neurons from different muscles. We will identify motor neuron synergies, defined as functional groups of motor neurons that share inputs from various supraspinal, spinal and sensory sources. In this translational project, we will examine the structure and plasticity of these synergies in both healthy controls and patients with neurological impairments (stroke, spinal cord injury). We will also enhance the electrode design to facilitate the transfer of these methods into clinical settings.