Une personne ayant survécu à un AVC et ayant participé à l’étude joue au jeu vidéo MINT Conditioning utilisé dans le cadre de cette étude. Crédit : Kristin Samuelson, Université Northwestern
Un jeu vidéo rétro personnalisé pourrait offrir une voie étonnamment futuriste pour la rééducation après un AVC. Dans une nouvelle étude, des scientifiques de l’Université Northwestern ont développé un jeu vidéo inspiré des années 90 pour aider les personnes ayant subi un AVC chronique à retrouver l’usage de leur bras . Équipés d’un petit dispositif fixé sur leur bras paralysé et utilisant un ordinateur portable, les joueurs sollicitent les muscles de leur bras pour accomplir des tâches telles que piloter un hélicoptère sur l’écran afin d’atteindre une cible mobile. Ce réentraînement musculaire contribue à dissocier les signaux moteurs incoordonnés du cerveau, permettant ainsi aux muscles de fonctionner à nouveau de manière autonome.
Après six semaines de thérapie par le jeu, les personnes ayant survécu à un AVC chronique ont amélioré la fonction de leur bras jusqu’à 7,8 fois plus que celles du groupe témoin. Cette amélioration s’est poursuivie même après l’arrêt de la thérapie. La possibilité de jouer à domicile a facilité l’accès à la thérapie et permis d’augmenter le nombre de répétitions.
Une vidéo avant/après, filmée pendant l’étude, montre l’amélioration significative du bras d’un participant après avoir joué au jeu vidéo de conditionnement MINT. Crédit : Université Northwestern
Les participants ont effectué plus de 300 répétitions par jour, comparativement à une thérapie physique normale en clinique où ils n’effectueraient que 30 répétitions trois jours par semaine, a déclaré le Dr Marc Slutzky, co-auteur correspondant.
Les participants ont également indiqué que le jeu avait rendu la rééducation plus ludique et stimulante. L’un d’eux a écrit dans une réponse au questionnaire : « L’expérience a été agréable et bénéfique. » Un autre a déclaré : « Le jeu m’a apporté des bienfaits indéniables, tant sur le plan physique que mental. »
« Nous travaillons sur cette approche de la réadaptation après un AVC depuis 15 ans, alors entendre les participants dire qu’ils retrouvent la mobilité de leur bras et que cela les aide vraiment dans leur vie quotidienne est extrêmement gratifiant », a déclaré Slutzky, professeur de neurologie et de neurosciences à la faculté de médecine Feinberg de l’Université Northwestern et médecin chez Northwestern Medicine.
L’étude a été publiée dans la revue Neurorehabilitation and Neural Repair .
Les patients inclus dans l’étude présentaient une paralysie modérée à sévère du bras (capacité limitée à de légers mouvements du bras et à l’extension du coude) suite à un AVC survenu au moins six mois avant le début de l’étude. Le délai moyen depuis l’AVC était de 6,4 ans, et certains de 12 ans.
Judy Kawaguchi, survivante d’un AVC et participante à l’étude, joue au jeu vidéo MINT, outil de conditionnement utilisé dans le cadre de cette étude. Crédit : Kristin Samuelson, Northwestern.edu
La plupart des programmes de réadaptation post-AVC visent aujourd’hui à aider les personnes ayant subi un AVC à réaliser des tâches quotidiennes, ce qui les amène souvent à compenser leur déficit de mobilité du bras. Par exemple, elles peuvent se pencher en avant avec tout leur corps pour attraper un objet plutôt que d’utiliser uniquement leur bras.
Bien que cette technique soit utile, elle ne vise pas directement à améliorer la mobilité du bras. Cette étude a toutefois révélé que la thérapie améliorait l’amplitude des mouvements du bras des participants lors de tâches de préhension, ainsi que leur capacité à réaliser les activités quotidiennes.
« Ici, nous procédons différemment », a déclaré Slutzky. « Nous traitons directement le handicap et mesurons l’amélioration de la fonction du bras, ainsi que sa capacité à effectuer certaines tâches. Nous avons constaté que notre programme de rééducation était le véritable moteur de leur amélioration. »
Comment fonctionne la réadaptation ludifiée
Après un AVC, les signaux moteurs du cerveau peuvent être perturbés, entraînant une activation musculaire incoordonnée. Ce phénomène, appelé « coactivation anormale » ou « couplage anormal », explique pourquoi il est difficile pour les personnes ayant subi un AVC d’étendre le bras vers l’avant en gardant le coude droit. Par exemple, une personne peut essayer de tendre le bras droit, mais son coude peut se plier car ses biceps s’activent au mauvais moment.
Baptisé MINT (interface myoélectrique pour la neuroréhabilitation), ce système, conçu par un lycéen et d’autres membres du laboratoire de neuroprothèses Slutzky, identifie les muscles anormalement couplés et les rééduque afin qu’ils retrouvent leur indépendance fonctionnelle. Pour jouer, une personne ayant subi un AVC porte un petit dispositif fixé au bras atteint, soit à domicile, soit au laboratoire.
Ensuite, ils utilisent l’activité électrique de chaque muscle couplé (appelée électromyogramme, ou EMG) pour déplacer un curseur dans des directions perpendiculaires dans un jeu vidéo personnalisé. Par exemple, leurs biceps pourraient déplacer le curseur vers la droite et leurs deltoïdes vers le haut. Lorsque les muscles sont couplés, le curseur se déplace ainsi en diagonale (vers le haut et la droite, comme lorsqu’on tourne les deux molettes d’un Etch-a-Sketch).
« On leur fait viser des cibles de plus en plus éloignées de la diagonale jusqu’à ce qu’ils soient obligés de dissocier leurs muscles et ne puissent atteindre la cible qu’en activant un seul muscle à la fois », explique Slutzky. Plus les muscles se dissocient, plus le score du joueur est élevé.
Images d’illustration du Dr Marc Slutzky, auteur principal. Crédit : Kristin Samuelson, Université Northwestern
Comment l’étude a fonctionné
L’étude était un essai randomisé contrôlé par placebo, une méthode rigoureuse permettant d’évaluer l’efficacité réelle d’un dispositif. Les organisateurs de l’essai ont réparti un groupe de 59 personnes ayant survécu à un AVC en trois groupes expérimentaux et un groupe témoin. Les participants se sont entraînés pendant six semaines, en jouant 90 minutes par jour, cinq jours par semaine à domicile et une journée en laboratoire.
Chaque groupe expérimental a suivi un programme d’entraînement différent afin d’apprendre à découpler ses muscles co-activés. Ils se sont d’abord concentrés sur les muscles les plus co-activés, puis sont passés aux muscles les moins affectés.
- Le premier groupe entraînait deux muscles à la fois, en changeant de muscles toutes les deux semaines.
- Le deuxième groupe entraînait deux muscles à la fois, en changeant toutes les deux semaines, et on lui demandait également de déplacer son bras aussi loin que possible dans la direction correcte du muscle activé.
- Le troisième groupe a d’abord été entraîné sur deux muscles à la fois, puis un troisième muscle, visualisé en 3D à l’écran, a été ajouté lorsque les deux premiers étaient dissociés. Les chercheurs ont modifié les muscles entraînés toutes les trois semaines.
- Le quatrième groupe (groupe témoin simulé) a suivi le même programme et a joué à une version plus simple du jeu avec un seul muscle à la fois et n’a reçu aucune instruction sur la façon de découpler ses muscles.
« Nous voulions que le groupe témoin soit aussi similaire que possible, en leur faisant faire une quantité d’exercice similaire à celle des autres groupes afin qu’ils bénéficient de l’aspect motivationnel et physique de ces jeux, mais sans leur donner l’ingrédient clé, à savoir le découplage », a déclaré Slutzky.
Judy Kawaguchi, participante à l’étude et survivante d’un AVC, témoigne de son expérience. Crédit : Kristin Samuelson, Université Northwestern
Analyse détaillée des résultats
L’étude a révélé que tous les groupes, y compris le groupe témoin, ont progressé entre le début et la fin de la période d’entraînement. De plus, tous les groupes expérimentaux ont progressé de manière significative, de façon 4,5 fois supérieure à celle du groupe témoin, ce qui représente une amélioration cliniquement pertinente. Les scientifiques ont également observé une corrélation positive entre la réduction de la co-activation et l’amélioration de la mobilité.
Le groupe des trois muscles s’est amélioré de manière significativement plus importante (7,8 fois plus) que le groupe témoin à la fin de l’entraînement, tandis que les deux autres groupes expérimentaux ne l’ont pas fait.
« Il semble très probable que le groupe trois ait le plus progressé parce qu’il a bénéficié d’une semaine supplémentaire d’entraînement sur les muscles qui étaient à l’origine des plus grandes difficultés », a déclaré Slutzky.
L’étude a mesuré cette amélioration à l’aide du test de fonction motrice de Wolf, un test chronométré qui évalue la fonction dans les activités quotidiennes, comme lever un bras pour le poser sur une table, tendre un bras, plier une serviette, etc. Les scientifiques ont constaté des améliorations dans la vitesse à laquelle les participants des groupes expérimentaux pouvaient accomplir ces tâches.
Ils ont également constaté une amélioration de l’amplitude des mouvements du bras des participants lors des tâches de préhension dans les groupes expérimentaux, mais pas dans le groupe témoin. Les participants ont continué à améliorer leur fonction un mois après l’arrêt du traitement.
Et ensuite ?
L’équipe, en collaboration avec John A. Rogers, pionnier de la bioélectronique à l’université Northwestern, travaille à rendre le dispositif portable du jeu entièrement sans fil. Elle améliore également les jeux pour les rendre plus captivants. Enfin, elle prévoit de le tester sur les jambes de personnes ayant subi un AVC.
