Lier les activités corticales et musculaires

L'interaction des muscles fatigués et l'activation neuromusculaire dans les membres impliquent de nombreux aspects des systèmes nerveux central et périphérique. Bon nombre des facteurs qui influencent ces interactions doivent encore être découverts.

Un projet de recherche de deux ans, ICPEF («The interaction between the central and peripheral exercise-related fatigue»), a été consacré au développement d'outils mathématiques pour étudier ces interactions. Le projet visait des techniques de calcul assistées par ordinateur pour traiter les informations fournies par l'électromyographie (EMG) et l'électroencéphalographie (EEG) avant, pendant et après l'exercice. Cela a demandé un décodage de l'action neuronale sur le muscle basé sur l'EMG, l'analyse du cortex moteur basée sur l'EEG et la connexion entre les deux.

Le projet a permis le développement d'un modèle innovant pour l'étude des signaux envoyés par les zones corticales à l'ensemble des neurones moteurs. Le modèle a permis l'étude de la connectivité cortico-spinale par cohérence cortico-musculaire. Outre le modèle, trois nouvelles techniques de traitement du signal pour analyse EMG et EEG de surface haute densité ont été développées. Ces techniques ont permis l'étude d'une activité neuromusculaire chez les humains pendant des mouvements naturels in vivo.

La première méthode développée a proposé une technique connue appelée cohérence EMG–EMG. Une nouvelle approche multicanaux a permis de détecter des sources de données synaptiques communes pour entraîner les neurones en dehors de la bande passante EMG de surface. La seconde méthode a réalisé une détection automatique des artefacts dans un EEG multicanaux. Sur la base de statistiques importantes, la méthode peut identifier les différents types d'artefacts EEG, comme des mouvements d'un œil, de la bouche et de la tête.

La troisième méthode de l'ICPEF a permis d'extraire l'association entre l'activité corticale et musculaire. La méthode a permis l'étude des relations entre les unités motrices individuelles et les oscillations corticales. Contrairement à la méthode de cohérence cortico-musculaire généralement utilisée, la nouvelle approche a donné des résultats cohérents sur une plus courte période et conviendrait mieux pour les applications en ligne.

Les méthodes développées ont permis l'étude de déterminants neuronaux des mouvements non-invasifs et auront d'importantes applications dans la pratique clinique.