Changes in Tactile Spatial Discrimination and Cutaneous Coding Properties by Skin Hydration in the Elderly

SummaryNeurosensory tactile functions were investigated in human subjects by two different and complementary experimental approaches. First, a conventional psychophysical method (two-point gap discrimination) was used to determine the tactile discrimination threshold by analyzing the subjects' ability to detect a gap of variable width between two contact points when a series of stimuli was applied to the skin. Using this method we confirmed the marked degradation of tactile spatial acuity with age and showed that skin discriminative function was partially restored after hydration of the skin with a moisturizer. The second approach consisted of a microneurographic recording of tactile afferent fibers in response to two types of mechanical stimuli applied reproducibly to the corresponding receptive fields. With this method, we found that the afferent messages were depressed following hydration of the skin surface. Thus, partial restoration of tactile spatial acuity after hydration appears to be due to both a softening of the stratum corneum permitting better localization of the stimulus and a weaker transfer of the stimulus toward the sensory receptors

Heterogeneous decrease in malaria prevalence in children over a six-year period in south-western Uganda

Malaria is a major public health problem, especially for children. However, recent reports suggest a decline in the malaria burden. The aim of this study was to assess the change in the prevalence of malaria infection among children below five years of age between 2004 and 2010 in a mesoendemic area of Uganda and to analyse the risk factors of malaria infection

Altered sensory-weighting mechanisms is observed in adolescents with idiopathic scoliosis

BACKGROUND: Scoliosis is the most common type of spinal deformity. In North American children, adolescent idiopathic scoliosis (AIS) makes up about 90% of all cases of scoliosis. While its prevalence is about 2% to 3% in children aged between 10 to 16 years, girls are more at risk than boys for severe progression with a ratio of 3.6 to 1. The aim of the present study was to test the hypothesis that idiopathic scoliosis interferes with the mechanisms responsible for sensory-reweighting during balance control. METHODS: Eight scoliosis patients (seven female and one male; mean age: 16.4 years) and nine healthy adolescents (average age 16.5 years) participated in the experiment. Visual and ankle proprioceptive information was perturbed (eyes closed and/or tendon vibration) suddenly and then returned to normal (eyes open and/or no tendon vibration). An AMTI force platform was used to compute centre of pressure root mean squared velocity and sway density curve. RESULTS: For the control condition (eyes open and no tendon vibration), adolescent idiopathic scoliosis patients had a greater centre of pressure root mean squared velocity (variability) than control participants. Reintegration of ankle proprioception, when vision was either available or removed, led to an increased centre of pressure velocity variability for the adolescent idiopathic scoliosis patients whereas the control participants reduced their centre of pressure velocity variability. Moreover, in the absence of vision, adolescent idiopathic scoliosis exhibited an increased centre of pressure velocity variability when ankle proprioception was returned to normal (i.e. tendon vibration stopped). The analysis of the sway density plot suggests that adolescent idiopathic scoliosis patients, during sensory reintegration, do not scale appropriately their balance control commands. CONCLUSION: Altogether, the present results demonstrate that idiopathic scoliosis adolescents have difficulty in reweighting sensory inputs following a brief period of sensory deprivation

1.1. Physiologie de la kinesthèse. La proprioception musculaire : sixième sens, ou sens premier ?

Physiology of kinaesthesia. Muscular proprioception : sixth sense or primary sense ? Husserl, in his 1907 lessons, put forward the following idea : "without the contribution of kinaesthetic systems, there is no body here, and nothing". Our aim here is to present some neurobiological data attesting that proprioceptive sensitivity contributes to body awareness as well as acting as a link between the body and extra-personal space. Mechanosensitivity deeply buried and distributed throughout the whole musculature, proprioception only recently revealed its complex structural and functional properties. The proprioceptive sensory codes are oriented and weighted population codes. Manipulating the muscle proprioceptive sensory modality experimentally by applying vibration to human subjects muscle tendons elicits complex kinaesthetic illusions at both the segmental and whole body levels. We would like to suggest that the proprioceptive feedback signals generated by actions themselves constitute the primary basis of body movement awareness and that this feedback information is involved in the cognitive aspects of motor behavior.Husserl, dans ses leçons de 1907, exprimait déjà l'idée que «sans le concours des systèmes kinesthésiques, il n'y a pas là de corps, et pas de chose ». Notre perspective sera d'apporter quelques faits neurobiologiques attestant chez l'homme du rôle fondateur («constituant », disait Husserl) de la sensibilité proprioceptive, à la fois pour l'intelligence du corps et pour la nécessaire coalescence des espaces corporel et extracorporel. Sensibilité mécanique de l'appareil moteur, distribuée dans la totalité des muscles et profondément enfouie en leur sein, la proprioception musculaire commence seulement à livrer les règles de son organisation et de son fonctionnement. Les codes sensoriels qui la régissent sont des codes de population à caractère directionnel et intensif organisés à la fois dans l'espace anatomique et dans le temps. La manipulation expérimentale de cette modalité évoque chez l'homme des illusions kinesthésiques qui peuvent être complexes et relever, selon les cas de la motricité posturale, dirigée ou symbolique. Nous soutiendrons l'idée que les informations proprioceptives, nées de l'action même, sont le principal et premier opérateur de la conscience du mouvement et qu'elles participent alors à des fonctions mentales de niveau élevé, fonctions qui émargent clairement au répertoire des activités cognitives.Roll Jean-Pierre. 1.1. Physiologie de la kinesthèse. La proprioception musculaire : sixième sens, ou sens premier ?. In: Intellectica. Revue de l'Association pour la Recherche Cognitive, n°36-37, 2003/1-2. Repenser le corps l'action et la cognition avec les neurosciences, sous la direction de Jean-Luc Petit. pp. 49-66

La conscience du mouvement humain

Ce texte est un rapport d'étape issu de l'ACI cognitique.Concepts and objectives Action consciousness seems to largely depend on the fact that it is carried out by our own body effectors, particularly our muscles, whose sensory compartment would thus play a determining part. One can nevertheless not deny the part of motor mechanisms (deriving from the motor command) in the arising of self movement consciousness. The first component of the project aims at bringing forward the knowledge about substrates and neural processes involved in learning, performing and consciously perceiving our symbolic movements. It tends to establish that writing is much more than a simple motor act, but rather that its performance provides cognitive cues which are integrated with those streaming from reading during linguistic learning. The goal of the second component of the project is to study, at the level of cerebral substrates, the interaction between motor and perceptive mechanisms in the emergence of awareness of our own movement. Two complementary fMRI experiments will be performed in which we will confront subjects to external forces in order to study how, during a voluntary movement, the subject can separate the part of the movement produced by himself from what is produced by the external forces. There will also be some fMRI methodological development aiming at a detection of functional activity based on a multi-scale analysis of the data. This will permit us to do a multi-subject (group) analysis that takes into account the complexity of the neural network and their inter-subject variability. Finally, technical developments necessary for the fMRI experiments are common for the whole project.Rappel des enjeux et objectifs La conscience de l'action semble largement attachée au fait que nous l'exécutons avec nos effecteurs corporels, et notamment nos muscles dont le compartiment sensoriel aurait alors une fonction déterminante. On ne peut néanmoins pas nier le rôle des mécanismes moteurs (liés à la commande du mouvement) dans l'émergence la conscience du mouvement de soi. Le premier volet de ce projet a l'ambition de faire avancer les connaissances concernant les substrats et les opérations neurales impliquées dans l'apprentissage, l'exécution et la perception consciente de nos gestuelles symboliques. Il se propose d'établir que le geste d'écrire est bien plus qu'un simple acte moteur et que son exécution est la source d'apports cognitifs qui s'intègrent à ceux de la lecture lors des apprentissages linguistiques. Le deuxième volet de ce projet a pour objectif d'étudier, au niveau des substrats cérébraux, l'interaction entre mécanismes moteurs et perceptifs dans l'émergence de la conscience du mouvement de soi. Pour cela, nous réaliserons deux expériences complémentaires en IRMf en confrontant le sujet à des variations de forces externes pour étudier comment, lors d'un événement volontaire, le sujet peut séparer consciemment ce qui provient de son action propre et ce qui est produit par ces forces externes. Nous réalisons également des développements méthodologiques en IRMf afin de mettre au point une méthode de détection d'activations fonctionnelles basée sur une analyse multi-échelle qui permette d'effectuer des analyses de groupe (multi-sujets) tout en prenant en compte la complexité des réseaux impliqués dans ces processus complexes et leur variabilité inter-sujets. Enfin les développements techniques nécessaires aux expérimentations IRMf sont communs à l'ensemble du projet

Imagerie motrice chez l'homme (contribution des informations proprioceptives et de l'intention motrice à la perception kinesthésique)

Nos travaux portent sur les mécanismes nerveux qui sous-tendent la perception de notre corps en mouvement. Chacune de nos actions est caractérisée par l'intention motrice qui en est à l'origine et par le feedback multi-modalitaire que son exécution évoque. Dans ce cadre, nous avons formalisé le codage proprioceptif du mouvement et nous avons exploré deux types d'images motrices et leur interaction perceptive à travers l'étude des mouvements imaginés et des illusions kinesthésiques.Sur la base de données neurosensorielles, nous avons contribué à développer une méthode propriomimétique inspirée du modèle vectoriel de population permettant de prédire les patterns proprioceptifs afférents évoqués lors de mouvements complexes. Ces patterns modélisés ont ensuite été utilisés pour activer les voies de la proprioception musculaire chez des sujets immobiles grâce à la méthode des vibrations tendineuses.This thesis deals with the neural mechanisms involved in body movement perception. We contributed to developing a "propriomimetic" method based on neurosensory data and drawn from the population vector model for predicting the afferent proprioceptive patterns evoked during complex movements.The main contribution of this work is that it extends the scope of the method to include the whole set of possible human actions by showing that it can be used to accurately predict the proprioceptive patterns and to generate the kinaesthetic experiences associated with movements involving one or more joints, performed in 2- or 3-dimensional space, regardless of which muscles are involved.Other motor images were intentionally generated by the subjects in subsequent experiments and combined with those imposed by the vibratory stimulation. The results obtained here show that the images of both kinds were completely integrated when evoked simultaneously and that they gave rise to a unique and original perceptual experience, in which their spatio-temporal characteristics were combined. From the theoretical point of view, these findings confirm that proprioceptive afferents play an important role, along with the motor intention itself, in the elaboration of kinaesthetic perception. From the clinical point of view, the possibility of evoking motor images quite "naturally" using the method presented here to activate the peripheral receptors and/or the command centers, and thus the whole sensorimotor loop in the absence of any real movements, opens some promising perspectives for rehabilitation purposes.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocSudocFranceF

Proprioception musculaire et cutanée (implications dans le traitement de la douleur et de la mobilité articulaire du Syndrome Douloureux Régional Complexe de Type I)

Nos travaux de thèse se situent à l interface entre la recherche fondamentale en neuroscience et ses applications cliniques dans le domaine de la chirurgie réparatrice des membres. Nous nous sommes intéressés au Syndrome Douloureux Régional Complexe de type I caractérisé par l occurrence d un état douloureux chronique et d une perte sévère de mobilité segmentaire. Cette affection, dont l incidence clinique est élevée, reste à ce jour largement incomprise dans ses mécanismes physiopathologiques et les moyens de traitement disponibles sont d une efficacité limitée. Dans ce cadre, nous avons d abord développé une méthodologie de traitement non médicamenteux des deux principaux symptômes de l algodystrophie que sont la douleur chronique et la mobilité articulaire et validé leur efficacité thérapeutique sur une population de patients.La méthode s appuie sur les propriétés physiologiques des vibrations mécaniques transcutanées et des vibrations tendineuses qui sont de puissants activateurs des mécanorécepteurs cutanés et proprioceptifs musculaires. L activation isolée ou conjointe de ces deux canaux sensoriels permet tout à la fois de générer une antalgie puissante et durable et d améliorer de façon significative la mobilité articulaire. Nous avons ensuite recherché les mécanismes responsables de ces effets. L utilisation d un modèle de douleur expérimentale nous a alors permis de montrer que la réduction importante et durable de la douleur générée par les vibrations a une origine à la fois tactile et proprioceptive musculaire, et que ses mécanismes d action affectent à la fois la transmission médullaire des informations nociceptives et leur traitement central. D un point de vue théorique nos résultats suggèrent que les afférences proprioceptives cutanées et musculaires contribuent au contrôle des phénomènes douloureux et que les flux afférents proprio-tactile contribuent à la préservation des propriétés fonctionnelles des réseaux centraux responsables de la représentation et de la commande du mouvement.This thesis tends to deal with both the aspects of neuroscience fundamental research and its possible clinical applications in limbs reconstructive surgery. We focused our attention on Complex Regional Pain Syndrome Type I characterized by a chronic pain syndrome associated with a severe loss of segmental mobility. This particular disorder, with a high incidence has been to this day ratherly impenetrable regarding its physiological mechanisms, furthermore available treatments have a limited efficiency.For the matter, we first developed a non-drug therapeutic approach targeting toward algodystrophy two mains symptoms, which are chronic pain and articular mobility loss and monitored its efficiency on a patients population.The method is based on the physiological properties of both the tendons vibrations and trancutaneous mechanical vibrations, which are powerful activators of skin s mechanoreceptors and muscular proprioceptive mechanoreceptors. Isolated or concomitant activation of both those sensorial chanels enables a powerful and lasting analgesic effect along with a significant improvement of the articular mobility.Afterwards, we searched for possible mechanisms behind those outcomes. Using an experimental pain model we were able to show that the significant and lasting reduction of pain endured due to the vibrations comes from afferent messages of tactile and muscular proprioceptive origin, acting both on medullar transmission of the nociceptive inputs and their central processing.From a theoretical perspective, our results suggest that cutaneous and muscular proprioceptive afferences are part of the control process of pain phenomenon and, that afferent proprio-tactile flux contribute to maintaining functional properties of central networks in charge of movement representation and command.AIX-MARSEILLE1-Bib.electronique (130559902) / SudocSudocFranceF