Impacts fonctionnels du traumatisme craniocérébral léger sur la vision et l'équilibre postural chez l'adulte

Le traumatisme craniocérébral léger (TCCL) a des effets complexes sur plusieurs fonctions cérébrales, dont l’évaluation et le suivi peuvent être difficiles. Les problèmes visuels et les troubles de l’équilibre font partie des plaintes fréquemment rencontrées après un TCCL. En outre, ces problèmes peuvent continuer à affecter les personnes ayant eu un TCCL longtemps après la phase aiguë du traumatisme. Cependant, les évaluations cliniques conventionnelles de la vision et de l’équilibre ne permettent pas, la plupart du temps, d’objectiver ces symptômes, surtout lorsqu’ils s’installent durablement. De plus, il n’existe pas, à notre connaissance, d’étude longitudinale ayant étudié les déficits visuels perceptifs, en tant que tels, ni les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL, chez l’adulte. L’objectif de ce projet était donc de déterminer la nature et la durée des effets d’un tel traumatisme sur la perception visuelle et sur la stabilité posturale, en évaluant des adultes TCCL et contrôles sur une période d’un an. Les mêmes sujets, exactement, ont participé aux deux expériences, qui ont été menées les mêmes jours pour chacun des sujets. L’impact du TCCL sur la perception visuelle de réseaux sinusoïdaux définis par des attributs de premier et de second ordre a d’abord été étudié. Quinze adultes diagnostiqués TCCL ont été évalués 15 jours, 3 mois et 12 mois après leur traumatisme. Quinze adultes contrôles appariés ont été évalués à des périodes identiques. Des temps de réaction (TR) de détection de clignotement et de discrimination de direction de mouvement ont été mesurés. Les niveaux de contraste des stimuli de premier et de second ordre ont été ajustés pour qu’ils aient une visibilité comparable, et les moyennes, médianes, écarts-types (ET) et écarts interquartiles (EIQ) des TR correspondant aux bonnes réponses ont été calculés. Le niveau de symptômes a également été évalué pour le comparer aux données de TR. De façon générale, les TR des TCCL étaient plus longs et plus variables (plus grands ET et EIQ) que ceux des contrôles. De plus, les TR des TCCL étaient plus courts pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, et plus variables pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, dans la condition de discrimination de mouvement. Ces observations se sont répétées au cours des trois sessions. Le niveau de symptômes des TCCL était supérieur à celui des participants contrôles, et malgré une amélioration, cet écart est resté significatif sur la période d’un an qui a suivi le traumatisme. La seconde expérience, elle, était destinée à évaluer l’impact du TCCL sur le contrôle postural. Pour cela, nous avons mesuré l’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur et l’instabilité posturale (au moyen de la vitesse quadratique moyenne (VQM) des oscillations posturales) en position debout, les pieds joints, sur une surface ferme, dans cinq conditions différentes : les yeux fermés, et dans un tunnel virtuel tridimensionnel soit statique, soit oscillant de façon sinusoïdale dans la direction antéropostérieure à trois vitesses différentes. Des mesures d’équilibre dérivées de tests cliniques, le Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency 2nd edition (BOT-2) et le Balance Error Scoring System (BESS) ont également été utilisées. Les participants diagnostiqués TCCL présentaient une plus grande instabilité posturale (une plus grande VQM des oscillations posturales) que les participants contrôles 2 semaines et 3 mois après le traumatisme, toutes conditions confondues. Ces troubles de l’équilibre secondaires au TCCL n’étaient plus présents un an après le traumatisme. Ces résultats suggèrent également que les déficits affectant les processus d’intégration visuelle mis en évidence dans la première expérience ont pu contribuer aux troubles de l’équilibre secondaires au TCCL. L’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur de même que les mesures dérivées des tests cliniques d’évaluation de l’équilibre (BOT-2 et BESS) ne se sont pas révélées être des mesures sensibles pour quantifier le déficit postural chez les sujets TCCL. L’association des mesures de TR à la perception des propriétés spécifiques des stimuli s’est révélée être à la fois une méthode de mesure particulièrement sensible aux anomalies visuomotrices secondaires à un TCCL, et un outil précis d’investigation des mécanismes sous-jacents à ces anomalies qui surviennent lorsque le cerveau est exposé à un traumatisme léger. De la même façon, les mesures d’instabilité posturale se sont révélées suffisamment sensibles pour permettre de mesurer les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL. Ainsi, le développement de tests de dépistage basés sur ces résultats et destinés à l’évaluation du TCCL dès ses premières étapes apparaît particulièrement intéressant. Il semble également primordial d’examiner les relations entre de tels déficits et la réalisation d’activités de la vie quotidienne, telles que les activités scolaires, professionnelles ou sportives, pour déterminer les impacts fonctionnels que peuvent avoir ces troubles des fonctions visuomotrice et du contrôle de l’équilibre.

Investigation of psychological and neuropsychological factors associated with clinical outcome following a group rehabilitation programme

The present study investigated neuropsychological and psychological factors associated with successful treatment outcome following a group intervention for individuals with acquired brain injury (ABI). Participants were classified into two groups (Clinically Improved and Not Improved) based upon the findings of a previous study (Ownsworth, McFarland, & Young, 2000a). A discriminant analysis was used to predict group membership on three outcome measures (Awareness and Strategy Behaviour indices of the Self-Regulation Skills Interview and the Psychosocial Dimension of the Sickness Impact Profile) between pre-assessment and post-assessment, and between pre-assessment and 6 months follow-up. Neuropsychological factors involved measures of executive functioning and psychological factors were assessed using measures of personality-related denial and coping-related denial. Overall, the results indicated that individuals with impaired executive functioning were most likely to be classified as Clinically Improved on measures of awareness, strategy behaviour and psychosocial functioning. Individuals who deny or minimise their ABI symptoms were less likely to improve their psychosocial functioning following the group intervention. Future research needs to evaluate interventions for enhancing self-regulation skills and improving psychosocial functioning for individuals who employ denial as a main strategy for coping following ABI.

Introducing the pressure-sensing palatograph - the next frontier in electropalatography

Primary Objective. To extend the capabilities of current electropalatography (EPG) systems by developing a pressure-sensing EPG system. An initial trial of a prototype pressure-sensing palate will be presented. Research Design. The processes involved in designing the pressure sensors are outlined, with Hall effect transistors being selected. These units are compact, offer high sensitivity and are inexpensive. An initial prototype acrylic palate was constructed with five embedded pressure sensors. Syllable repetitions were recorded from one adult female. Main Outcomes, Results and Future Directions. The pressure-sensing palate was capable of recording dynamic tongue-to-palate pressures, with minimal to no interference to speech detected perceptually. With a restricted number of sensors, problems were encountered in optimally positioning the sensors to detect the consonant lingual pressures. Further developments are planned for various aspects of the pressure-sensing system. Conclusions. Although only in the prototype stage, the pressure-sensing palate represents the new generation of EPG. Comprehensive analysis of tongue-to-palate contacts, including pressure measures, is expected to enable more specific and effective therapeutic techniques to be developed for a variety of speech disorders.

Serum procalcitonin and C-reactive protein as markers of sepsis and outcome in patients with neurotrauma and subarachnoid haemorrhage

This prospective study evaluated serum procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP) as markers for systemic inflammatory response syndrome (SIRS)/sepsis and mortality in patients with traumatic brain injury and subarachnoid haemorrhage. Sixty-two patients were followed for 7 days. Serum PCT and CRP were measured on days 0, 1, 4, 5, 6 and 7. Seventy-seven per cent of patients with traumatic brain injury and 83% with subarachnoid haemorrhage developed SIRS or sepsis (P= 0.75). Baseline PCT and CRP were elevated in 35% and 55% ofpatients respectively (P=0.03). There was a statistically non-significant step-wise increase in serum PCT levels from no SIRS (0.4 +/- 0.6 ng/ml) to SIRS (3.05 +/- 9.3 ng/ml) to sepsis (5.5 +/- 12.5 ng/ml). A similar trend was noted in baseline PCT in patients with mild (0.06 +/- 0.9 ng/ml), moderate (0.8 +/- 0.7 ng/ml) and severe head injury (1.2 +/- 1.9 ng/ml). Such a gradation was not observed with serum CRP There was a non-significant trend towards baseline PCT being a better marker of hospital mortality compared with baseline CRP (ROC-AUC 0.56 vs 0.31 respectively). This is the first prospective study to document the high incidence of SIRS in neurosurgical patients. In our study, serum PCT appeared to correlate with severity of traumatic brain injury and mortality. However, it could not reliably distinguish between SIRS and sepsis in this cohort. This is in pan because baseline PCT elevation seemed to correlate with severity of injury. Only a small proportion ofpatients developed sepsis, thus necessitating a larger sample size to demonstrate the diagnostic usefulness of serum PCT as a marker of sepsis. Further clinical trials with larger sample sizes are required to confirm any potential role of PCT as a sepsis and outcome indicator in patients with head injuries or subarachnoid haemorrhage.

Articulatory function in hypokinetic dysarthria: An electropalatographic examination of two cases

The present study employed electropalatography (EPG) and a nonspeech measure of lingual function to examine, in detail, the articulatory production deficits of two individuals with Parkinson disease (PD) and hypokinetic dysarthria. Participants read 10 repetitions of CV words contained within the carrier phrase I saw a _ today while wearing an EPG artificial palate. Target consonants included the alveolar stop /t/, lateral approximant /l/, and the alveolar fricative /s/ in the /a/ vowel environment. The results of the two participants were compared to an age-matched control group. Examination of the perceptual features of articulatory production, lingual strength, fine force control and endurance, tongue-palate contact patterns, and segment durations were conducted. Results of the study revealed quite different articulatory deficits in the two participants. Specifically, the articulation of Participant One (P1) was characterized by a fast rate of speech, undershooting of articulatory targets, and reduced duration of consonant closures. In contrast, Participant Two (P2) demonstrated tongue-palate contact patterns indicative of impaired lingual control in the presence of both normal and increased articulatory segment durations. Potential reasons for the differing articulatory deficits were hypothesized. The current study demonstrated that assessment with EPG identified potential causes of consonant imprecision in two individuals with hypokinetic dysarthria. Directions for speech pathology intervention, salient from the results of the study, were also noted.

An investigation of organic factors in the neuropsychological functioning of patients with borderline personality disorder

The hypothesis to be tested in this study was that the cognitive deficits that have been documented in patients with Borderline Personality Disorder (BPD) are largely the consequence of organic insult, either developmental or acquired. Using a cross-sectional design, 80 subjects (males and females) who met the criteria for BPD participated in the study. They completed a battery of neuropsychological tests and a comprehensive interview assessing organic status as well as measures of the potentially confounding factors of current levels of depression and anxiety. It was expected that BPD-patients with a probable history of organic insult would perform significantly worse than would BPD patients without such a history. Analyses of the results provided partial support for the hypothesis. Subjects with both BPD and a history of organic insult were significantly more impaired on several measures including measures of attention than were BPD only subjects. The results suggested that the impaired cognitive performance of persons diagnosed with BPD may, in part, be attributed to organic factors.

The rapid screen of concussion: An evaluation of the non-word repetition test for use in mTBI research

Primary objectives: (1) To investigate the Nonword Repetition test (NWR) as an index of sub-vocal rehearsal deficits after mild traumatic brain injury (mTBI); (2) to assess the reliability, validity and sensitivity of the NWR; and (3) to compare the NWR to more sensitive tests of verbal memory. Research design: An independent groups design. Methods and procedures: Study 1 administered the NWR to 46 mTBI and 61 uninjured controls with the Rapid Screen of Concussion (RSC). Study 2 compared mTBI, orthopaedic and uninjured participants on the NWR and the Hopkins Verbal Learning Test (HVLT-R). Main outcomes and results: The NWR did not improve the diagnostic accuracy of the RSC. However, it is reliable and indexes sub-vocal rehearsal speed. These findings provide evidence that although the current form of the NWR lacks sensitivity to the impact of mTBI, the development of a more sensitive test of sub-vocal rehearsal deficits following mTBI is warranted.

Identification and molecular mechanisms of the rapid tonicity-induced relocalization of the aquaporin 4 channel

The aquaporin family of integral membrane proteins is comprised of channels that mediate cellular water flow. Aquaporin 4 (AQP4) is highly expressed in the glial cells of the central nervous system and facilitates the osmotically-driven pathological brain swelling associated with stroke and traumatic brain injury. Here we show that AQP4 cell surface expression can be rapidly and reversibly regulated in response to changes of tonicity in primary cortical rat astrocytes and in transfected HEK293 cells. The translocation mechanism involves protein kinase A (PKA) activation, influx of extracellular calcium and activation of calmodulin. We identify five putative PKA phosphorylation sites and use site-directed mutagenesis to show that only phosphorylation at one of these sites, serine- 276, is necessary for the translocation response. We discuss our findings in the context of the identification of new therapeutic approaches to treating brain oedema.

The use of treatment theories and procedures for postural control in adult with hemiplegia: A national survey

This study investigated the use of treatment theories and procedures for postural control training used by Occupational Therapists (OTs) when working with hemiplegic adults who have had cerebrovascular accident (CVA) or traumatic brain injury (TBI). The method of data collection was a national survey of 400 randomly selected physical disability OTs with 127 usable surveys returned. Results showed that the most common used treatment theory was neurodevelopmental treatment (NDT), followed by motor relearning program (MRP), proprioceptive neuromuscular facilitation (PNF), Brunnstrom's approach, and the approach of Rood. The most common treatment posture used was sitting, followed by standing, mat activity, equilibrium reaction training, and walking. The factors affecting the use of various treatment theories procedures were years certified, years of clinical experience, work situation and work status. Pearson correlation coefficient analyses found significant positive relationships between treatment theories and postures. There were significant high correlations between usage of all pairs of treatment procedures. ^

Therapeutic azulenyl nitrone antioxidants

The reactions of nitrones with free radicals have been widely studied both in vitro and in vivo. In comparison to classical chain-breaking phenolic antioxidants (such as Vitamin E and butylated hydroxytoluene [BHT]), conventional phenyl-substituted nitrones have much higher oxidation potentials. Azulenyl-substituted nitrones have lower oxidation potentials than conventional nitrones and react efficiently with free radicals in vitro and in vivo. The design and synthesis of novel azulenyl nitrones with yet lower oxidation potentials, prepared from commercially available guaiazulene, has produced several 1,2-trans -bis-azulenyl ethene compounds with enhanced antioxidant activity. A convenient 1H NMR-based assay for assessing the potency of chain-breaking antioxidants has shown these novel nitrones to be more than 300 times more potent in inhibiting the free radical-mediated aerobic peroxidation of cumene than α-phenyl-N-tert-butyl nitrone (PBN) and the experimental stroke drug NXY-059. The low oxidation potential of these novel nitrones and the stability of the corresponding radical cation have been implicated in the explanation of the increased antioxidant potency of these second generation azulenyl nitrones. Based on the results of these in vitro studies, the first of these novel compounds, stilbazulenyl nitrone (STAZN), was investigated in animal models of disease known to involve free radical-mediated pathology. In view of STAZN's marked lipophilicity and anticipated blood brain barrier permeability, neurodegenerative conditions were investigated. All animal experiments were performed at the University of Miami by members of the Ginsberg research group. STAZN was neuroprotective in traumatic brain injury in rats. It also provided exceptional neuroprotection in an animal model of stroke. The concentration of STAZN required for neuroprotection was 300–600 times less than doses of PBN or NXY-059 required for similar effect. Thus, the benefits of greater antioxidant potency sought by lowering the oxidation potential of nitrones appear to have been reaped both in vitro and in vivo. In spite of the challenges and difficulties in understanding free radical-mediated pathology, this work establishes that considerations such as redox potential and lipophilicity can provide a very fruitful rationale for the design of therapeutic azulenyl nitrone antioxidants. ^

Role of calcium in inflammation: Relevance to Alzheimer's disease

Alzheimer’s disease (AD) is neuropathologically characterized by excessive beta -amyloid (Aβ) plaques and neurofibrillary tangles composed of hyperphosphorylated tau in the brain. Although the etiology of genetic cases of AD has been attributed to mutations in presenilin and amyloid precursor protein (APP) genes, in most sporadic cases of AD, the etiology is still unknown and various predisposing factors could contribute to the pathology of AD. Predominant among these possible predisposing factors that have been implicated in AD are age, hypertension, traumatic brain injury, diabetes, chronic neuroinflammation, alteration in calcium levels and oxidative stress. Since both inflammation and altered calcium levels are implicated in the pathogenesis of AD, we wanted to study the effect of altered levels of calcium on inflammation and the subsequent effect of selective calcium channel blockers on the production of pro-inflammatory cytokines and chemokines. Our hypothesis is that Aβ, depending on it conformation, may contribute to altered levels of intracellular calcium in neurons and glial cells. We wanted to determine which conformation of Aβ was most pathogenic in terms of increasing inflammation and calcium influx and further elucidate the possibility of a link between altered calcium levels and inflammation. In addition, we wanted to test whether calcium channel blockers could inhibit the inflammation mediated by the most pathogenic form of Aβ, by antagonizing the calcium influx triggered by Aβ. Our results in human glial and neuronal cells demonstrate that the high molecular weight oligomers are the most potent at stimulating the release of pro-inflammatory cytokines IL-6 and IL-8 as well as increasing intracellular levels of calcium compared to other conformations of Aβ. Further, L-type calcium channel blockers and calmodulin kinase inhibitors are able to significantly reduce the levels of IL-6 and IL-8. These results suggest that Aβ-induced alteration of intracellular calcium levels contributes to its pro-inflammatory effect.

Traitement des émotions évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales à la suite d’un traumatisme craniocérébral

Le traitement des émotions joue un rôle essentiel dans les relations interpersonnelles. Des déficits dans la reconnaissance des émotions évoquées par les expressions faciales et vocales ont été démontrés à la suite d’un traumatisme craniocérébral (TCC). Toutefois, la majorité des études n’ont pas différencié les participants selon le niveau de gravité du TCC et n’ont pas évalué certains préalables essentiels au traitement émotionnel, tels que la capacité à percevoir les caractéristiques faciales et vocales, et par le fait même, la capacité à y porter attention. Aucune étude ne s’est intéressée au traitement des émotions évoquées par les expressions musicales, alors que la musique est utilisée comme méthode d’intervention afin de répondre à des besoins de prise en charge comportementale, cognitive ou affective chez des personnes présentant des atteintes neurologiques. Ainsi, on ignore si les effets positifs de l’intervention musicale sont basés sur la préservation de la reconnaissance de certaines catégories d’émotions évoquées par les expressions musicales à la suite d’un TCC. La première étude de cette thèse a évalué la reconnaissance des émotions de base (joie, tristesse, peur) évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales chez quarante et un adultes (10 TCC modéré-sévère, 9 TCC léger complexe, 11 TCC léger simple et 11 témoins), à partir de tâches expérimentales et de tâches perceptuelles contrôles. Les résultats suggèrent un déficit de la reconnaissance de la peur évoquée par les expressions faciales à la suite d’un TCC modéré-sévère et d’un TCC léger complexe, comparativement aux personnes avec un TCC léger simple et sans TCC. Le déficit n’est pas expliqué par un trouble perceptuel sous-jacent. Les résultats montrent de plus une préservation de la reconnaissance des émotions évoquées par les expressions vocales et musicales à la suite d’un TCC, indépendamment du niveau de gravité. Enfin, malgré une dissociation observée entre les performances aux tâches de reconnaissance des émotions évoquées par les modalités visuelle et auditive, aucune corrélation n’a été trouvée entre les expressions vocales et musicales. La deuxième étude a mesuré les ondes cérébrales précoces (N1, N170) et plus tardives (N2) de vingt-cinq adultes (10 TCC léger simple, 1 TCC léger complexe, 3 TCC modéré-sévère et 11 témoins), pendant la présentation d’expressions faciales évoquant la peur, la neutralité et la joie. Les résultats suggèrent des altérations dans le traitement attentionnel précoce à la suite d’un TCC, qui amenuisent le traitement ultérieur de la peur évoquée par les expressions faciales. En somme, les conclusions de cette thèse affinent notre compréhension du traitement des émotions évoquées par les expressions faciales, vocales et musicales à la suite d’un TCC selon le niveau de gravité. Les résultats permettent également de mieux saisir les origines des déficits du traitement des émotions évoquées par les expressions faciales à la suite d’un TCC, lesquels semblent secondaires à des altérations attentionnelles précoces. Cette thèse pourrait contribuer au développement éventuel d’interventions axées sur les émotions à la suite d’un TCC.

Marqueurs électrophysiologiques des dysfonctions attentionnelles et de leur récupération suite à un traumatisme craniocérébral léger

L’objectif principal de cette thèse était d’obtenir, via l’électrophysiologie cognitive, des indices de fonctionnement post-traumatisme craniocérébral léger (TCCL) pour différents niveaux de traitement de l’information, soit l’attention sélective, les processus décisionnels visuoattentionnels et les processus associés à l’exécution d’une réponse volontaire. L’hypothèse centrale était que les mécanismes de production des lésions de même que la pathophysiologie caractérisant le TCCL engendrent des dysfonctions visuoattentionnelles, du moins pendant la période aiguë suivant le TCCL (i.e. entre 1 et 3 mois post-accident), telles que mesurées à l’aide d’un nouveau paradigme électrophysiologique conçu à cet effet. Cette thèse présente deux articles qui décrivent le travail effectué afin de rencontrer ces objectifs et ainsi vérifier les hypothèses émises. Le premier article présente la démarche réalisée afin de créer une nouvelle tâche d’attention visuospatiale permettant d’obtenir les indices électrophysiologiques (amplitude, latence) et comportementaux (temps de réaction) liés aux processus de traitement visuel et attentionnel précoce (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc) à l’attention visuelle sélective (N2pc, SPCN) et aux processus décisionnels (P3b, P3a) chez un groupe de participants sains (i.e. sans atteinte neurologique). Le deuxième article présente l’étude des effets persistants d’un TCCL sur les fonctions visuoattentionelles via l’obtention des indices électrophysiologiques ciblés (amplitude, latence) et de données comportementales (temps de réaction à la tâche et résultats aux tests neuropsychologiques) chez deux cohortes d’individus TCCL symptomatiques, l’une en phase subaigüe (3 premiers mois post-accident), l’autre en phase chronique (6 mois à 1 an post-accident), en comparaison à un groupe de participants témoins sains. Les résultats des articles présentés dans cette thèse montrent qu’il a été possible de créer une tâche simple qui permet d’étudier de façon rapide et peu coûteuse les différents niveaux de traitement de l’information impliqués dans le déploiement de l’attention visuospatiale. Par la suite, l’utilisation de cette tâche auprès d’individus atteints d’un TCCL testés en phase sub-aiguë ou en phase chronique a permis d’objectiver des profils d’atteintes et de récupération différentiels pour chacune des composantes étudiées. En effet, alors que les composantes associées au traitement précoce de l’information visuelle (P1, N1, N2) étaient intactes, certaines composantes attentionnelles (P2) et cognitivo-attentionnelles (P3a, P3b) étaient altérées, suggérant une dysfonction au niveau des dynamiques spatio-temporelles de l’attention, de l’orientation de l’attention et de la mémoire de travail, à court et/ou à long terme après le TCCL, ceci en présence de déficits neuropsychologiques en phase subaiguë surtout et d’une symptomatologie post-TCCL persistante. Cette thèse souligne l’importance de développer des outils diagnostics sensibles et exhaustifs permettant d’objectiver les divers processus et sous-processus cognitifs susceptible d’être atteints après un TCCL.