Le cerveau après l’aphasie: Plasticité cérébrale · • MC, 64 ans, aphasie de Broca et...

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Le cerveau après l’aphasie: plasticité cérébrale et

récupération du langage Ana Inés Ansaldo, Ph.D

Laboratoire de Plasticité cérébrale, Communication et Vieillissement Centre de recherche, Institut universitaire de gériatrie de Montréal

et Département d’orthophonie et d’audiologie Faculté de médecine, Université de Montréal

LNP 1000 Linguistique et Psychologie

Responsable du cours: Dr Gonia Jarema

Novembre 2011

Plasticité cérébrale

•  Propriété intrinsèque du cerveau lui permettant de s’adapter à l’environnement, aux changements physiologiques et aux expériences

•  Plasticité de développement: soutient le traitement mnésique et les apprentissages

•  Plasticité post lésionnelle adaptative et plasticité dysfonctionnelle: les effets de lésions cérébrales entraînent l’aménageant des réseaux alternatifs efficaces ou inefficaces

Plasticité cérébrale et continuum de vie

•  On a longtemps cru que la plasticité cérébrale était propre au développement et qu’elle opérait peu ou pas à l’âge adulte

•  La plasticité cérébrale est un processus toujours à l’œuvre à travers les différentes étapes de la vie

•  Adopte des particularités selon l’âge –  Prolifération, apoptose, spécialisation et

asymétrie, dé-latéralisation •  Lors du vieillissement, la plasticité se

manifeste par une diminution de l’asymétrie

Plasticité de développement: Niveau cellulaire

target identification

migration

neurogenesis

axonal extension

synaptogenesis

morphological differentiation

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Plasticité de développement: Niveau systémique

0

20

40

60

80

100

120

naissance 1 an 11 ans

% DensitésynaptiqueCortex Visuel

0 1 4 8 12 16

Age

Plasticité de développement: Niveau supra-systémique

Vision audition

Langage Habiletés

Cognitives supérieures

3 6 9 -3 -6 Mois Ans

Con

cept

ion

Plasticité cérébrale et continuum de vie

•  La plasticité cérébrale constitue un mécanisme d’adaptation à l’environnement (apprentissage, thérapie, etc)

•  Elle varie dans le temps (développement, latéralisation, délateralisation) et se poursuit tout au long de la vie

La communication…

•  La communication, une réalité complexe –  Dimensions linguistiques, psychologiques,

sociologiques et culturelles, neurologiques, etc. •  La formation des audiologistes et orthophonistes

est profondément multi-/inter-disciplinaire •  Elle fait des audiologistes et orthophonistes les

spécialistes de la communication et de ses troubles

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Sciences de la communication et ses troubles

Audiologie Orthophonie

Linguistique Psycholinguistique

Neurolinguistique

Psychologie

Neuropsychologie Psychol cognitive

Mathématiques

Statistiques

Physique

Acoustique

Biologie Sc médicales Génétique

Sc neurologiques

Sociologie Démographie Sociolinguistique

Sc réadaptation Ergothérapie

Physiothérapie

Pédiatrie

Psychiatrie Neurologie

Med familiale

ORL Physiatrie

Neuroimagerie fonctionnelle

PC et langage

•  La PC module le développement du langage

•  Lorsque touchée, le langage est affecté –  In utero: dyslexie, dysphasie – Petite enfance: retard du langage – Age adulte: aphasie, dysarthrie, DTA, MP,

etc

Plasticité cérébrale et lésion cérébrale

•  Suite à une lésion, la PC peut contribuer à la récupération – Si le réseaux activé spontanément

est adapté à prendre en charge la tâche.

– Si une thérapie X permet le recrutement d’un réseau adapté

Plasticité cérébrale, neuroimagérie fonctionnelle et

aphasie •  Il est possible de détecter les réseaux

impliqués dans la récupération spontanée de l’aphasie

•  Aussi, on peut associer un comportement donnée au substrat neurobiologique y associé.

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Plasticité cérébrale, neuroimagérie fonctionnelle et

aphasie •  La neuroimagerie fonctionnelle permet

de décrire la plasticité cérébrale agissant plusieurs années après la lésion

•  On peut étudier comment une thérapie efficace déclenche le recrutement des réseaux latents qui soutiennent la récupération.

Plasticité cérébrale, neuroimagérie fonctionnelle et

aphasie •  Ces réseaux comportent des régions

homologues aux aires langagières lésées, ainsi que des aires non canoniques pouvant néanmoins contribuer à la récupération

•  Le choix de thérapies pourra se faire en tenant compte des réseaux viables, ce qui contribuera à optimiser las chances de récupération

Comment la neuroimagerie fonctionnelle peut-elle contribuer

aux sciences de la communication?

La neuroimagerie fonctionnelle: contributions •  Information sur les aspects neurobiologiques

de la communication et ses troubles •  Identification du substrat neurobiologique

permettant de bénéficier d’une thérapie orthophonique spécifique

•  Contribution à la prise de décisions cliniques en faisant le lien entre les réseaux neurobiologiques disponibles et les approches orthophoniques les mieux adaptées à ces réseaux

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La neuroimagerie

•  Permet la visualisation des structures neurobiologiques –  Il n’y a pas de communication sans

substrat neurobiologique •  A longtemps été limitée à la description

des lésions –  Image statique du cerveau associée aux

déficits observés en clinique

•  Images offrant des indices de l’activité cérébrale

•  Basées sur les changements métaboliques associés aux processus cognitifs

•  Aujourd’hui, outil de recherche clinique pour tous ceux qui s’intéressent au comportements humains permis par le cerveau –  Diagnostic/pronostic –  Choix d’intervention –  Évaluation de l’efficacité

La neuroimagerie fonctionnelle

Belin, et al. (2000)

Téchniques de neuroimagérie fonctionnelle

•  fMRI, PET, NIRS, MEG, ERP, SPECT •  Étude indirect du fonctionnement

cérébrale – Étude du métabolisme cérébrale

•  Avec un substance de contraste: PET, SPECT •  Sans substance de contraste: autres

– Contraste de conditions expérimentales: principe de soustraction de l’effet BOLD

Effet BOLD

•  Mesure de l’activité cérébrale en fonction de la consommation en oxygène (O2)

•  En comparant les variations du BOLD dans les différentes régions du cerveau, selon la tâche cognitive, on peut inférer qu’elle est l’activité cérébrale associée à chacune de ces tâches

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Effet BOLD

(Déoxy-Hb)

(Oxy-Hb) (Hb-Totale)

Déactivation Activation

Débit sanguin cérébral

Débit sanguin

BOLD BOLD

Soustraction du BOLD

Questions de recherche •  Quelles sont les bases neurobiologiques

de la plasticité adaptative? – Compensation par des réseaux efficaces

( aphasie, TCC, dyslexie, APP, DTA) –  Apprentissage de langues

•  Quelles sont les bases neurobiologiques de la plasticité dysfonctionnelle? –  Identification des réseaux peu efficaces qui

entrainent la persistance des signes pathologiques

Questions de recherche

•  Quelles sont les thérapies les mieux adaptées, pour déclencher le recrutement de réseaux efficaces – Choisir une thérapie en fonction du

potentiel de plasticité cérébrale de chaque individu

–  Intervenir de sorte à améliorer le fonctionnement des réseaux spécifiques, et donc favoriser la récupération d’une habileté cognitive spécifique

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! The target picture is presented:

- « What is this ? »

Semantic Feature Analysis (SFA)

!"#$%&'()*+,-"#)+.))///0))

1.$)*+.)2.$3)4&')///0)

•! For each feature, if participant does not spontaneously provide a response, or if

the response is incorrect, she/he is asked to choose from a list •! Written choices are presented, read aloud, space to write the answer is provided

•! After all features are generated, participant is asked to name the target

567&8)*9&)3:);-"#///0))

<'&:$'7$.)*-".=+.)")///0))

>&6"7&8)*?.)4&283);-$'$///0))

5..&6+"7&8)*'$@+83.)@$)&40))

PWA provides correct response

•!SLP repeats correct word

PWA provides incorrect response

•!SLP provides target word

•!Participant asked to repeat target word

•!Participant is asked to name the target word a final time

•! Regardless of the patient’s ability to give the correct answer, ALL semantic features are reviewed.

•!SLP gives questions to trigger SFA of the target,, and if necessary, provides the oral and written word.

Le réseau sémantique

Chien

Os Aigle

Paco

Niche

Maison

Dauphin

Faucon

Brique

Roche

Questions

•  Est-ce que la thérapie SFA sert à récupérer la capacité à nommer?

• Est-ce que cette thérapie est outile même si cela fait longtemps qu’on a une aphasie?

• Est-ce que la SFA modifie le réseau cérébral que permet la dénomination?

Pour quoi c’est important?

•  Parce que ça donne des pistes pour mieux aider les PA

•  Quel type de thérapie est mieux adaptée

•  À quel moment on peut mieux tirer profit de la plasticité du cerveau

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Design de l’étude: Première resonance

Évaluation)

Réussies Non- Réussies Images distorsionnées

30 30 30

Total de 180 images présentées

On doit dire le nom de ce qu’on voit à chaque fois.

Thérapie

• 3 thérapies par semaine, durant 3 semaines. • Tous l es s t imu l i son t p ré sen t é s individuellement • La personne essaye de nommer l’image • Quand l’image n’est pas nommée, l’orthophoniste intérvient pour stimuler la semantqiue du mot • Toute réponse du participant intégrée

Thérapie “Semantic Feature Analysis”

Métal Eau

Plantes Aroser

Mouiller

Jardin Été

Deuxième résonance

Évaluation)

Réussies Non- Réussies Images distorsionnées numériquement

30 30 30

Total de 180 images présentées

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Résultats

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Noms Verbes

AvantAprès

Résultats en dénomination

Réussite en dénomination • La thérapie été efficace: 80% amélioration en 10 rencontres

• Les items traités sont mieux réussis que les non traités

• L’amélioration est évidente autant dans la déno de noms que pour al déno de verbes

Résultats Imagerie

t

4.5

3

t

Le réseau avant la thérapie

Substantifs Verbes d’action

Résultats Imagerie

Substantifs

t

4.3

3.2

t

4.7

3.4

Verbes d’action

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10

Résultats Imagerie

Substantifs Verbes d’action

t

3.5

3.3

t

Le réseau après la thérapie

Conclusions

•  LA SFA permet d’améliorer la capacité à nommer • Chez des personnes avec une anomie sévère • Chez des personnes avec une aphasie de longue date

•  Les changements comportementaux sont associés à des mécanismes de plasticité cérébrale

Conclusions

•  La SFA active des régions reliées • aux sens des mots • aux représentations des sons du mot

•  Un réseau permet de nommer des noms et un autre permet de nommer des verbes

Conclusions

• La SFA s’avère efficace pour le traitement du manque du mot chronique et sévère.

•  La SFA permet la récupération du manque

du mot 9 ans après le début de l’aphasie

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Plasticité post-aphasie: objectifs de recherche

•  Description des réseaux de plasticité adaptée – Réseaux alternatifs efficaces pour la

récupération de l’aphasie – Réseaux responsables de la plasticité

dysfonctionnelle

Plasticité post-aphasie: objectifs de recherche

•  Interface thérapie – plasticité –  Identifier les réseaux alternatifs permettant

de bénéficier d’une TX spécifique –  Identifier des marqueurs neurofonctionnels

pour l’Indication des thérapie spécifiques

Est-ce que la plasticité adaptée peut opérer dans la

phase chronique de l’aphasie?

Quels sont les thérapies les plus adaptées pour déclencher la

PCA?

Le cas de l’anomie

•  Le manque du mot est le signe le plus fréquent et persistent, toutes formes d’aphasie confondues

•  La récupération du manque du mot en phase chronique dépend des mécanismes de plasticité peu connus

•  Peu d’études se sont intéressées au substrat neurobiologique permettant la récupération du manque du mot

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Brain Plasticity in chronic aphasia: changes in the neural network

following efficient language therapy

Karine Marcotte & Ana Inés Ansaldo International Aphasia Rehabilitation Conference, 2010

Montréal, Qc.

Approche sémantique dans la thérapie de l’anomie

•  Compte tenu du caractère distribué des représentations sémantiques, le traitement sémantique est plus résistant aux effets d’une lésion focale

•  Son amélioration aurait un effet « poussoir » et faciliterait l’accès au mot dans les cas d’anomie

Intégration de traits sémantiques (ITS)

•  Vise l’amélioration de l’accès au mot en maximisant les représentations sémantiques dans le but de faciliter le traitement phonologique

•  L’objectif est celui d’éliciter la cible en activant le système sémantique sans inhiber aucune des productions du patient

SÉMANTIQUE

ASPECTS SYNTAXIQUES

NIVEAU LEXICAL

PHONÈMES

rouge aliment fruit

adj. vrb nom

POMME PAIN BANANE MANGER

DORMIR

TRAIN

/ɔ/ /p/ /m/ /b/ /ẽ/

POMME

/p/ /ɔ/ /m/

Modèle Dénomination Goldrick & Rapp, 2000

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Plasticité, thérapie et aphasie chronique: étude de cas •  MC, 64 ans, aphasie de Broca et apraxie

verbales sévères et chroniques •  8 ans après un AVC dans la région FTP

gauche, MC a bénéficiée d’une thérapie ITS pour le manque du mot

•  Amélioration importante dans l’accès lexical suite à la TX ITS

•  Une étude sur les bases neurobiologiques de cette récupération permet de eécrire les réseaux suffisants pour bénéficier de la TX-ITS

Plasticité et thérapie du langage dans l’aphasie chronique •  Evaluation pré expérimentale:

–  Évaluation de l’aphasie (M-T Beta) –  Dépistage selon critères d’exclusion, (MCI, FE,

Mémoire, Agnosies) •  Tests de Pyramides et Palmiers •  Test de répétition (M-T alpha):

Composantes phonologiques •  Test de praxies verbales: Composantes

praxiques

Devis experimental

Snodgrass and Vandewart + Banque d’images verbes

Réussies

Manquées

Images numériquement distorsionnées

Non-Traitées Traitées

30 + 30 + 30

15(R)+15(T)+15(N)+15(D)

Thérapie ITS 3 fois/semaine 80% réussite

Imagerie pré-thérapie

Imagerie post-thérapie

Niveau de base

début

fin

Chr

onol

ogie

30 + 30 + 30

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Amélioration avec el substantifs

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

A01

A02

A03

A04

A05

A06

A07

A08

A09

Dias de terapia

# de items correctos

Participantes

Amélioration avec les verbes

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

A01

A02

A03

A04

A05

A06

A07

A08

A09

# de items correctos

Dias de terapia

Participantes

Interface plasticité cérébrale/thérapie: la dénomination efficace de substantifs

Réseau efficace avant la thérapie Réseau efficace après thérapie

Index de latéralité = 0.18

Index de latéralité = -0.30

Left hemisphere (LH)

Right hemisphere (RH)

Lateralization index*

Nouns: Correct pre-therapy

- SFG (BA6) - SPL (BA7) - IPL (BA40) - Angular G (BA39) - Parahippocampal (BA30) - Lingual G (BA18) - Precentral G (BA4) - Paracentral G (BA5) - Cingulate (BA24/31)

- MFG (BA9) - STG (BA38/41) - Fusiform G (BA19) - Postcentral (BA2/7) - MOG (BA18) - Precuneus (BA7) - Cuneus (BA19) - Caudate - Cingulate (BA23) - IPL (BA40) - Precentral (BA6) - Insula

0.18

Nouns: Correct Trained post-therapy

- Precentral G (BA4) - Postcentral G (BA5) - Cingulate (BA31) - IFG (BA45) - MTG (BA22) - STG (BA22) - Supramarginal (BA40) - Parahippocampal (BA19) - Precuneus G (BA7) - Fusiform G (BA19)

- Cingulate (BA31) - IPL (BA40) - Precentral G (BA4) - Insula (BA13) - SFG (BA6)

-0.30

Interface plasticité cérébrale/thérapie: la dénomination efficace de substantifs

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Index de latéralité = 0.30 Index de latéralité = 0.06

Interface plasticité cérébrale/thérapie: la dénomination efficace de verbes

Réseau avant la thérapie Réseau efficace après thérapie Verbs: Correct (pre) – Trained (post)

- SFG (BA5/6) - Paracentral G (BA6) - STG (BA38) - MTG (BA37) - Parahippocampal (BA35) - Lingual G (BA18) - Postcentral G (BA5) - IPL (BA40) - MFG (BA6)

- IFG (BA47) - MFG (BA6) - MTG (BA38) - ITG (BA20) - Fusiform G (BA20) - Parahippocampal (BA35/36) - Claustrum - Lentiform - Precentral G (BA6)

0.30

Verbs : Trained (post) – Correct (pre)

- Postcentral G (BA2) - IPL (BA40) - MFG (BA10) - IFG

- Precentral G (BA4/6) - Postcentral G (BA2) - Supramarginal (BA40) - SFG (BA10)

0.06

Left hemisphere (LH)

Right hemisphere (RH)

Lateralization index*

Interface plasticité cérébrale/thérapie: la dénomination efficace de verbes

Non-traités (post) – Traités (post) Traités (post) – Non-traités (post)

Index de latéralité = 0.18 Index de latéralité = 0.29

Interface plasticité cérébrale/thérapie pour les substantifs

Généralisation Spécificité Left hemisphere

(LH) Right hemisphere

(RH) Lateralization

index* Généralisation Untrained (post) – Trained (post)

- Postcentral G (BA5/7) - ITG (BA20) - MTG (BA39) - SPL (BA7) - Fusiform G (BA37) - Cuneus (BA18/19) - MOG (BA19)

- Postcentral G (BA7) - MTG (BA21/39) - Supramarginal (BA40) - Precuneus (BA7) 0.18

Spécificité Trained (post) –Untrained (post)

-MFG (BA6) - PreCentral G (BA6)

0.29

Interface plasticité cérébrale/thérapie pour les substantifs

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Interface plasticité cérébrale/thérapie pour les verbes

Non-traités (post) – Traités (post) Traités(post) – Non-traités (post)

Index de latéralité = 0.19 Index de latéralité = 1

Généralisation Spécificité

Généralisation Untrained (post) – Trained (post)

- STG (BA41) - MTG (BA22) - IPL (BA40)

- STG (BA22/38) - MTG (BA21) - Sub-gyral (BA20) - Transverse TG (BA41)

0.19

Spécificité Trained (post) –Untrained (post)

- MFG (BA8/10) - Postcentral G (BA40) - IPL (BA40) - Cingulate (BA31)

1.00

Left hemisphere (LH)

Right hemisphere (RH)

Lateralization index*

Interface plasticité cérébrale/thérapie pour les verbes

Analyses en cours

•  Étude complétée sur 12 participants présentant des profiles similaires

•  Analyses individuelles: selon le type d’aphasie, la localisation de la lésion et d’autres facteurs individuels

•  Analyses de groupe: identification des aires suffisantes pour bénéficier de la thérapie ITS, toute forme d’aphasie et localisation cérébrale confondue.

Intervention efficace et neuroimagerie

•  Constat clinique: On constate que des interventions permettent des améliorations plusieurs années après une lésion et malgré des lésions étendues

•  Question sur la dimension neurobiologique: quels sont les réseaux permettant de bénéficier d’une TX spécifique?

•  L’intérêt: adapter le choix de l’intervention en fonction des réseaux viables et optimiser l’intervention

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Impacts cliniques candidats pour TX

•  Si la plasticité adaptée opère même 5 ans après l’AVC et dans de cas de lésions sévères – Le pronostic basé sur l’évolution durant les

premiers mois peut exclure des bons candidats à la réadaptation

– Nécessité de monitorer l’évolution des patients qui ne s’améliorent pas en phase sub-aigue, car ils pourraient le faire plus tard

En plus…

•  Étant donnée la réponse à la TX intensive avec ITS – Aucun client en devrait être privé de TX

parce qu’il a une lésion étendue ou ancienne

–  Il faut considerer les réseaux viables chez ces individus et choisir la TX plus adaptée au potentiel de plasticité

Quelles sont les particularités de la plasticité adaptée spontanée

dans l’aphasie aigue ?

a.  Dynamique inter- hémisphérique? b.  Indices pronostiques de la récupération?

… mais que faire lorsque l’IMRF n’est pas faisable?

•  ,

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L’imagerie optique …une méthode de

neuroimagerie fonctionnelle susceptible d’être utilisée en

clinique

L’imagerie optique

•  Mesure l’activité fonctionnelle du cerveau à partir de la localisation des changements dans les propriétés optiques du sang s’opérant lors de l’accomplissement d’une tâche cognitive.

L’Imagerie Optique

•  Lumière quasi-infrarouge permettant de mesurer HbO et HbR

L’imagerie optique (NIRS)

•  Adaptée aux enfants

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•  Contrairement à l’IRMf, qui perçoit les variations de HbR seulement, la NIRS capte les variations d’HbO, d’HbR et de HbT: marqueurs

L’imagerie optique (NIRS) Avantages de la NIRS

•  N’implique pas d’entrer dans un tunnel et de rester immobile – Permet à l’enfant de bouger et à la

personne âgée d’être assise:

Avantages de la NIRS

•  Équipement compact et facilement déplaçable

•  Moins coûteux que d’autres techniques

Plasticité cérébrale et sciences de la communication •  L’étude des bases neurobiologiques du

développement normal et pathologique du langage: cartes canoniques et cartes marqueurs

•  La description des processus de réorganisation fonctionnelle opérant spontanément ou suite à des interventions

•  Des données neurobiologiques sur les réseaux suffisants pour bénéficier d’une approche spécifique

•  Indices pronostics avec l’interactivité fonctionnele

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Plasticité cérébrale et sciences de la communication •  Une meilleure compréhension des

réseaux typiques permet d’anticiper un retard ou trouble: intervention précoce chez des populations à risque

•  Adapter le choix TX en fonction en fonction du potentiel neurobiologique

Remerciements

•  Étudiants Karine Marcotte Daniel Adrover-Roig Ladan Ghazi Saidi Rochele Fonseca Candice Steffen Holderbaun

•  Chercheurs collaborateurs Habib Bénali Saad Jbaabdi Oury Monchi Frédéric Lesage