Perception de la force musculaire et de la distribution du poids lors d’activités motrices chez le sujet sain

Les résultats de récentes études supportent l’idée que la perception de la force aurait un rôle important dans la réalisation des tâches fonctionnelles telles que le passage assis à debout (PAD). Cependant, très peu d’études se sont attardées à quantifier la précision avec laquelle les individus en santé sont capables de percevoir la force musculaire. De plus, aucune étude n’a évalué la perception de la distribution du poids lors du PAD chez la clientèle saine. L’objectif principal était de recueillir des données sur la capacité des individus en santé, jeunes et âgés, à percevoir la force musculaire lors d’une contraction statique des extenseurs du genou et à percevoir la distribution du poids (DP) lorsqu’ils réalisent le passage assis à debout. Cette étude a été effectuée auprès de 31 individus, divisés en deux groupes d’âge ( 60 ans). Les résultats du premier objectif visant à quantifier les erreurs de perception de la force lors d’une contraction statique des extenseurs du genou ont démontré que les erreurs absolues et brutes sont plus élevées pour les niveaux de force supérieurs à 50 % CVM et que les erreurs brutes sont plus importantes chez les jeunes pour les hauts niveaux de force. Les résultats du second objectif visant à évaluer l’effet de différentes références sensorimotrices sur les erreurs de perception de la force musculaire ont montré qu’une référence à 50 % CVM préalablement montrée au participant et qu’une contraction simultanée des muscles de la préhension de la main diminuent les erreurs brutes et absolues de perception pour le niveau de force 70%. Les résultats du troisième objectif visant à quantifier les erreurs de perception de la DP lors du PAD ont démontré que les sujets jeunes et âgés ont une bonne capacité à percevoir leur DP avec des erreurs absolues et brutes variant respectivement entre 2,9 % et 9,4 % et entre -5,7 % et 5,7 % et des coefficients de corrélations intra-classes supérieurs à 0,75 entre la DP produite et celle perçue. Les résultats contribuent à approfondir les connaissances relatives à la perception de la force et de la DP chez les individus en santé. Ces données pourront servir à titre comparatif lors d’études menées auprès des patients hémiparétiques afin d’évaluer s’ils ont des problèmes perceptifs pouvant expliquer l’asymétrie récurrente qu’ils présentent dans leurs tâches fonctionnelles.Results of recent studies support the idea that perception of force would have an important role in performing functional tasks such as sit-to-stand (STS). However, very few studies have focused on the quantification of the accuracy with which healthy individuals are able to perceive muscular force. Furthermore, no study has assessed the perception of weight-bearing distribution during the STS in healthy individuals. The purpose of this study was to provide evidence on the capacity to perceive muscular force and weight-bearing distribution in simple and complex tasks in healthy individuals. This study was conducted with 31 individuals, divided into two main age groups ( 60 years). Its first objective was to quantify the errors in perception of force during a static contraction of knee extensors and to compare these errors between young and elderly groups. Results showed that the absolute and raw errors are greater for force levels higher than 50% of maximum voluntary contraction (MVC) and that raw errors are greater in young participants for high force levels. This study’s second objective was to assess the effect of different sensorimotor references on the magnitude of errors of force perception. The results showed that a reference of 50% MVC presented to the participant beforehand or a simultaneous contraction of hand grip muscles reduced the raw and absolute errors of perception at the level of 70% MVC. A third objective was to quantify the errors of perception of weight-bearing distribution during STS and to measure the effect of age on these errors. The results showed that younger and elderly participants have an ability to perceive their weight-bearing distribution with absolute and raw errors varying respectively from 2.9% to 9.4% and from -5.7% to 5.7%. The intra-class correlation coefficient was higher than 0.75 between the weight-bearing distribution produced and that perceived during STS. The results contribute to extend knowledge about perception of force and weight bearing distribution in young and elderly healthy individuals. This data will be used for comparison in studies conducted with hemiparetic individuals in order to assess if the latter have perceptual problems which may explain the recurrent asymmetry they present in functional tasks

Asymétries locomotrices réelles et perçues lors de différentes conditions de marche sur tapis roulant chez les personnes saines et hémiparétiques

L'asymétrie locomotrice chez les personnes hémiparétiques à la suite d'un accident vasculaire cérébral (AVC) est fréquemment observée en clinique. Les causes sous-jacentes à cette asymétrie et sa persistance malgré les interventions sont source de nombreuses interrogations. Ce projet avait donc pour objectif de développer de nouvelles connaissances sur les facteurs pouvant expliquer l'asymétrie locomotrice après un AVC. Les objectifs principaux étaient de 1) quantifier les moments et les niveaux d'effort musculaire des membres inférieurs lors de différentes conditions de marche sur le tapis roulant à double courroie (DC) afin de déterminer si ceux-ci sont explicatifs de l'asymétrie locomotrice, et de 2) quantifier la capacité de perception de l'asymétrie locomotrice des personnes saines et hémiparétiques. L’hypothèse générale était que l’asymétrie locomotrice est une stratégie utilisée par les personnes hémiparétiques pour symétriser ou limiter les niveaux d’effort musculaire, tels qu’évalués par le taux d'utilisation musculaire mécanique (TUM). Les résultats ont été présentés dans quatre articles (#2 à #5). La première étude a quantifié l'effet d'un protocole sur tapis roulant à DC visant à modifier l'asymétrie spatio-temporelle sur les moments musculaires aux membres inférieurs des personnes saines et hémiparétiques. Globalement, les résultats ont démontré que placer le membre inférieur parétique sur la courroie lente augmentait le moment fléchisseur plantaire (FP) parétique en post-adaptation et que cette augmentation était corrélée avec l'augmentation de la longueur de pas controlatérale. La deuxième étude a démontré que les personnes présentant de hauts niveaux d'effort dans les FP parétiques avaient une asymétrie des efforts dans leurs FP et extenseurs de hanche (EH) alors que le groupe avec de bas niveaux d'effort dans les FP avait des efforts symétriques. De plus, les deux groupes présentaient des moments FP asymétriques, mais cette asymétrie était reliée à l'asymétrie de forces résiduelles seulement chez ceux présentant de hauts niveaux d'effort. Cela suggère que la faiblesse musculaire joue un rôle important dans la réduction du moment FP parétique chez ceux avec de hauts niveaux d'effort alors que d'autres facteurs doivent être considérés pour expliquer l'asymétrie des moments à la marche des personnes avec de bas niveaux d'effort. La troisième étude a démontré que la symétrisation du patron de marche (temporelle ou spatiale) amenait des efforts musculaires élevés dans les FP parétiques, atteignant des niveaux moyens supérieurs à 85 %. La quatrième étude a évalué la capacité de perception de l'asymétrie locomotrice des personnes saines avec un protocole sur tapis roulant à DC et a démontré qu'elles percevaient leur patron de marche comme asymétrique lorsque leur ratio d'asymétrie temporelle atteignait le seuil de 1,05, avec une variabilité intra-individu faible, suggérant une bonne capacité de ces personnes à détecter l'asymétrie. Les résultats supplémentaires de cette thèse ont démontré que les personnes hémiparétiques percevaient mieux l'asymétrie temporelle que spatiale. En somme, ces résultats suggèrent que la force musculaire et les efforts musculaires des FP parétiques sont à considérer comme des facteurs explicatifs de l'asymétrie locomotrice des personnes hémiparétiques. D'autres études sont nécessaires pour statuer sur les capacités de perception de l'asymétrie locomotrice des personnes hémiparétiques.Locomotor asymmetry is frequently observed in individuals following a stroke despite their capacity to perform more symmetrically on demand or after some interventions. Therefore, the underlying causes of such asymmetry and its persistence despite interventions are sources of many questions. This project aims to improve knowledge about the factors that could explain locomotor asymmetry following a stroke. The main objectives were 1) to quantify net joint moments and muscular levels of effort in the lower limbs during different walking conditions on a split-belt treadmill with the aim of determining if these factors could be among those explaining locomotor asymmetry; and 2) to quantify the capacity to perceive locomotor asymmetry in healthy individuals and those post-stroke. The general hypothesis was that locomotor asymmetry is a strategy used by individuals post-stroke to perform with symmetrical levels of muscular effort or to avoid overly high levels of muscular effort, as assessed by the muscular utilization ratio (MUR). The results were presented in four articles (#2 to #5). The first study quantified the effect of split-belt treadmill walking in net joint moments of the lower limbs in healthy individuals and those post-stroke. Overall, the results showed that placing the paretic limb on the slow belt increased the plantarflexion moment in post-adaptation and that such increase was correlated with the increase in contralateral step length. The second study showed that individuals with high levels of effort in the paretic plantarflexors (PF) were asymmetrical in their efforts between sides for PF and hip extensors, whereas the group with low levels of effort in the paretic PF had symmetrical levels of effort in all muscle groups. In addition, both groups showed asymmetrical plantarflexion moments, but only in the group with high levels of effort was this asymmetry related to the asymmetry of residual forces. This suggests that muscle weakness plays an important role in reducing the paretic PF moment for individuals with high levels of effort in PF while other factors must be considered to explain the joint moment asymmetry in individuals with low levels of effort in PF. The third study showed that a more symmetrical gait pattern (temporal or spatial) following walking on the split-belt treadmill required high levels of effort (over 85%) in paretic PF. The fourth study evaluated the ability to perceive locomotor asymmetry in healthy individuals with a protocol on a split-belt treadmill. The gait pattern was perceived as asymmetrical when the temporal asymmetry ratio reached the threshold of 1.05. The low intra-individual variability suggested healthy individuals had a good ability to detect asymmetry. Supplementary results of this thesis showed that individuals post stroke perceived temporal asymmetry better than spatial asymmetry. Overall, these results suggest that muscle strength and muscular level of effort in paretic PF need to be considered as potential factors explaining locomotor asymmetry in individuals post stroke. Further studies are needed to determine the perceptual abilities of locomotor asymmetry in individuals post-stroke

More symmetrical gait after split-belt treadmill walking does not modify dynamic and postural balance in individuals post-stroke

Spontaneous gait is often asymmetrical in individuals post-stroke, despite their ability to walk more symmetrically on demand. Given the sensorimotor deficits in the paretic limb, this asymmetrical gait may facilitate balance maintenance. We used a split-belt walking protocol to alter gait asymmetry and determine the effects on dynamic and postural balance. Twenty individuals post-stroke walked on a split-belt treadmill. In two separate periods, the effect of walking with the non-paretic, and then the paretic leg, on the faster belt on spatio-temporal symmetry and balance were compared before and after these perturbation periods. Kinematic and kinetic data were collected using a motion analysis system and an instrumented treadmill to determine symmetry ratios of spatiotemporal parameters and dynamic and postural balance. Balance, quantified by the concepts of stabilizing and destabilizing forces, was compared before and after split-belt walking for subgroups of participants who improved and worsened their symmetry. The side on the slow belt during split-belt walking, but not the changes in asymmetry, affected balance. Difficulty in maintaining balance was higher during stance phase of the leg that was on the slow belt and lower on the contralateral side after split-belt walking, mostly because the center of pressure was closer (higher difficulty) or further (lower difficulty) from the limit of the base of support, respectively. Changes in spatiotemporal parameters may be sought without additional alteration of balance during gait post-stroke