Réhabilitation sensorielle et cognitive - ReCogniSens

Nous étudions les capacités cognitives, psychologiques, sensorimotrices et leurs interactions. Nous cherchons à définir les marqueurs caractéristiques des troubles affectant chacun de ces niveaux, à évaluer les processus de réhabilitation ainsi que leurs mécanismes d’action et à analyser le transfert des conséquences d’une réhabilitation de l’un de ces niveaux sur les autres.

Nos principaux objectifs :

1. Analyser les interactions cognitivo-sensorielles dans des processus de surcharge mentale, d’effort cognitif, d’imagerie mentale, de représentation spatiale et d’équilibration.
2. Evaluer les processus impliqués dans la réhabilitation cognitive, psychologique et sensorimotrice, développer des applications cliniques et transférer nos travaux afin de faciliter la mise en place de la prise en charge par le professionnel de santé ou les patients eux-mêmes.

Nos recherches sont réalisées chez l’Homme : adultes en bonne santé, personnes âgées, personnes porteuses d’atteintes centrales (maladie d'Alzheimer, traumatismes crâniens), d’atteintes périphériques (pathologies vestibulaires) et sujets atteints de stress post-traumatique. Nous voulons mieux comprendre les mécanismes et réseaux cérébraux impliqués dans la perception sensorielle, la cognition, ainsi que leur altération et leur restauration.

Une partie de nos travaux de recherche sont transférés vers des programmes cliniques, des programmes de réhabilitation ou des développements technologiques, notamment l'ANR SYNCHRO-TC qui a reçu une distinction le 8 juin 2023. En effet, l'équipe SYNCHRO-TC à reçu le trophée Innovation Team Best Practices pour avoir collaboré sur une innovation au service des individus et de la société.

I - Interactions cognitivo-sensorielles

1. Imagerie mentale visuelle et kinesthésique

La capacité à faire de l’imagerie mentale est propre à chacun. Ces images mentales peuvent mêler une ou plusieurs modalités sensorielles. Nous nous intéressons ici aux corrélations qui peuvent exister entre l’imagerie mentale visuelle et/ou kinesthésique et les processus créatifs. Notre hypothèse est que l’imagerie visuelle et kinesthésique est davantage corrélée aux processus créatifs que la seule imagerie visuelle.

2. Marqueurs de surcharge mentale

• Fatigue mentale

La fatigue cognitive ou fatigue mentale est de nature multifactorielle. Elle est en effet soumise à de nombreux facteurs comme les rythmes circadiens, les émotions, la motivation, les capacités cognitives... Afin de déterminer les marqueurs prédictifs de la fatigue mentale et de mieux comprendre les mécanismes adaptatifs qui en résultent avant que les performances ne soient impactées, nous utilisons une approche multimodale. Ainsi, nous recueillons l'activité électroencéphalographique (EEG, 64 électrodes), électrocardiographique (ECG) et électrooculographique (EOG) en continu lors d’une tâche cognitive d’une durée de 1h, générant un niveau de charge mentale élevée afin d’appréhender l'évolution temporelle des phénomènes constituant les prémisses de la fatigue mentale. 

Nous évaluons également dans quelle mesure la fatigue mentale peut modifier l’activité des réseaux cérébraux de repos en EEG. 

• Etudes des corrélats sensoriels des performances cognitives chez différentes populations d’âgés sains

Ce projet s'intéresse à l'impact du vieillissement de la sphère sensorielle sur les capacités cognitives des individus au cours du vieillissement «normal». Il est construit sur l'hypothèse qu'en divisant cette population en trois sous-populations distinctes (les personnes peu performantes, celles qui sont performantes grâce à une réserve cognitive importante, et celles qui sont performantes avec un maintien de leur structure cérébrale), nous clarifierons les corrélats sensoriels des performances cognitives chez les personnes âgées. En effet, il sera alors peut être possible de mettre en évidence des liens différents entre la sphère sensorielle et la sphère cognitive selon la sous-population étudié.                                              

3. Rôle des processus cognitifs dans la récupération après atteinte sensorielle

• Mécanismes cognitifs en tant que processus adaptatifs impliqués dans la compensation de l’équilibre

Le maintien de l’équilibre postural met en jeu différents systèmes de contrôle sensoriels, moteurs et de coordination des segments corporels qui permettent d’assurer la stabilité pendant les activités statiques et dynamiques. Une grande partie des régulations s’effectue de manière automatique. Cependant, dans de nombreuses circonstances, le contrôle de l’équilibre nécessite un fonctionnement optimal de certaines fonctions cognitives. Notre projet est basé sur l’idée que, pour être complète, la connaissance des phénomènes de compensation vestibulaire doit inclure le coût cognitif de cette compensation, c’est-à-dire la possibilité d’une intervention accrue de processus cognitifs comme l'attention. 

4. Représentation spatiale après atteinte sensorielle 

Représentation du corps et de l’espace extra-corporel               

Ce projet porte sur les effets modulateurs des informations sensorielles vestibulaires sur la représentation du corps et de l’espace extra-corporel. Nous analysons les conséquences de la perte vestibulaire unilatérale selon le côté de la perte vestibulaire et en fonction du délai post-lésionnel. Par ailleurs, les conséquences d’une atteinte périphérique du système vestibulaire sont comparées à celles d’une atteinte centrale (négligence spatiale) qui implique les zones de projection des afférences vestibulaires.  

5. Variabilité de l’effort cognitif et connectivité cérébrale au repos

Cette étude s’articule autour de deux questionnements principaux, le premier vise à savoir s’il est possible, pour un même niveau de performance cognitive élevé, de distinguer 2 sous-populations sur la base de l’effort cognitif fourni, i.e. ceux qui fournissent un effort modéré et ceux qui fournissent un effort important. Le second est de tenter d’interpréter cette différence d’effort en interrogeant la connectivité cérébrale fonctionnelle au repos, considérée comme un état préparatoire avant de s’engager dans une tâche, ainsi que d’étudier les potentiels liens entre le niveau d’effort cognitif des sujets et les différentes mesures objectives (bilan cognitif) et subjectives (questionnaires) réalisées en parallèle.

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II – Réhabilitation

Nous concevons et utilisons différentes procédures de rééducation. Leurs effets sont évalués sur la cognition, l'équilibre, les troubles liés au stress post-traumatique et la qualité de vie. Nous recherchons également les mécanismes cérébraux qui sous-tendent les effets bénéfiques de la rééducation.

1. -Aspect fondamentaux

• Conséquences d’un entrainement cognitif sur l’équilibration

D'une manière générale, les relations entre fonctions posturales et cognitives rapportées dans la littérature ont été évaluées en rendant compte de l’effet délétère provoqué par la situation de double-tâche cognitivo-posturale chez les sujets âgés du fait du surcoût attentionnel. Ici, nous abordons cette relation posture-cognition de manière radicalement différente puisque nous nous intéressons aux conséquences d'une amélioration des capacités cognitives sur les performances posturales. En d'autres termes, un entraînement cognitif permet-il d'améliorer l'équilibre postural ? 

Nos premiers résultats témoignent d'un transfert des bénéfices de l'entraînement cognitif au contrôle de la posture. L'amélioration des capacités posturales pourrait provenir d'une amélioration de la gestion du partage attentionnel, avec une priorisation de la tâche posturale par rapport à la tâche cognitive.

Les mécanismes cognitifs par lesquels les fonctions exécutives participent au contrôle postural sont encore largement méconnus. Nous avons pour projet de préciser quels sont ces mécanismes, d’analyser leurs effets sur l’équilibre, la cognition et les interactions équilibration-cognition ainsi que les mécanismes d’action sous-jacents.

• Conséquences d’un entraînement psychomoteur sur la cognition et l’équilibration. Implication du ressenti corporel

La prise en charge psychomotrice réalisée dans ce projet porte sur l’équilibre, la force et la conscience corporelle. Nous nous intéressons à l’impact de cette prise en charge sur les fonctions exécutives et les performances posturo-locomotrices chez le sujet vieillissant.

Une étude préliminaire, réalisée chez 3 participants résidant en EHPAD et présentant une perte cognitive légère, montre un impact de la prise en charge psychomotrice sur les performances motrices (marche) et met en évidence, pour la première fois, un transfert de ces bénéfices sur les performances cognitives (attention et fonctions exécutives). 

Notre projet est d’étendre ces études préliminaires à une population importante de sujets. 

Afin de préciser l’impact de l’entraînement de la conscience corporelle dans cette prise en charge nous travaillons actuellement à la validation d’un questionnaire de « ressenti corporel ». 

Ces études sont complétées par une analyse du ressenti corporel, de ses relations avec les capacités de discriminations des mouvements et de leurs conséquences posturales.

• Amélioration du contrôle postural par renforcement du codage sensoriel

La plasticité post-lésionnelle fait intervenir des phénomènes de substitution visuels et somatosensoriels, variables selon les individus. L’utilisation excessive ou inadaptée de certaines informations pourrait expliquer en partie les déficits de compensation. 

Notre hypothèse repose sur l’idée que, chez les patients porteurs d’une atteinte vestibulaire qui présentent des difficultés de récupération, l’altération de la stabilité posturale résulte d’une mauvaise pondération des différentes informations sensorielles, plus spécifiquement liée à un mauvais feedback proprioceptif. Nous avons récemment montré, chez le sujet ne présentant aucune atteinte sensorielle, que l’optimisation des informations proprioceptives musculaires conduit à une amélioration du contrôle postural (Borel et Ribot-Ciscar, 2016). Dans le cadre de ce projet, nous étudions les conséquences posturales d’une optimisation des informations proprioceptives musculaires chez des patients vestibulo-déficients.

• Effet d’une réhabilitation holistique centrée sur les processus exécutifs, créatifs et le contrôle attentionnel

Les patients souffrant de traumatismes crâniens (TC) présentent de nombreux troubles cognitifs qui persistent souvent à un stade chronique. La réhabilitation cognitive conventionnelle ne permet pas une récupération cognitive et une réinsertion socioprofessionnelle optimale des patients, puisque seulement la moitié d’entre eux reprennent une activité professionnelle suite à leur traumatisme. Ainsi, nous évaluons les effets d'une réhabilitation holistique centrée sur la résolution de problèmes, la créativité et le contrôle émotionnel, qui nous parait plus adaptée à cette pathologie très hétérogène. 

Nous proposons un programme de réhabilitation personnalisé dont les bénéfices sont quantifiés grâce à la comparaison de deux dévaluations pré- et post-réhabilitation. Elles comprennent 29 tâches cognitives (évaluant la mémoire, l'attention, les capacités exécutives et créatives), des tests d’équilibre, une tâche de switch d’une durée d’1 heure pendant laquelle nous enregistrons EOG, ECG et EEG afin d’évaluer la fatigue mentale des sujets, ainsi qu’une séance d'IRM 3T (IRM anatomique, DTI et IRMf durant l’état de repos). 

L'approche multimodale utilisée, nous a permis de démontrer des effets bénéfiques de cette réhabilitation aux niveaux cognitif, cérébral physiologique et postural. Les améliorations cognitives globales observées chez les patients TC sont sous-tendues par des modifications cérébrales anatomiques et fonctionnelles, une réduction de la fatigue mentale, une amélioration des capacités créatives et dans certains cas par une amélioration de la posture. Ces résultats indiquent que notre rééducation holistique est adaptable au large spectre des troubles de la population TC. 

2. Application et transfert

• Réhabilitation innovante du trouble de stress post-traumatique : la thérapie MOSAIC

Le trouble de stress post-traumatique (TSPT) est un problème de Santé Publique dont la prévalence vie entière est de 8 à 11 % (Kessler et al., 1995) et dont les comorbidités, telles que l'addiction et la dépression, sont présentes dans plus de 80 % des cas. Les symptômes du TSPT (e.g., troubles du sommeil, reviviscences, hypervigilance, altérations de l’humeur) sont extrêmement invalidants pour le patient et nécessitent une prise en charge adaptée.

L’EMDR (i.e., Eye Movement Desensitization and Reprocessing ; Shapiro, 1996) est l’une des thérapies recommandées par l’OMS dans le traitement du TSPT, mais celle-ci contraint le patient à une exposition douloureuse à la mémoire de l’événement traumatique. Basé sur un modèle neuronal, la thérapie MOSAIC (Mouvements Oculaires et Stimulations Alternées pour l’Intégration Cérébrale) utilise également des stimulations bilatérales alternées (mouvements oculaires, sons, stimulations tactiles) mais se focalise uniquement sur les ressources de l’individu et non pas sur le souvenir traumatique (Khalfa & Poupard, 2020). Il n’y a plus de risque d’une trop forte exposition émotionnelle qui conduirait à l’abandon de la thérapie, et des traumatismes vicariants chez le thérapeute.

Dans le cadre d’une étude clinique, nous vérifions l’efficacité clinique de la thérapie MOSAIC sur le TSPT et nous mesurons la supériorité de confort avec cette thérapie par rapport à d’autres incluant de l’exposition aux souvenirs douloureux.

Des enregistrements électrophysiologiques au cours de la thérapie permettent de caractériser les mécanismes cérébraux mis en jeu dans la thérapie MOSAIC.

• Réhabilitation par le Neurofeedback

Le neurofeedback permet à une personne d’apprendre à moduler son activité cérébrale en direct en ayant un retour de cette activité par des films, des musiques. Cet apprentissage s’appuie sur la plasticité cérébrale et permet de moduler de nombreuses fonctions cognitives. Le neurofeedback est appliqué dans le cadre de nos études sur l’anxiété, la créativité et la métacognition.

L’efficacité clinique du neurofeedback est explorée sur le trouble de stress post-traumatique (TSPT) et le déclin cognitif subjectif (SCD). 

Nous étudions également les mécanismes cognitifs impliqués dans l’efficacité du neurofeedback.

• SYNCHRO-TC

SYNCHRO-TC est un 

SYstème Numérique de RééduCation Holistique des Réseaux cOgnitifs à destination du Traumatisé Crânien. C’est un projet co-financé par l’ANR et la CNSA. 

SYNCHRO-TC est une plateforme logicielle de gestion rééducative. Elle est accessible via un navigateur web et permet de gérer une rééducation cognitive à distance et la communication entre les patients et les professionnels de santé. 

Cette plateforme a été conçue afin de promouvoir les processus de « créativité adaptative » comme fondement thérapeutique pour améliorer la prise en charge des patients TC. 

Le patient évolue dans un environnement 3D contextualisé à des situations de vie quotidienne. Cette application devrait faciliter la mise en place de la prise en charge par le professionnel de santé, augmenter sa fréquence et en faire un acte quotidien, habituel qui sera partagé avec le milieu familial et les aidants sociaux.