Recherches sur l’humain
Les mobilités intègrent les notions de posture, d’équilibre, de marche, de pratique d’une activité physique, de conduite simulée etc… Quelque soit le type considéré, les mobilités – autrement dit notre capacité à nous déplacer et naviguer – vont mobiliser de nombreuses fonctions, allant de l’intégration des différents stimuli sensoriels (somesthésique, visuel, ou encore vestibulaire), l’activation des structures cérébrales centrales nécessaires à l’orientation spatiale, ou encore la sollicitation des effecteurs périphériques que sont les différents groupements musculaires. Les mobilités vont influencer et être en retour elles-mêmes influencées par de nombreux rythmes biologiques (fréquence cardiaque ou respiratoire, cycle vieille/sommeil, etc.. ). L’objet des travaux menés chez l’humain est d’étudier ces mobilités et leur interaction avec les autres fonctions dans différentes populations et notamment dans le cadre du vieillissement et de différentes pathologies : pathologies du sommeil, psychiatriques, neurodégénératives, du développement et vestibulaires et également dans différentes conditions : milieux ordinaires, contraignants & extrêmes. En complément, nous développons des capteurs, dispositifs et programmes en activité physique permettant la détection ou la remédiation des troubles des mobilités.
Ce plateau (120 m²) est localisé au sein du Pôle de Formation et de Recherche en Santé, et est labellisé par l’Agence Régionale de la Santé. Il est dédié à l’Analyse Quantifiée de la Marche (AQM) chez des patients atteints d’affections neurologiques d’origine centrale (e.g., maladie de Parkinson, marche psychogène) ou périphérique (e.g., neurinome de l’acoustique), dans une perspective de diagnostic des troubles posturo-locomoteurs, de pronostic de récupération après chirurgie, ou de prédiction de la chute.
L’AQM permet l’enregistrement de données de types différents :
- Paramètres spatio-temporels de la marche (fonctionnalité de la marche)
- Cinématiques 3D (déplacement des différentes segments corporels dans le temps et l’espace)
- Cinétiques (forces, moments et puissances intersegmentaires mises en jeu)
- Électromyographiques (pattern d’activation des muscles au cours d’un cycle de marche)
Les données sont enregistrées à l’aide de :
- La capture du mouvement basée sur caméras infrarouges et marqueurs passifs réfléchissants (Bonita 10 : 1 méga pixels, 250 Hz, VIDEO couleur 720C : 1280 x 720 pixels, 120 Hz ; Vicon)
- Deux plateformes de forces, instrumentées de capteurs à jauges de contraintes (série BP, 400 mm x 600 mm ; AMTI)
- Électrodes de surface (Delsys Trigno™ : Flex, Mini, Personal Mobile ; Delsys, Inc.)
Le tapis h/p/cosmos mercury® med bénéficie d’une certification ISO. Il est particulièrement adapté aux applications cliniques (e.g., neurologie, gériatrie, rééducation à la marche) :
- surface de la bande de roulement : longueur = 150 cm, largeur = 50 cm
- barres latérales démontables
- vitesse de la bande de roulement : de 0,1 à 22 km/h (incrément de 0,1 km/h)
- inclinaison de la surface du tapis : de 0 à ± 25% (incrément de ± 0,1%)
- asservissement du tapis : la vitesse de la bande de roulement et l’inclinaison de la surface du tapis peuvent être asservis conjointement pour atteindre une fréquence cardiaque cible
- compatible avec un système de capture du mouvement optoélectronique Vicon
Le Centre Interdisciplinaire de Réalité Virtuelle (CIREVE) est une plateforme de recherche mise en place à l’université de Caen Normandie en 2006 et aujourd’hui au service de l’ensemble de la COMUE Normandie Université.
Depuis 2015, grâce au soutien de la Région Normandie, le CIREVE est équipé du système GRAIL (Gait Real-time Analysis Interactive Lab, Motekforce Link), un tapis roulant instrumenté à double bande avec deux plateformes de force intégrées. Grâce à un système de capture du mouvement en 3D (Vicon), le GRAIL peut adapter sa vitesse (bandes du tapis) à celle du sujet ou encore son orientation (inclinaison) au parcours vallonné présenté virtuellement. En outre, il est couplé avec :
- l’environnement virtuel, un CAVE équipé de :
- 7 vidéoprojecteurs Christie Mirage HD10K-M 3D (16 millions de pixels cumulés)
- 5 écrans de verre géants (10 m x 3 m pour les longs côtés ; 5 m x 3 m pour le petit côté)
- un système de sonorisation spatialisée (CIREVE)
- un système électromyographique (Delsys Trigno™ : Quattro, Snap Lead, Mini ; Delsys, Inc.),
- un appareil NIRS portable à 23 canaux permettant l’imagerie cérébrale fonctionnelle chez un sujet en mouvement (Brite23, Artinis Medical Systems),
- un harnais de sécurité (h/p/cosmos)
L’utilisation conjointe des fonctions du système GRAIL et de l’environnement virtuel immersif permet d’étudier la contribution relative des différentes entrées sensorielles et l’implication des ressources cognitives lors du contrôle de l’équilibre, statique (station debout) ou dynamique (marche).
Le CIREVE est également équipé d’une plateforme de stabilométrie WIN-POSTURO (Medicapteurs France SAS), de capteurs de vibration (Vibrasens, Techno Concept), du casque de réalité virtuelle HTC Vive, ainsi que de multiples solutions immersives 3D (Virtualis), l’ensemble étant spécialement adapté à des fins thérapeutiques (e.g., rééducation de l’équilibre, tests perceptifs).
Rod & Frame Test
Présenté dans le casque de réalité virtuelle HTC Vive, il permet d’évaluer la dépendance-indépendance à l’égard du champ visuel.
Vibrations des tendons d’Achille
Le paradigme des vibrations tendineuses sur la plateforme de stabilométrie WIN-POSTURO permet d’évaluer la contribution de la fonction proprioceptive musculaire aux mécanismes impliqués dans le contrôle postural.
La plateforme posturographique SYNAPSYS (SPS) permet d’évaluer l’équilibre postural, statique ou dynamique. La SPS est un dispositif médical de classe IIA. Elle est équipée de 3 jauges de contrainte. Elle permet la mise en œuvre de protocoles standards (e.g. bilan d’organisation sensorielle, bilan de Romberg, bilan vestibulaire stimulé, parmi d’autres), les paramètres étant personnalisables, notamment à des fins de recherche. Au sein de COMETE, la SPS est utilisée pour évaluer la contribution des différentes entrées somesthésiques, visuelles et vestibulaires dans les stratégies d’équilibration et l’implication des ressources attentionnelles dans la mise en œuvre de ces stratégies.
Le plateau de simulation de conduite situé au rez-de-chaussée du Pôle de Formation et de Recherche en Santé (PFRS) a été en partie financé par la Région Normandie. Il comprend une salle de simulation (19 m²) et une salle de contrôle (8 m²).
La salle de simulation comporte une cabine de conduite, trois panneaux de projection et trois vidéo-projecteurs et la salle de contrôle trois ordinateurs.
Ces dispositifs permettent d’analyser les comportements de conduite automobile à travers de multiples paramètres de conduite (position, vitesse, mouvements du volant…) à l’aide de capteurs installés dans les organes de commande de la cabine de pilotage.
La scène routière est projetée sur 3 écrans représentant un champ visuel total de 150 ° en horizontal et 40° en vertical.
L’enregistrement simultané de l’activité cérébrale (par électroencéphalographie) ainsi que les mouvements des yeux par des caméras sont possibles.
Cet équipement permet d’évaluer les conséquences de facteurs de risque de conduite automobile altérée :
- La prise de médicaments (hypnotiques, antalgiques….)
- Les troubles du sommeil (insomnie, privation de sommeil…)
- Le vieillissement
- Les maladies neurodégénératives (sclérose en plaques), les pathologies vestibulaires…
La salle de simulation de conduite permet également de proposer des thérapies de rééducation à la conduite en utilisant des programmes de simulation spécifiques.
L’espace d’étude de la vigilance et de l’attention. Dans cet espace sont différenciées deux chambres insonorisées avec deux lits médicalisés permettant de relever le dossier pour permettre une position assise. Des rideaux offrent la possibilité d’obtenir une obscurité totale dans chacune de ces pièces. Entre les deux pièces un espace avec des bureaux permet d’installer le matériel d’enregistrement à distance de signaux recueillis sur les sujets.
Le matériel utilisé et les protocoles :
Polysomnographie
L’examen polysomnographique est l’examen de choix pour étudier la somnolence et le sommeil.
Stade N2 du sommeil avec quelques ondes lentes
Actimétrie et enregistrement du rythme veille-sommeil
Grâce à des enregistrements ambulatoires, cet outil permet mesurer les périodes d’activité physique ainsi que celle d’inactivité et de repos. C’est aussi un moyen de quantifier et de qualifier le sommeil sur plusieurs nycthémères.
Enregistrements neuromusculaires
Nous réalisons des mesures non-invasives de l’activité cérébrale, à l’aide de trois équipements complémentaires adaptés à tous les âges (du nouveau-né à la personne âgée) et à toutes les pathologies, en particulier lorsque le sujet doit être éveillé voire mobile. Ces équipements sont également utilisés dans les services hospitaliers (Unité de Néonatalogie du CHU de Caen) et dans d’autres pièces expérimentales (notamment analyse de la marche et salle immersive de réalité virtuelle CIREVE).
Electroencéphalographie haute résolution (EEG-HR)
Electrical Geodesics, Phillips
Cet équipement permet l’acquisition de l’activité neuronale à haute résolution spatiale grâce à 128 électrodes. La mise en place des électrodes est facile pour tous les âges et tous types de pathologies grâce aux filets d’électrodes géodésiques.
Spectroscopie proche infrarouge (NIRS)
Cet équipement permet l’acquisition des variations d’oxygénation sanguine et de volume sanguin dans le cortex cérébral, liées au couplage neurovasculaire lors de l’activité cérébrale. Il est compatible avec l’acquisition EEG.
Spectroscopie de diffusion (Diffusion Corrélation Spectroscopy – DCS)
HemoFloMo, Hemophotonics
Cet équipement permet la mesure de la vélocité sanguine dans le cortex cérébral, un autre paramètre du couplage neurovasculaire plus directement corrélé à l’activité neuronale.
Matrice de stimulation vibrotactile
Cette matrice à haute densité de vibreurs est spécialement conçue pour délivrer des stimuli tactiles précisément contrôlés temporellement et spatialement, sans irritation de la peau. Elle est particulièrement adaptée aux nouveau-nés, et permet l’étude de la perception tactile.
L’équipe utilise différentes méthodologies (impesanteur, alitement prolongé, immersion sèche, rotation d’axe incliné, Lower Body Negative Pressure…), pour étudier les relations entre l’orientation spatiale et le système cardiorespiratoire, et en particulier le lien entre le système vestibulaire et le système nerveux végétatif.
Recherches sur l’animal
Nous développons de nouveaux modèles animaux de pathologies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer) et psychiatriques (schizophrénie) basés sur des facteurs pharmacologiques (virus, streptozotocine, PCP, THC, MK-801), environnementaux (stress précoce), génétiques (5XFAD, SR-KO, rat Lou/c/jall), ou une combinaison de facteurs (multiple hits). Nous étudions également les effets bénéfiques sur le cerveau et la mémoire de la stimulation environnementale (environnement enrichi, exposition à la musique, activité physique).
Test comportementaux rats et souris
Exploration fonctionnelle motrice et cognitive : actimètre, rotarod, tapis roulant, tests de mémoire (labyrinthes, piscine de Morris, reconnaissance de place, d’objet), réflexe de sursaut (starte/prepulse inhibition), écrans tactiles, Intellicage®, comportement de type anxieux (boîte noire et blanche, croix surélevée, test d’enfouissement, openfield)…
Tests sensori-moteurs
Rotarod 
Actimétrie 
Tapis roulant 
Test du retrait de l'adhésif 
Actimétrie souris 
Actimétrie rat
Tests cognitifs
Reconnaissance d'objet/de place d'objet 
Écrans tactiles 
Startle/PrePulse Inhibition 
Intra-Dimensional/Extra-Dimensional (ID/ED) 
Croix surélevée 
Boîte noire et blanche 
Openfield Plancher infrarouge 
Test d'enfouissement 
Labyrinthe en Y 
Piscine de Morris 
Écrans tactiles
Nous sommes équipés de l’ensemble du matériel nécessaire à la réalisation de coupes histologiques et de marquages immunohistochimiques (cryostat, vibratome, miscroscope Zeiss, etc.).
Vibratom 
Hottes 
Cryostat 
Control hippoc
Nous sommes équipés de trois postes d’électrophysiologie actuellement configurés pour effectuer des enregistrements de tranches d’hippocampes (transmission de base, champs NMDA, champs AMPA, LTD, LTP).
Nous sommes équipés du matériel nécessaire à la réalisation d’expérimentations de biologie moléculaire (PCR, western blott), mais aussi de culture cellulaire.
PSM 
PCR 
Lecteur plaque 
Biorad