Somatosensation, circulation and stance balance in elderly dysvascular transtibial amputees

Objective: To establish the relationship between poor lower limb somatosensory and circulatory status with standing balance, falls history, age and mobility level in dysvascular transtibial amputees (TTAs). Design: Within-subjects evaluation of somatosensation, circulation and stance balance measures in dysvascular transtibial amputees. Setting: Physiotherapy department of a tertiary metropolitan hospital in Australia. Participants: Twenty-two community-dwelling unilateral dysvascular transtibial amputee volunteers, aged between 54 and 86 recruited from a metropolitan hospital outpatient amputee clinic. Main outcome measures: Lower limb vibration sense, light touch sensation and circulatory status were related to centre of pressure excursion during quiet stance, dynamic balance measures of forward and lateral reach distance, and demographic information such as falls history and mobility level. Results: Overall, poor somatosensory status was associated with poor stance balance. There was an association between poor vibration and circulation and increased centre of pressure excursion in quiet stance and reduced reach distance, whereas poor light touch was linked with even weight-bearing in quiet stance. Poor vibration sense was associated with a history of frequent falls. Conclusions: Compromised lower limb somatosensation and circulation was linked with poor balance and a history of frequent falls in the elderly dysvascular amputee population.

The roles of the somatosensory cortices in the perception of noxious and innocuous stimuli

Résumé Les premières études électrophysiologiques et anatomiques ont établi le rôle crucial du cortex somatosensoriel primaire et secondaire (SI et SII) dans le traitement de l'information somatosensorielle. Toutefois, les récentes avancées en techniques d’imagerie cérébrale ont mis en question leur rôle dans la perception somatosensorielle. La réorganisation du cortex somatosensoriel est un phénomène qui a été proposé comme cause de la douleur du membre fantôme chez les individus amputés. Comme la plupart des études se sont concentrées sur le rôle du SI, une étude plus approfondie est nécessaire. La présente série d'expériences implique une exploration du rôle des régions somatosensorielles dans la perception des stimuli douleureux et non-douleureux chez des volontaires sains et patients avec des douleurs de membre fantôme. La première étude expérimentale présentée dans le chapitre 3 est une méta-analyse des études de neuro-imagerie employant des stimuli nociceptifs chez des volontaires sains. En comparaison aux précédentes, la présente étude permet la génération de cartes quantitatives probabilistes permettant la localisation des régions activées en réponse à des stimuli nociceptifs. Le rôle du cortex somatosensoriel dans la perception consciente de stimuli chauds a été étudié dans le chapitre 4 grâce à une étude d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, dans laquelle des stimuli thermiques douloureux et non-douloureux ont été administrés de manière contrebalancée. Grâce à cette procédure, la perception de la chaleur fut atténuée par les stimuli douloureux, ce qui permit la comparaison des stimuli consciemment perçus avec ceux qui ne le furent pas. Les résultats ont montrés que les stimulations chaudes perçues ont engendré l’activation de l’aire SI controlatérale, ainsi que de la région SII. Grâce à l’évaluation clinique de patients amputés présentant une altération de leurs perceptions somatosensorielles, il est également possible de dessiner un aperçu des régions corticales qui sous-tendent ces modifications perceptuelles. Dans le chapitre 5 nous avons émis l'hypothèse proposant que les sensations du membre fantôme représentent un corrélat perceptuel de la réorganisation somatotopique des représentations sensorielles corticales. En effet, la réorganisation des sensations peut donner des indices sur les régions impliquées dans la genèse des sensations référées. Ainsi, un protocole d’évaluation sensoriel a été administré à un groupe de patients affligés de douleur au niveau du membre fantôme. Les résultats ont montré que, contrairement aux études précédentes, les sensations diffèrent grandement selon le type et l'intensité des stimuli tactiles, sans évidence de la présence d’un modèle spatialement localisé. Toutefois, les résultats actuels suggèrent que les régions corticales à champs récepteurs bilatéraux présentent également des modifications en réponse à une déafférentation. Ces études présentent une nouvelle image des régions corticales impliquées dans la perception des stimuli somatosensoriels, lesquelles comprennent les aires SI et SII, ainsi que l'insula. Les résultats sont pertinents à notre compréhension des corrélats neurologiques de la perception somatosensorielle consciente.

Sensibilisation aux émotions et formation de représentations par biofeedback social - Une révision du modèle et ses implications cliniques

Peu différenciées à la naissance, les émotions deviendraient intelligibles en étant élevées à la conscience par le développement d’une sensibilité aux sensations internes accompagnant l’émotion, sa représentation et sa symbolisation (Gergely & Watson, 1996). La théorie du miroir affectif-parental du biofeedback social de Gergely & Watson (1996), poussée plus loin par Fonagy, Gergely, Jurist et Target (2002), explique comment une interaction de biofeedback social complexe, innée, et probablement implicite, s’établit entre parent et nouveau-né pour aider ce dernier à différencier les somatosensations accompagnant l’expérience d’une émotion, au travers d’un comportement parental de miroir. Le but de cette thèse est de réviser cette théorie, et plus particulièrement l’hypothèse du miroir « marqué » (markedness), qui serait nécessaire pour dissocier le miroir parental du parent, et permettre l’appropriation de son contenu informationnel par l’enfant. Ce processus de sensibilisation est conçu comme partie intégrante du travail de symbolisation des émotions chez les enfants autant que chez les adultes. Cependant, le miroir marqué se manifestant par une expression exagérée ou « voix de bébé » (motherese) nécessiterait l’utilisation par le thérapeute d’une « voix de patient » (therapese) (Fonagy, 2010) pour être appliqué à la psychothérapie adulte, une proposition difficile à soutenir. La révision examine comment la sensibilisation d’une émotion est accomplie : par un mécanisme d’internalisation nécessitant un miroir « marqué » ou par un mécanisme de détection de la contingence de l’enfant. Elle démontre que le détecteur de contingence du nouveau-né (d’un fonctionnement semblable au système d’entraînement par biofeedback pour adultes) est le médiateur des fonctions de sensibilisation, de représentation, et de symbolisation de la ii sensation d’une émotion par ses processus de détection de la covariance-invariance, de la maximisation, et du contrôle contingent du miroir parental. Ces processus permettent à l’émotion de devenir consciente, que le miroir parental soit ‘marqué’ ou non. Le modèle révisé devient donc applicable à la thérapie des adultes. Une vignette clinique analysée à l’aide de la perspective du Boston Change Process Study Group sur le changement est utilisée pour contraster et illustrer les processus de sensibilisation et de symbolisation des émotions, et leur application à la psychothérapie adulte. Cette thèse considère les implications cliniques du nouveau modèle, et elle spécule sur les conséquences de difficultés parentales vis-à-vis de la disponibilité requise par les besoins de biofeedback social du nouveau-né, et sur les conséquences de traumatismes déconnectant des émotions déjà sensibilisées de leurs représentations. Finalement, elle suggère que le miroir sensible des émotions en thérapie puisse remédier à ces deux sortes de difficultés, et que le modèle puisse être utilisé concurremment à d’autres modèles du changement, en facilitant la génération d’états internes ressentis et symbolisés pouvant être utilisés pour communiquer avec soi-même et les autres pour la réparation de difficultés émotionnelles et relationnelles chez les enfants et les adultes.

Postural control and functional balance in individuals with diabetic peripheral neuropathy

A Neuropatia diabética periférica (NDP) cursa com redução somatossensitiva que pode levar a alterações no controle postural. O objetivo do estudo foi avaliar o controle postural na postura ereta, em diferentes condições, e o equilíbrio funcional em indivíduos com NDP, correlacionar os resultados obtidos na avaliação do controle postural com os valores do teste do equilíbrio funcional e comparar os resultados obtidos no grupo neuropata com o grupo controle, verificando as possíveis diferenças entre as condições de avaliação em ambos os grupos. Participaram do estudo 13 mulheres com NDP (GN) e 17 mulheres não diabéticas (GC). A avaliação do controle postural foi realizada por cinemetria nas condições: olhos abertos (OA), olhos fechados (OF) e semi tandem (ST). Após processamento no MATLAB, foram geradas as variáveis: amplitude média de oscilação (AMO) na direção ântero-posterior (AP) e médio-lateral (ML); e velocidade média de oscilação (VMO) na direção AP e ML. O equilíbrio funcional foi avaliado pelo Timed Up and Go Test. Houve diferença significante entre os grupos (p<0,005) na AMO-AP OA e OF, AMO-ML of e ST e VMO-ML ST. Houve diferença entre as condições OA e ST (p<0,005) e of e ST (p<0,005) para as variáveis AMO-ML e VMO-ML, com maior prejuízo para o GN, que também apresentou um menor equilíbrio funcional (p=0,001). A instabilidade ML foi correlacionada positivamente com o desequilíbrio funcional. Os resultados nos mostram uma alteração no sistema de controle postural na NDP, o que pode levar estes indivíduos a um maior risco a quedas e prejuízos funcionais.

Postural control in children: Coupling to dynamic somatosensory information

The purpose of this investigation was to determine whether the coupling between dynamic somatosensory information and body sway is similar in children and adults. Thirty children (4-, 6-, and 8-year-olds) and 10 adults stood upright, with feet parallel, and lightly contacting the fingertip to a rigid metal plate that moved rhythmically at 0.2, 0.5, and 0.8 Hz. Light touch to the moving contact surface induced postural sway in all participants. The somatosensory stimulus produced a broadband frequency response in children, while the adult response was primarily at the driving frequency. Gain, as a function of frequency, was qualitatively the same in children and adults. Phase decreased less in 4-year-olds than other age groups, suggesting a weaker coupling to position information in the sensory stimulus. Postural sway variability was larger in children than adults. These findings suggest that, even as young as age 6, children show well-developed coupling to the sensory stimulus. However, unlike adults, this coupling is not well focused at the frequency specified by the somatosensory signal. Children may be unable to uncouple from sensory information that is less relevant to the task, resulting in a broadband response in their frequency spectrum. Moreover, higher sway variability may not result from the sensory feedback process, but rather from the children's underdeveloped ability to estimate an internal model of body orientation.

Imperceptible electrical noise attenuates isometric plantar flexion force fluctuations with correlated reductions in postural sway

Optimal levels of noise stimulation have been shown to enhance the detection and transmission of neural signals thereby improving the performance of sensory and motor systems. The first series of experiments in the present study aimed to investigate whether subsensory electrical noise stimulation applied over the triceps surae (TS) in seated subjects decreases torque variability during a force-matching task of isometric plantar flexion and whether the same electrical noise stimulation decreases postural sway during quiet stance. Correlation tests were applied to investigate whether the noise-induced postural sway decrease is linearly predicted by the noise-induced torque variability decrease. A second series of experiments was conducted to investigate whether there are differences in torque variability between conditions in which the subsensory electrical noise is applied only to the TS, only to the tibialis anterior (TA) and to both TS and TA, during the force-matching task with seated subjects. Noise stimulation applied over the TS muscles caused a significant reduction in force variability during the maintained isometric force paradigm and also decreased postural oscillations during quiet stance. Moreover, there was a significant correlation between the reduction in force fluctuation and the decrease in postural sway with the electrical noise stimulation. This last result indicates that changes in plantar flexion force variability in response to a given subsensory random stimulation of the TS may provide an estimate of the variations in postural sway caused by the same subsensory stimulation of the TS. We suggest that the decreases in force variability and postural sway found here are due to stochastic resonance that causes an improved transmission of proprioceptive information. In the second series of experiments, the reduction in force variability found when noise was applied to the TA muscle alone did not reach statistical significance, suggesting that TS proprioception gives a better feedback to reduce force fluctuation in isometric plantar flexion conditions.

Seeing and feeling the body

Recognizing one’s body as separate from the external world plays a crucial role in detecting external events, and thus in planning adequate reactions to them. In addition, recognizing one’s body as distinct from others’ bodies allows remapping the experiences of others onto one’s sensory system, providing improved social understanding. In line with these assumptions, two well-known multisensory mechanisms demonstrated modulations of somatosensation when viewing both one’s own and someone else’s body: the Visual Enhancement of Touch (VET) and the Visual Remapping of Touch (VRT) effects. Vision of the body, in the former, and vision of the body being touched, in the latter, enhance tactile processing. The present dissertation investigated the multisensory nature of these mechanisms and their neural bases. Further experiments compared these effects for viewing one’s own body or viewing another person’s body. These experiments showed important differences in multisensory processing for one’s own body, and for other bodies, and also highlighted interactions between VET and VRT effects. The present experimental evidence demonstrated that a multisensory representation of one’s body – underlie by a high order fronto-parietal network - sends rapid modulatory feedback to primary somatosensory cortex, thus functionally enhancing tactile processing. These effects were highly spatially-specific, and depended on current body position. In contrast, vision of another person’s body can drive mental representations able to modulate tactile perception without any spatial constraint. Finally, these modulatory effects seem sometimes to interact with high order information, such as emotional content of a face. This allows one’s somatosensory system to adequately modulate perception of external events on the body surface, as a function of its interaction with the emotional state expressed by another individual.