RESULTS OF ULNAR NERVE NEUROTIZATION TO BICEPS BRACHII MUSCLE IN BRACHIAL PLEXUS INJURY

Objective: To evaluate the factors influencing the results of ulnar nerve neurotization at the motor branch of the brachii biceps muscle, aiming at the restoration of elbow flexion in patients with brachial plexus injury. Methods: 19 patients, with 18 men and 1 woman, mean age 28.7 years. Eight patients had injury to roots C5-C6 and 11, to roots C5-C6-C7. The average time interval between injury and surgery was 7.5 months. Four patients had cervical fractures associated with brachial plexus injury. The postoperative follow-up was 15.7 months. Results: Eight patients recovered elbow flexion strength MRC grade 4; two, MRC grade 3 and nine, MRC <3. There was no impairment of the previous ulnar nerve function. Conclusion: The surgical results of ulnar nerve neurotization at the motor branch of brachii biceps muscle are dependent on the interval between brachial plexus injury and surgical treatment, the presence of associated fractures of the cervical spine and occipital condyle, residual function of the C8-T1 roots after the injury and the involvement of the C7 root. Signs of reinnervation manifested up to 3 months after surgery showed better results in the long term. Level of Evidence: IV, Case Series.

Effect of the rest interval duration between contractions on muscle fatigue

Background: We aimed to investigate the effect of rest interval, between successive contractions, on muscular fatigue. Methods: Eighteen subjects performed elbow flexion and extension (30 repetitions) on an isokinetic dynamometer with 80 degrees of range of motion. The flexion velocity was 120 degrees/s, while for elbow extension we used 5 different velocities (30, 75, 120, 240, 360 degrees/s), producing 5 different rest intervals (2.89, 1.28, 0.85, 0.57 and 0.54 s). Results: We observed that when the rest interval was 2.89 s there was a reduction in fatigue. On the other hand, when the rest interval was 0.54 s the fatigue was increased. Conclusions: When the resting time was lower (0.54 s) the decline of work in the flexor muscle group was higher compared with different rest interval duration.

Red (660 nm) and infrared (830 nm) low-level laser therapy in skeletal muscle fatigue in humans: what is better?

In animal and clinical trials low-level laser therapy (LLLT) using red, infrared and mixed wavelengths has been shown to delay the development of skeletal muscle fatigue. However, the parameters employed in these studies do not allow a conclusion as to which wavelength range is better in delaying the development of skeletal muscle fatigue. With this perspective in mind, we compared the effects of red and infrared LLLT on skeletal muscle fatigue. A randomized double-blind placebo-controlled crossover trial was performed in ten healthy male volunteers. They were treated with active red LLLT, active infrared LLLT (660 or 830 nm, 50 mW, 17.85 W/cm(2), 100 s irradiation per point, 5 J, 1,785 J/cm(2) at each point irradiated, total 20 J irradiated per muscle) or an identical placebo LLLT at four points of the biceps brachii muscle for 3 min before exercise (voluntary isometric elbow flexion for 60 s). The mean peak force was significantly greater (p < 0.05) following red (12.14%) and infrared LLLT (14.49%) than following placebo LLLT, and the mean average force was also significantly greater (p < 0.05) following red (13.09%) and infrared LLLT (13.24%) than following placebo LLLT. There were no significant differences in mean average force or mean peak force between red and infrared LLLT. We conclude that both red than infrared LLLT are effective in delaying the development skeletal muscle fatigue and in enhancement of skeletal muscle performance. Further studies are needed to identify the specific mechanisms through which each wavelength acts.

Upper Brachial Plexus Injuries: Grafts vs Ulnar Fascicle Transfer to Restore Biceps Muscle Function

BACKGROUND: Nerve transfers or graft repairs in upper brachial plexus palsies are 2 available options for elbow flexion recovery. OBJECTIVE: To assess outcomes of biceps muscle strength when treated either by grafts or nerve transfer. METHODS: A standard supraclavicular approach was performed in all patients. When roots were available, grafts were used directed to proximal targets. Otherwise, a distal ulnar nerve fascicle was transferred to the biceps branch. Elbow flexion strength was measured with a dynamometer, and an index comparing the healthy arm and the operated-on side was developed. Statistical analysis to compare both techniques was performed. RESULTS: Thirty-five patients (34 men) were included in this series. Mean age was 28.7 years (standard deviation, 8.7). Twenty-two patients (62.8%) presented with a C5-C6 injury, whereas 13 patients (37.2%) had a C5-C6-C7 lesion. Seventeen patients received reconstruction with grafts, and 18 patients were treated with a nerve transfer from the ulnar nerve to the biceps. The trauma to surgery interval (mean, 7.6 months in both groups), strength in the healthy arm, and follow-up duration were not statistically different. On the British Medical Research Council muscle strength scale, 8 of 17 (47%) patients with a graft achieved >= M3 biceps flexion postoperatively, vs 16 of 18 (88%) post nerve transfers (P = .024). This difference persisted when a muscle strength index assessing improvement relative to the healthy limb was used (P = .031). CONCLUSION: The results obtained from ulnar nerve fascicle transfer to the biceps branch were superior to those achieved through reconstruction with grafts.

Análise isocinética da articulação do cotovelo em crianças com paralisia cerebral

A quantidade de torque aplicado na articulação é uma medida de aptidão física importante para crianças com paralisia cerebral. O presente estudo analisou parâmetros cinéticos na articulação do cotovelo em crianças saudáveis e com paralisia cerebral. Participaram 10 crianças com paralisia cerebral e 10 crianças sem comprometimento neurológico. Avaliou-se a média do pico de torque, média do ângulo do pico de torque, coeficiente de variação do torque e aceleração angular do movimento de flexo-extensão do cotovelo nas velocidades com um dinamômetro isocinético. A média de pico de torque (extensão), aceleração (flexão) e coeficiente de variação (flexão e extensão) são diferentes entre grupos. Conclui-se que o torque e aceleração sofreram interferências no movimento de flexo-extensão; as principais diferenças encontradas foram entre os extremos das velocidades; não houve diferenças no ângulo do pico de torque. A espasticidade não interferiu na força dos músculos agonistas do movimento de flexão da articulação do cotovelo.

Range of Motion of the Upper Extremity in a Healthy Pediatric Population: Introduction to Normative Data.

Objective In the pediatric population traumatic injuries of the upper extremity are common. After therapy a decision has to be made if the mobility of the joint lies within a normal range. The purpose of this study was to give an introduction to normative data. We investigate if there is a significant difference in the range of motion (ROM) between male and female probands and furthermore, if an effect of the age can be detected. Methods We performed an institutional review board-approved study of healthy girls and boys aged between 2 and 16 years without any medical history of an upper extremity fracture. We investigated the active ROM of the elbow, wrist, metacarpophalangeal, and interphalangeal joints. Furthermore, age, handedness, weight, and height were recorded. A total of 171 adolescents with a mean age of 10.6 years were included and separated into four cohorts by age: 2 to 5, 6 to 10, 11 to 13, and 14 to 16 years. Results We found significant differences between the genders in the age group from 11 to 13 years for the flexion of the elbow, the pronation, the flexion of the interphalangeal joint of the thumb, as well as the flexion of the metacarpophalangeal joints of digitus II to V. Furthermore, a significant difference in the same joints except from the elbow flexion could be demonstrated between the genders. Conclusion Our study contributes normative data for upper extremity ROM in the pediatric population and presents a gender-related difference in certain joints. Clinical Relevance Normative data for the ROM of upper extremity joints in children is helpful for the evaluation of pediatric orthopedic patients and provides the framework for therapeutic resolution. Since a great number of traumatic injuries in children affect the upper extremity, this information may help the physician to estimate the impact of the injury and decide on the therapeutic management.

Modeling and Simulation of Upper Brachial Plexus Injury

This article presents the first musculoskeletal model and simulation of upper plexus brachial injury. From this model is possible to analyse forces and movement ranges in order to develop a robotic exoskeleton to improve rehabilitation. The software that currently exists for musculoskeletal modeling is varied and most have advanced features for proper analysis and study of motion simulations. Whilst more powerful computer packages are usually expensive, there are other free and open source packages available which offer different tools to perform animations and simulations and which obtain forces and moments of inertia. Among them, Musculoskeletal Modeling Software was selected to construct a model of the upper limb, which has 7 degrees of freedom and 10 muscles. These muscles are important for two of the movements simulated in this article that are part of the post-surgery rehabilitation protocol. We performed different movement animations which are made using the inertial measurement unit to capture real data from movements made by a human being. We also performed the simulation of forces produced in elbow flexion-extension and arm abduction-adduction of a healthy subject and one with upper brachial plexus injury in a postoperative state to compare the force that is capable of being produced in both cases.

Efeito de diferentes intensidades do treinamento de força nos ganhos de força máxima e hipertrofia muscular

O presente estudo investigou o efeito de diferentes intensidades do treinamento de força (TF), aplicadas com volume total de treino (VTT) equalizado, nos ganhos de força dinâmica máxima (1RM) e massa muscular dos membros superiores e inferiores. Trinta voluntários do sexo masculino, com idade entre 18 e 30 anos, participaram de 12 semanas de TF com uma frequência semanal de duas sessões. Foi utilizado um protocolo de treinamento unilateral com um dos lados do corpo realizando o exercício com intensidade equivalente a 20% 1RM (G20) e o lado contralateral utilizando uma das três intensidades 40%, 60% ou 80% 1RM (G40, G60 e G80, respectivamente). O grupo G20 realizava três séries compostas de repetições até a falha concêntrica e o VTT era calculado e replicado para os demais grupos. A força dinâmica máxima e a área de secção transversa (AST) dos músculos flexores do cotovelo e do vasto lateral foram avaliadas nos momentos pré, 6 semanas e pós-treinamento. Os resultados demonstraram que os grupos G40, G60 e G80 apresentaram ganhos similares de AST (25%, 25,1% e 25%, flexores do cotovelo e 20,5%, 20,4% e 19,5% vasto lateral, respectivamente, p<0,05). Somente o grupo G80 demonstrou diferença significante com o grupo G20 na comparação do período pós-treinamento (25% e 14,4%, respectivamente para os flexores do cotovelo e 19,5% e 7,9%, respectivamente para vasto lateral, p<0,05). Para os ganhos de 1RM o grupo G80 demonstrou maiores aumentos após 12 semanas de TF para a flexão unilateral do cotovelo na posição em pé (54,2% p<0,05) e para o leg press 45º os grupos G60 e G80 demonstraram os maiores aumentos (55,4% e 45,7%, respectivamente, p<0,05). Assim, quando o VTT foi equalizado entre diferentes intensidades (40, 60 e 80% 1RM) os ganhos da AST tanto dos flexores do cotovelo quanto o vasto lateral foram semelhantes e a intensidade de 20% 1RM não causou aumento significante da AST. No que diz respeito a força muscular as intensidades mais elevadas (60% e 80% 1RM) foram superiores em promover ganhos de força do que as demais intensidades utilizadas. Esses dados sugerem que ao equalizar o VTT os ganhos de massa muscular são semelhantes para as intensidades de treinamento entre 40- 80% 1RM. Além disso, a intensidade de 20% 1RM, mesmo com o VTT equalizado com as intensidades maiores, não promove aumentos de massa muscular para ambos os segmentos corporais. Por outro lado, intensidades altas de treinamento produzem os maiores ganhos de força máxima em membros superiores e inferiores

The effect of upper extremity support on upper extremity posture and muscle activity during keyboard use

Forearm support during keyboard use has been reported to reduce neck and shoulder muscle activity and discomfort. However, the effect of forearm support on wrist posture has not been examined. The aim of this study was to examine the effect of 3 different postures during keyboard use: forearm support, wrist support and floating. The floating posture (no support) was used as the reference condition. A wrist rest was present in all test conditions. Thirteen participants completed 20 min wordprocessing tasks in each of the test conditions. Electromyography was used to monitor neck, shoulder and forearm muscle activity. Bilateral and overhead video cameras recorded left and right wrist extension, shoulder and elbow flexion and radial and ulnar deviation. The forearm support condition resulted in significantly less ulnar deviation (

Reliability of the Clinical Application of a Mechanical Inclinometer in Measuring Glenohumeral Motion

Objective: Establish intra- and inter-examiner reliability of glenohumeral range of motion (ROM) measures taken by a single-clinician using a mechanical inclinometer. Design: A single-session, repeated-measure, randomized, counterbalanced design. Setting: Athletic Training laboratory. Participants: Ten college-aged volunteers (9 right-hand dominant; 4 males, 6 females; age=23.2±2.4y, mass=73±16kg, height=170±8cm) without shoulder or neck injuries within one year. Interventions: Two Certified Athletic Trainers separately assessed passive glenohumeral (GH) internal (IR) and external (ER) rotation bilaterally. Each clinician secured the inclinometer to each subject’s distal forearm using elastic straps. Clinicians followed standard procedures for assessing ROM, with the participants supine on a standard treatment table with 90° of elbow flexion. A second investigator recorded the angle. Clinicians measured all shoulders once to assess inter-clinician reliability and eight shoulders twice to assess intra-clinician reliability. We used SPSS 14.0 (SPSS Inc., Chicago, IL) to calculate standard error of measure (SEM) and Intraclass Correlation Coefficients (ICC) to evaluate intra- and inter-clinician reliability. Main Outcome Measures: Dependent variables were degrees of IR, ER, glenohumeral internal rotation deficit (GIRD) and total arc of rotation. We calculated GIRD as the bilateral difference in IR (nondominant–dominant) and total arc for each shoulder (IR+ER). Results: Intra-clinician reliability for each examiner was excellent (ICC[1,1] range=0.90-0.96; SEM=2.2°-2.5°) for all measures. Examiners displayed excellent inter-clinician reliability (ICC[2,1] range=0.79-0.97; SEM=1.7°-3.0°) for all measures except nondominant IR which had good reliability(0.72). Conclusions: Results suggest that clinicians can achieve reliable measures of GH rotation and GIRD using a single-clinician technique and an inexpensive, readily available mechanical inclinometer.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Coaching or gaming? Implications of strategy choice for home based stroke rehabilitation

Background: The enduring aging of the world population and prospective increase of age-related chronic diseases urge the implementation of new models for healthcare delivery. One strategy relies on ICT (Information and Communications Technology) home-based solutions allowing clients to pursue their treatments without institutionalization. Stroke survivors are a particular population that could strongly benefit from such solutions, but is not yet clear what the best approach is for bringing forth an adequate and sustainable usage of home-based rehabilitation systems. Here we explore two possible approaches: coaching and gaming. Methods: We performed trials with 20 healthy participants and 5 chronic stroke survivors to study and compare execution of an elbow flexion and extension task when performed within a coaching mode that provides encouragement or within a gaming mode. For each mode we analyzed compliance, arm movement kinematics and task scores. In addition, we assessed the usability and acceptance of the proposed modes through a customized self-report questionnaire. Results: In the healthy participants sample, 13/20 preferred the gaming mode and rated it as being significantly more fun (p < .05), but the feedback delivered by the coaching mode was subjectively perceived as being more useful (p < .01). In addition, the activity level (number of repetitions and total movement of the end effector) was significantly higher (p <.001) during coaching. However, the quality of movements was superior in gaming with a trend towards shorter movement duration (p=.074), significantly shorter travel distance (p <.001), higher movement efficiency (p <.001) and higher performance scores (p <.001). Stroke survivors also showed a trend towards higher activity levels in coaching, but with more movement quality during gaming. Finally, both training modes showed overall high acceptance. Conclusions: Gaming led to higher enjoyment and increased quality in movement execution in healthy participants. However, we observed that game mechanics strongly determined user behavior and limited activity levels. In contrast, coaching generated higher activity levels. Hence, the purpose of treatment and profile of end-users has to be considered when deciding on the most adequate approach for home based stroke rehabilitation.

Coaching or gaming? Implications of strategy choice for home based stroke rehabilitation

Background: The enduring aging of the world population and prospective increase of age-related chronic diseases urge the implementation of new models for healthcare delivery. One strategy relies on ICT (Information and Communications Technology) home-based solutions allowing clients to pursue their treatments without institutionalization. Stroke survivors are a particular population that could strongly benefit from such solutions, but is not yet clear what the best approach is for bringing forth an adequate and sustainable usage of home-based rehabilitation systems. Here we explore two possible approaches: coaching and gaming. Methods: We performed trials with 20 healthy participants and 5 chronic stroke survivors to study and compare execution of an elbow flexion and extension task when performed within a coaching mode that provides encouragement or within a gaming mode. For each mode we analyzed compliance, arm movement kinematics and task scores. In addition, we assessed the usability and acceptance of the proposed modes through a customized self-report questionnaire. Results: In the healthy participants sample, 13/20 preferred the gaming mode and rated it as being significantly more fun (p < .05), but the feedback delivered by the coaching mode was subjectively perceived as being more useful (p < .01). In addition, the activity level (number of repetitions and total movement of the end effector) was significantly higher (p <.001) during coaching. However, the quality of movements was superior in gaming with a trend towards shorter movement duration (p=.074), significantly shorter travel distance (p <.001), higher movement efficiency (p <.001) and higher performance scores (p <.001). Stroke survivors also showed a trend towards higher activity levels in coaching, but with more movement quality during gaming. Finally, both training modes showed overall high acceptance. Conclusions: Gaming led to higher enjoyment and increased quality in movement execution in healthy participants. However, we observed that game mechanics strongly determined user behavior and limited activity levels. In contrast, coaching generated higher activity levels. Hence, the purpose of treatment and profile of end-users has to be considered when deciding on the most adequate approach for home based stroke rehabilitation.

Ultrasound Mapping of Stimulated Finger Flexion During Infra-Clavicular Brachial Plexus Nerve Blockade for Elbow Arthroplasty and Its Correlation To Postoperative Analgesia

Background: Infraclavicular brachial plexus nerve blockade (ICNB) is a very common anesthetic procedure performed for upper extremity surgery at the elbow and distally, however the rate of adequate analgesia is variable among patients. Ultrasound guidance (US) has not been demonstrated to increase the success rate of ICNB when compared to nerve stimulator (NS) guidance. Combined US and NS guided ICNB have not been reported, although there is a call for more trials comparing the two techniques. This study was performed to observe if a specific anatomic region near the axillary artery of the brachial plexus identified by finger flexion with nerve stimulation results in improved postoperative analgesia. Method: Patients undergoing elective elbow arthroplasty received a postoperative ICNB. The angle of the nerve stimulator needle tip and the radial distance from the center of the arterial lumen at which an optimal finger flexion twitch response was observed were measured with ultrasound imaging. Pain scores and postoperative opioid dosages on discharge from the post anesthesia care unit and at 24 hours after surgery were recorded. Results: 11 patients enrolled in this study. Adequate finger flexion response to nerve stimulation that resulted in complete analgesia was more frequently observed when the needle was located in the postero-superior quadrant in relation to the axillary artery. Identifying a specific point near the brachial plexus in relation to the artery that consistently provides superior analgesia is desirable and would lead to improved analgesia and faster onset time of nerve blockade and would reduce the need for other approaches for brachial plexus blockade with their associated disadvantages.