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Nicolo Pierre

Nicolo Pierre

Professeur HES Assistant (PAPTC)

Hauptkompetenzen

Neurorehabilitation

Neurophysiology

Experience induced brain plasticity

Brain imaging (EEG, MRI)

Cognitive and sensorimotor function

Project Management

Serious game

  • Kontakt

  • Lehre

  • Forschung

  • Publikationen

  • Konferenzen

Hauptvertrag

Professeur HES Assistant (PAPTC)

Haute école de santé - Genève
Avenue de Champel 47, 1206 Genève, CH
HEDS-GE
Bereich
Santé
Hauptstudiengang
Physiothérapie
BSc HES-SO en Physiothérapie - Haute école de santé - Genève
  • Neuroanatomie
  • Equilibre et contrôle postural
  • Statistiques inférentielles
  • Apprentissage moteur
  • Contrôle moteur
BSc HES-SO en Physiothérapie - Haute école de santé - Genève
  • Direction de mémoire de Bachelor
  • Méthodologie de la recherche
MSc HES-SO/UNIL en Sciences de la santé - HES-SO Master
  • Pratique avancée en physiothérapie (neurologie)
  • Directeur travaux de master

Laufend

Advancing stroke rehabilitation through multIfocal Network-based theta-burst Stimulation and assistive technology: Enhancing uPper lImb motoR lEarning - INSPIRE

Rolle: Hauptgesuchsteller/in

Financement: The Jacques and Gloria Gossweiler Foundation -“Neurology Research Grant”

Description du projet :

Background: Motor learning is a crucial issue in the re-acquisition of complex upper limb motor skills after stroke. Recent studies have identified novel neurobiological surrogate marker (i.e., functional connectivity (FC) between the parietal and primary motor cortex) associated with motor performance. This enables to refine our current model of motor learning wherein specific cortical connectivity is a key factor for motor acquisition. Furthermore, recent evidence suggests that new repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) approach such as “intermittent theta-burst stimulation” (iTBS), can influence this key factor. However, up to now, no iTBS studies have target this surrogate marker. In contrast with conventional rTMS paradigm that focus only on monofocal stimulation, innovative approach may consist of multifocal iTBS able to increase specific brain network interactions rather one brain region activity. However, the effects of multifocal iTBS applied over the parietal cortex (PC) and primary motor (M1) areas are unknown. Hence, we want to develop a new iTBS setup able to induce specific brain connectivity in stroke individuals that are likely to benefit. This has the potential to obtain critical information in order to improve treatment of motor re-learning in patients with neurological diseases.
Objective: This project proposes to investigate a new multifocal iTBS paradigm resulting from recent advances in the understanding of motor skill acquisition. In this work, we will test the hypothesis that multiple sessions of multifocal iTBS applied over critical brain regions and combined with the utilization of assistive interactive interface, specifically the REAtouch®, will lead to improved motor acquisition and long-term retention of learned skills.
Methods: This project will include a non-invasive brain stimulation paradigm, wherein the multifocal iTBS settings will be tested on stroke subjects. This setting will be used in a randomized-control parallel groups trial comparing multifocal iTBS over the PC and M1 area to sham stimulation. Learning performance will be measured during each training session as well as one day and one week after the last training session to test for short- and long-term retention.
Significance: The original empirical data collected, and the overall results of this project will advance current knowledge on the impact and potential benefits of iTBS strategy in motor learning domain. Results may shed new light for improving learning outcomes and form the basis for the translation of research into clinical practice and improve our current recommendations.

Forschungsteam innerhalb von HES-SO: Nicolo Pierre , Chéchin Adrien

Partenaires académiques: PD Dr Nicolas Nicastro, Médecin adjoint agrégé, Spéc. FMH en Neurologie, Hôpitaux Universitaire de Genève, Suisse

Durée du projet: 01.09.2024 - 01.02.2026

Statut: Laufend

Innovative brain stimulation for induction of gait recovery after stroke
AGP

Rolle: Hauptgesuchsteller/in

Financement: Fondation suisse de cardiologie

Description du projet : Ce projet vise à améliorer la marche des personnes ayant subi un accident vasculaire cérébral (AVC) grâce à une technique innovante de stimulation cérébrale non-invasive appelée stimulation transcrânienne à courant direct à haute définition (High-definition transcranial direct current stimulation ' HD-tDCS). Actuellement, de nombreux patients post-AVC dépendent d'une assistance pour marcher, impactant leur quotidien. Les thérapies physiothérapeutiques ont des résultats limités, d'où la nécessité de nouvelles approches. La HD-tDCS applique un courant électrique focale sur les zones cérébrales liées à la marche, surmontant les limitations de la tDCS conventionnelle (courant diffus). L'objectif est d'évaluer l'efficacité de cette approche par HD-tDCS combinée à la rééducation locomotrice en comparaison avec la tDCS conventionnelle et un placebo tDCS, en analysant les résultats cliniques et neurophysiologiques (plasticité cérébrale) chez les patients post-AVC en phase chronique. This project aims to improve walking in people who have suffered a stroke using an innovative non-invasive brain stimulation technique known as high-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS). Currently, many post-stroke patients depend on assistance to walk, impacting their daily lives. Physiotherapeutic therapies have limited results, so new approaches are needed. HD-tDCS applies a focal electrical current to the brain areas involved in walking, overcoming the limitations of conventional tDCS (diffuse current). The aim is to evaluate the efficacy of this approach using HD-tDCS combined with locomotor rehabilitation in comparison with conventional tDCS and placebo tDCS, by analysing the clinical and neurophysiological results (brain plasticity) in chronic post-stroke patients.

Forschungsteam innerhalb von HES-SO: Nicolo Pierre , Chéchin Adrien , Prost Laetitia

Partenaires académiques: Santé

Durée du projet: 04.03.2024 - 03.09.2025

Montant global du projet: 90'000 CHF

Statut: Laufend

NEUROanatomy & NEUROphysiology through innovative e-teaching SIMulation (NeuroSSim)

Rolle: Hauptgesuchsteller/in

Description du projet :

L’enseignement de la neuroanatomie et de la neurophysiologie du système nerveux occupe une place prépondérante en physiothérapie, puisque son apprentissage facilite la prise en charge efficiente des patient-e-s en neurologie par le physiothérapeute au travers des liens entre ces notions théoriques et le raisonnement clinique élaboré dans sa pratique professionnelle (e.g. étiologie des déficits cliniques observés, choix des tests cliniques à prioriser). Ce défi en physiothérapie, majeur dans les formations HES, se pose de manière récurrente pour les enseignants des filières concernées afin d’optimiser les apprentissages visant le développement de ces compétences professionnelles.
L’expérience pédagogique et la réalité du terrain montre que son enseignement est difficile à concevoir puisque la plupart des notions de neuroanatomie et neurophysiologie sont acquises par les étudiant-e-s lors de cours ex-cathedra rendant son « approche » abstraite et empêchant son acquisition précoce ainsi que ses liens avec la pratique professionnelle. De plus, ces difficultés d’apprentissage vont s’accentuer avec l’accroissement du nombre d’étudiant-e-s dans la filière. Par ailleurs, les conditions liées à la pandémie de Covid19, ont démontré que le temps d’enseignement en présentiel au profit d’une valorisation du travail à distance des étudiant-e-s ainsi qu’au travail personnel encadré ou non était un atout cardinal.
Le projet s’inscrit donc dans le domaine de la neuroanatomie et la neurophysiologie pour la filière physiothérapie de la Haute Ecole de Genève (HEdS – Genève). L’apprentissage par jeux de simulation (de type « serious games » ou « jeux sérieux ») représente une solution pertinente à ce défi. Le projet consiste à développer un logiciel afin de créer les fonctionnalités d’un « serious game », vers l’apprentissage réflexif et l’analyse de l’atteinte des objectifs pédagogiques. L’idée principale est de développer un « serious game », dont le but est l’apprentissage (individuelle ou par promotion) de l’anatomie et la physiologie du système nerveux. Il s’agit d’utiliser des technologies novatrices sous forme de 2D et 3D pour réaliser un environnement d’apprentissage immersif. Sa conceptualisation se fera via le développement d’une ingénierie pédagogique cohérente autour de contextes cliniques intégrant des éléments novateurs dont un simulateur web de vignettes hébergé sur Moodle et associé à un enseignement distanciel sur la base de “TEAMs”. Sa mise en oeuvre finale obtenue se fera, si disponible dans l’institution, par une scénarisation des vignettes cliniques à l’aide d’un simulateur interfacé à un mannequin haute-fidélité. Enfin, dans une deuxième phase (hors planification du projet), les résultats obtenus seront potentiellement transférables à d’autres filières du domaine santé, voire d’autres domaines axés sur une problématique identique.

Forschungsteam innerhalb von HES-SO: Nicolo Pierre , Szedressy Sibyl , Bajra Azmira , Vuilleumier Francois

Statut: Laufend

Transcranial direct current stimulation of prefrontal cortex in Chronic Low Back Pain. Stimulation Transcranial Optimization Physiotherapy – Low bac pain (STOP-LC)

Rolle: Hauptgesuchsteller/in

Description du projet :

La lombalgie commune est définie par une douleur entre les 12èmes côtes et le pli fessier entraînant des perturbations fonctionnelles et n’étant pas secondaire à une tumeur, une fracture, une infection ou une spondylarthropathie. La lombalgie est considérée comme chronique lorsque la durée de la douleur dépasse 3 mois. Les lombalgies chroniques engendre 70 à 90% du coût total de santé lié à la lombalgie (Loisel, 2002). Outre les douleurs et les limitations physiques et fonctionnelles, les patients souffrant de lombalgie chronique rapportent fréquemment une kinésiophobie (peur du mouvement, de l’activité ou de la douleur) impactant grandement leur qualité de vie (Vos et al., 2017). Force est de constater que l’efficacité des thérapies actuelles demeure limitée. L'une des principales raisons à ce manque d'efficacité est que les approches actuelles ont un effet limité sur les mécanismes neurophysiologiques qui sous-tendent la douleur au stade chronique. C’est pourquoi, la compréhension de ces mécanismes sous-jacent représente un intérêt majeur de santé publique et le développement de nouvelles approches thérapeutiques associées est primordial pour les patients (Cuenca-Martínez et al., 2018). Des stratégies de neuromodulation cérébrale non-invasive pourraient offrir de nouvelles stratégies efficientes pour la prise en charge de ces patients.

Parmi ces techniques de neuromodulation, la stimulation transcrânienne à courant continu ou tDCS (en anglais : transcranial direct current stimulation), est capable de moduler l’activité du cerveau et d’induire une plasticité cérébrale (Stagg & Nitsche, 2011). Chez les patients avec des douleurs chroniques, la tDCS semble pouvoir avoir une efficacité sur le contrôle de la douleur (Fregni et al., 2006; Mori et al., 2010). De plus, la tDCS en combinaison avec des thérapies physiques pourrait optimiser la récupération clinique (Pinto et al., 2018).

Nous pensons donc que la stimulation par tDCS combinée à la physiothérapie pourrait être une intervention innovante prometteuse et induire des bénéfices cliniques plus important sur la diminution de la douleur, l’augmentation des capacités fonctionnelles et la majoration de la qualité de vie chez les patients lombalgiques chroniques. Actuellement, les effets neurophysiologiques et cliniques de la tDCS demeurent une question ouverte.

Forschungsteam innerhalb von HES-SO: Nicolo Pierre , Pourchet Thomas

Partenaires académiques: Prof. Stéphane Armand, Group leader / Assistant Professor Kinesiology Laboratory - HUG/UNIGE; Prof. Stéphane Genevay, Service de rhumatologie, Département de médecine interne - HUG/UNIGE; Prof. Radek Ptak, Professeur associé Département des neurosciences cliniques, Faculté de médecine UNIGE Responsable du secteur neuropsychologie – logopédie, Service de neurorééducation - HUG/UNIGE

Partenaires professionnels: François Fourchet, PhD, Hôpital de La Tour; Cristiano Martins, Hôpital de La Tour

Statut: Laufend

Stimulations cérébrales non-invasives innovantes dans la réhabilitation à la marche après AVC

Rolle: Hauptgesuchsteller/in

Financement: HUG privé

Description du projet :

La restauration des capacités de déambulation et l’indépendance à la marche sont des enjeux
majeurs chez les personnes après accident vasculaire cérébrale (AVC) (Jang 2010). En effet,
20% à 25% des patients sont incapables de marcher sans assistance (Hendricks, van Limbeek
et al. 2002). Ces patients présentent une vitesse et une périmètre maximale de marche qui ne
permettent pas des activités en dehors du domicile et impactent grandement leur qualité de vie
(Dobkin 2005). L’effet de nos thérapies de restauration à la marche demeure donc limité et un
besoin urgent de développement de nouvelles approches est capital.
Récemment, des résultats émergeant de la recherche en neurosciences et en réhabilitation, ont
démontré que les stimulations cérébrales non-invasives tel que la stimulation transcrânienne à
courant continu (tDCS) combinée aux thérapies est capable de moduler l’activité cérébrale et
d’accélérer l’acquisition de la fonction locomotrice (Xu, Hou et al. 2015). De plus, une métaanalyse,
en préparation par le requérant principal de ce projet, montre que les effets les plus
encourageants peuvent être obtenus avec l’application d’une tDCS à visée excitatrice (type
anodale) au-dessus de l’hémisphère lésé (Picelli, Chemello et al. 2015, Seo, Lee et al. 2017).
Toutefois, les effets mesurés demeurent inconsistants, possiblement dû à une dispersion nonfocal
du courant électrique par la configuration traditionnelle de la tDCS anodale. L’application
d’une tDCS anodale à haute définition (HD) serait donc un moyen de surmonter ce
désavantage et produirait une stimulation de zone corticale plus profonde. De plus, ce type de
montage permettrait une augmentation de l’excitabilité comparée à la configuration
traditionnelle (Kuo, Bikson et al. 2013). Cependant, à notre connaissance, il n’existe aucune
étude montrant l’impact d’une tDCS HD sur les capacités de marche chez les patients après
AVC.
C’est pourquoi, ce projet propose de tester les effets de l’application de sessions multiples de
stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) excitatrice (tDCS anodale et tDCS HD
anodale) combinée à une rééducation locomotrice sur les capacités de déambulation chez les
patients post AVC au stade chronique comparativement à une stimulation placebo (tDCS
anodale placebo).

Forschungsteam innerhalb von HES-SO: Nicolo Pierre

Partenaires académiques: Nicolas Nicastro, PD. Dr Médecin adjoint agrégé / Neurologue FMH et Privat-Docent (Unige) / HUG - Hôpitaux Universitaires de Genève; Fanny Degeronimi, HUG - Hôpitaux Universitaires de Genève

Partenaires professionnels: Emmanuel Guyen, Physiothérapeute responsable du secteur / HUG - Hôpitaux Universitaires de Genève

Montant global du projet: 44'700 CHF

Statut: Laufend

Abgeschlossen

Innovative brain stimulation for induction of learning plasticity

Rolle: Hauptgesuchsteller/in

Financement: Spark FNS

Description du projet :

Background: Recent studies have identified new neurobiological biomarker (i.e. functional connectivity
of the parietal cortex) of motor learning among healthy people. This enables to refine our current model
of motor learning wherein specific cortical processes are key factors for motor acquisition. Furthermore,
recent evidence suggests that new technical approaches such as repetitive magnetic stimulation (rTMS)
can efficiently influence this key factor. However, up to now, no rTMS studies have target this new
biomarker. Therefore, the effect of rTMS are unknown. Hence, we want to develop a new rTMS setup
able to induce specific brain processes in healthy individuals that are likely to benefit. This has the
potential to obtain critical information in order to improve treatment of motor re-learning in patients
with neurological diseases.
Objective: This project proposes to test a new rTMS paradigm resulting from recent advances in the
understanding of motor skill acquisition in healthy subjects.
In this work, we will test the hypothesis that rTMS applied over critical brain area and combined with
motor learning will enhance cortical processes. This in turn should lead to improved long-term motor
gains.

Forschungsteam innerhalb von HES-SO: Nicolo Pierre

Durée du projet: 01.03.2020 - 31.10.2020

Montant global du projet: 93'417 CHF

Statut: Abgeschlossen

2024

Neurofeedback :
Wissenschaftlicher Artikel ArODES
une intervention innovante pour la rééducation des membres supérieurs après un accident vasculaire cérébral

Martina Coscia, Pierre Nicolo

Mains libres,  2024, 4, 263-268

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Zusammenfassung:

Contexte : Le neurofeedback (NF) est une intervention basée sur l’imagerie motrice et les interfaces cerveau-ordinateur pour favoriser l’apprentissage de l’auto-modulation de l’activité neuronale. Il a été récemment introduit comme une intervention prometteuse pour la neuroréhabilitation des membres supérieurs (MS) après un accident vasculaire cérébral (AVC). Objectif : L’objectif est d’expliquer comment fonctionne le NF, de décrire quelles sont ses composantes, d’examiner comment il est utilisé et d’évaluer son efficacité dans la rééducation post-AVC. Développement : La neuroplasticité est à la fois un mécanisme clé et un objectif du NF. Différentes sources neuronales sont utilisées comme signaux d’entrée et de cible dans le NF, et le feedback visuel, acoustique et proprioceptif sont les principaux modes de retour de l’information aux patients. Son application est hétérogène (de moins de dix séances à plusieurs semaines), et il est utilisé en combinaison avec des interventions de rééducation traditionnelles et plus innovantes. Son efficacité pour la rééducation des MS reste à déterminer notamment en comparaison à d’autres interventions. Discussion : L’hétérogénéité de la population, de la conception et de l’application de NF, ainsi que le manque de connaissances sur la récupération motrice après un AVC, contribuent à son efficacité fluctuante. Une personnalisation s’avère indispensables pour en optimiser les résultats. Conclusion : Bien que son efficacité clinique ne soit pas établie, le NF est une intervention polyvalente de rééducation des MS après un AVC, applicable aux patients les plus graves avec de grandes possibilités de personnalisation.

Les effets des stimulations vestibulaires sur le contrôle postural chez les enfants et adolescents atteints du syndrome de Down :
Wissenschaftlicher Artikel ArODES
une revue systématique de la littérature

Pauline Gremaud, Duncan Gallery, Adrien Chéchin, Thomas Pourchet, Pierre Nicolo

Mains libres,  2024, 25, 2, 85-96

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Zusammenfassung:

Contexte : Le syndrome de Down (SD), ou Trisomie 21, est une anomalie génétique liée à la présence d'un troisième chromosome HSA21 dans le génome humain. Le SD engendre des troubles de l'équilibre et du contrôle postural, impactant les activités de la vie quotidienne et la qualité de vie. Objectif: L'objectif de cette revue systématique était d'évaluer l'intérêt des exercices de thérapies vestibulaires (stimulation vestibulaire mécanique ; SVM et stimulation par vibrations du corps entier ; WBV) sur le contrôle postural chez des enfants et adolescents (6-20 ans) atteints du SD en comparaison à un programme de physiothérapie conventionnelle ou à l'absence de thérapie. Méthodes : Une recherche de la littérature a été menée dans PubMed, Embase et Cochrane couvrant les études publiées entre octobre 2012 et décembre 2022. Les études ont été choisies selon les critères PICOs et évaluées selon le score PEDro pour la qualité méthodologique. Deux auteurs indépendants ont extrait les données, évaluant le contrôle postural et mesurant les oscillations du centre de pression des participants. Résultats: Sur 171 initialement retenues, 4 études incluant 121 patients répondaient aux critères d'éligibilité. Les résultats démontrent que la SVM (2 études) induit des améliorations significatives (p<0.05) sur le contrôle postural. Concernant la WBV, les résultats divergent (2 études). La qualité méthodologique des articles sélectionnés sur 171 initialement retenues, 4 études incluant 121 patients répondaient aux critères d'éligibilité faible (4/10) à élevée (8/10). Conclusion : La stimulation vestibulaire présente des effets bénéfiques possibles sur l'amélioration du contrôle postural chez les enfants et adolescents atteints du syndrome de Down. Les résultats montrent que la SVM offre des améliorations du contrôle postural, notamment pour les axes médio-latéral et antéro-postérieur. Cependant, les résultats de la WBV divergent, ne démontrant un impact significatif que dans une seule étude. Compte tenu des limitations méthodologiques et du faible nombre d'études disponibles, les résultats sont à prendre avec précaution et des recherches supplémentaires sont nécessaires.

2023

Le mythe de la mesure de la force musculaire en neurologie centrale :
Professioneller Artikel ArODES
réalité ou illusion ?

Pierre Nicolo, Sibyl Szedressy

Physioactive,  6, 28-31

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Zusammenfassung:

Les patient·e·s atteint·e·s de troubles neurologiques centraux développent fréquemment une faiblesse musculaire. Plusieurs facteurs peuvent altérer la pertinence du testing manuel musculaire. Un testing adapté est proposé par des enseignants-chercheurs et d’enseignantes-chercheuses en physiothérapie issus de la Haute Ecole de Santé (HES-SO) de Genève.

Optimisation de la récupération motrice du membre supérieur suite à un accident vasculaire cérébral :
Wissenschaftlicher Artikel ArODES
recommandations actuelles, mécanismes neurologiques et thérapies novatrices

Pierre Nicolo, Fanny Degeronimi-Dechen, Taina Lauber, Sibyl Szedressy

Mains libres,  4, 263-271

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Zusammenfassung:

Contexte: La récupération des troubles moteurs demeure un défi après un accident vasculaire cérébral (AVC). Comprendre les mécanismes neuronaux et les trajectoires de récupération est crucial pour améliorer les approches proposées en neuroréhabilitation. Objectif: Cet article explore les trajectoires de récupération après un AVC, les mécanismes de plasticité sous-jacents, les recommendations cliniques et le potentiel des stimulations cérébrales non-invasives. Développement: Deux trajectoires de récupération stéréotypées sont identifiées soit proportionnelle (restauration motrice significative) et non proportionnelle (amélioration motrice limitée). L'intégrité du faisceau cortico-spinal et les interactions corticales influencent, en tout cas partiellement, ces trajectoires. Une intensification de la dose de thérapies est préconisée, guidée par les principes de l'apprentissage moteur et les modèles de récupération. Les stimulations cérébrales non-invasives sont capables d'induire une plasticité adaptative. Discussion: La littérature actuelle fournit des perspectives cruciales sur la récupération motrice post-AVC et la plasticité. Il est essentiel d'examiner de manière critique ses hypothèses et ses limites. Toutefois, une compréhension plus complète des mécanismes de récupération nécessite une exploration holistique. L'adaptation des interventions aux besoins individuels et évaluer de manière critique les nouvelles technologies seront des étapes cruciales pour faire progresser les stratégies de rééducation post-AVC. Conclusion: La neuroréhabilitation post-AVC nécessite des stratégies adaptées et personnalisées. Dans cette optique, se familiariser avec les aspects de la plasticité neuronale peut aider à doter les physiothérapeutes d'une meilleure compréhension des mécanismes de récupération après un AVC et leur permettre de prendre des décisions critiques concernant les interventions.

Mesure de l’intensité de la douleur par l’échelle visuelle analogique
Wissenschaftlicher Artikel ArODES

Bastien Léo Béraud, Pierre Nicolo, Anne-Violette Bruyneel

Kinésithérapie, la revue,  23, 62, 50-54

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Fatigue après AVC :
Wissenschaftlicher Artikel ArODES
de la neuro-imagerie aux principes de neurorééducation

Pierre Nicolo, Fanny Degeronimi-Dechen, Taina Lauber, Sibyl Szedressy

Kinésithérapie scientifique,  Juillet 2023, no. 655, pp. 17-22

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Zusammenfassung:

La fatigue post-AVC a un impact significatif sur la qualité de vie des patients. Cette revue de la littérature présente les caractéristiques de la fatigue post-AVC, les facteurs associés ainsi que son influence sur la prise en charge en kinésithérapie. De plus, les avancées en neuro-imagerie permettent d'explorer les mécanismes cérébraux sous-jacents. Les facteurs neurologiques, cognitifs, psychologiques et environnementaux sont abordés, mettant en évidence leur influence sur la fatigue. Enfin, des stratégies en kinésithérapie sont présentées comme des approches permettant de réduire la fatigue post-AVC.

2021

Mesure du contrôle postural en position debout bipodale par plateforme stabilométrique
Professioneller Artikel ArODES

Anne-Violette Bruyneel, Aline Reinmann, Thomas Pourchet, Pierre Nicolo, Simone Chantal Gafner

Kinésithérapie, la revue,  2021, vol. 21, no. 231, pp. 30-32

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2020

A multimodal approach to capture post-stroke temporal dynamics of recovery
Wissenschaftlicher Artikel ArODES

Camilla Pierella, Elvira Pirondini, Nawal Kinany, Martina Coscia, Christian Giang, Jenifer Miehlbradt, Cécile Magnin, Pierre Nicolo, Stefania Dalise, Giada Sgherri, Carmelo Chisari, Dimitri Van De Ville, Adrian Guggisberg, Silvestro Micera

Journal of neural engineering,  2020, vol. 17, no. 4, article 045002

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Zusammenfassung:

Objective. Several training programs have been developed in the past to restore motor functions after stroke. Their efficacy strongly relies on the possibility to assess individual levels of impairment and recovery rate. However, commonly used clinical scales rely mainly on subjective functional assessments and are not able to provide a complete description of patients' neuro-biomechanical status. Therefore, current clinical tests should be integrated with specific physiological measurements, i.e. kinematic, muscular, and brain activities, to obtain a deep understanding of patients' condition and of its evolution through time and rehabilitative intervention. Approach. We proposed a multivariate approach for motor control assessment that simultaneously measures kinematic, muscle and brain activity and combines the main physiological variables extracted from these signals using principal component analysis (PCA). We tested it in a group of six sub-acute stroke subjects evaluated extensively before and after a four-week training, using an upper-limb exoskeleton while performing a reaching task, along with brain and muscle measurements. Main results. After training, all subjects exhibited clinical improvements correlating with changes in kinematics, muscle synergies, and spinal maps. Movements were smoother and faster, while muscle synergies increased in numbers and became more similar to those of the healthy controls. These findings were coupled with changes in cortical oscillations depicted by EEG-topographies. When combining these physiological variables using PCA, we found that (i) patients' kinematic and spinal maps parameters improved continuously during the four assessments; (ii) muscle coordination augmented mainly during treatment, and (iii) brain oscillations recovered mostly pre-treatment as a consequence of short-term subacute changes. Significance. Although these are preliminary results, the proposed approach has the potential of identifying significant biomarkers for patient stratification as well as for the design of more effective rehabilitation protocols.

Motor improvement estimation and task adaptation for personalized robot-aided therapy :
Wissenschaftlicher Artikel ArODES
a feasibility study

Christian Giang, Elvira Pirondini, Nawal Kinany, Camilla Pierella, Alessandro Panarese, Martina Coscia, Jenifer Miehlbradt, Cécile Magnin, Pierre Nicolo, Adrian Guggisberg, Silvestro Micera

BioMedical engineering onLine,  2020, vol. 19, article 33

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Zusammenfassung:

Background: In the past years, robotic systems have become increasingly popular in upper limb rehabilitation. Nevertheless, clinical studies have so far not been able to confirm superior efficacy of robotic therapy over conventional methods. The personalization of robot-aided therapy according to the patients’ individual motor deficits has been suggested as a pivotal step to improve the clinical outcome of such approaches. Methods : Here, we present a model-based approach to personalize robot-aided rehabilitation therapy within training sessions. The proposed method combines the information from different motor performance measures recorded from the robot to continuously estimate patients’ motor improvement for a series of point-to-point reaching movements in different directions. Additionally, it comprises a personalization routine to automatically adapt the rehabilitation training. We engineered our approach using an upper-limb exoskeleton. The implementation was tested with 17 healthy subjects, who underwent a motor-adaptation paradigm, and two subacute stroke patients, exhibiting different degrees of motor impairment, who participated in a pilot test undergoing rehabilitative motor training. Results : The results of the exploratory study with healthy subjects showed that the participants divided into fast and slow adapters. The model was able to correctly estimate distinct motor improvement progressions between the two groups of participants while proposing individual training protocols. For the two pilot patients, an analysis of the selected motor performance measures showed that both patients were able to retain the improvements gained during training when reaching movements were reintroduced at a later stage. These results suggest that the automated training adaptation was appropriately timed and specifically tailored to the abilities of each individual. Conclusions : The results of our exploratory study demonstrated the feasibility of the proposed model-based approach for the personalization of robot-aided rehabilitation therapy. The pilot test with two subacute stroke patients further supported our approach, while providing encouraging results for the applicability in clinical settings.

2019

Training Muscle Synergies to Relearn Movement: Current Perspectives and Future Trends
Buchkapitel

Coscia Martina, Laura Pellegrino, Camilla Pierella, Elvira Pirondini, Jenifer Miehlbradt, Cécile Magnin, Nicolo Pierre, P Giannoni, Lucio Marinelli, Adrian Guggisberg, Maura Casadio, Silvestro Micera

,  Biosystems &amp; Biorobotics. 2019,  - : -

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Resting-State Functional Connectivity in Stroke Patients After Upper Limb Robot-Assisted Therapy: A Pilot Study
Buchkapitel

Nawal Kinany, Camilla Pierella, Elvira Pirondini, Coscia Martina, Jenifer Miehlbradt, Cécile Magnin, Nicolo Pierre, Dimitri Van de Ville, Adrian Guggisberg, Silvestro Micera

,  Biosystems &amp; Biorobotics. 2019,  - : -

Link zur Publikation

Personalizing Exoskeleton-Based Upper Limb Rehabilitation Using a Statistical Model: A Pilot Study
Buchkapitel

Camilla Pierella, Christian Giang, Elvira Pirondini, Nawal Kinany, Coscia Martina, Jenifer Miehlbradt, Cécile Magnin, Nicolo Pierre, Adrian Guggisberg, Silvestro Micera

,  Biosystems &amp; Biorobotics. 2019,  - : -

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On the Potential of EEG Biomarkers to Inform Robot-Assisted Rehabilitation in Stroke Patients
Buchkapitel

Elvira Pirondini, Camilla Pierella, Nawal Kinany, Coscia Martina, Jenifer Miehlbradt, Cécile Magnin, Nicolo Pierre, Adrian Guggisberg, Silvestro Micera, L. Deouell, Dimitri Van de Ville

,  Biosystems &amp; Biorobotics. 2019,  - : -

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Evolution of Cortical Asymmetry with Post-stroke Rehabilitation: A Pilot Study
Buchkapitel

Jenifer Miehlbradt, Camilla Pierella, Nawal Kinany, Coscia Martina, Elvira Pirondini, Matteo Vissani, Alberto Mazzoni, Cécile Magnin, Nicolo Pierre, Adrian Guggisberg, Silvestro Micera

,  Biosystems &amp; Biorobotics. 2019,  - : -

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2018

Transcranial direct current stimulation reduces secondary white-matter degradation after stroke
Wissenschaftlicher Artikel ArODES

Pierre Nicolo, Cécile Magnin, Elena Pedrazzini, Anh Nguyen-Danse, Adrian Guggisberg

Brain stimulation,  November–December 2018, vol. 11, no. 6, pp. 1417-1419

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Modulating functional connectivity after stroke with neurofeedback :
Wissenschaftlicher Artikel ArODES
effect on motor deficits in a controlled cross-over study

Anaïs Mottaz, Tiffany Corbet, Naz Doganci, Cécile Magnin, Pierre Nicolo, Armin Schnider, Adrian Guggisberg

NeuroImage: clinical,  2018, vol. 20, pp. 336-346

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Zusammenfassung:

Synchronization of neural activity as measured with functional connectivity (FC) is increasingly used to study the neural basis of brain disease and to develop new treatment targets. However, solid evidence for a causal role of FC in disease and therapy is lacking. Here, we manipulated FC of the ipsilesional primary motor cortex in ten chronic human stroke patients through brain-computer interface technology with visual neurofeedback. We conducted a double-blind controlled crossover study to test whether manipulation of FC through neurofeedback had a behavioral effect on motor performance. Patients succeeded in increasing FC in the motor cortex. This led to improvement in motor function that was significantly greater than during neurofeedback training of a control brain area and proportional to the degree of FC enhancement. This result provides evidence that FC has a causal role in neurological function and that it can be effectively targeted with therapy.

Comparison of neuroplastic responses to cathodal transcranial direct current stimulation and continuous theta burst stimulation in subacute stroke
Wissenschaftlicher Artikel ArODES

Pierre Nicolo, Cécile Magnin, Elena Pedrazzini, Gijs Plomp, Anaïs Mottaz, Armin Schnider, Adrian Guggisberg

Archives of physical medicine and rehabilitation,  May 2018, vol. 99, no. 5, pp. 862-872

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Zusammenfassung:

Objective : To investigate the effects of cathodal transcranial direct current stimulation (tDCS) and continuous theta burst stimulation (cTBS) on neural network connectivity and motor recovery in individuals with subacute stroke. Design : Double-blinded, randomized, placebo-controlled study. Setting : University hospital rehabilitation unit. Participants : Inpatients with stroke (N=41; mean age, 65y; range, 28–85y; mean weeks poststroke, 5; range, 2–10) with resultant paresis in the upper extremity (mean Fugl-Meyer score, 14; range, 3–48). Interventions : Subjects with stroke were randomly assigned to neuronavigated cTBS (n=14), cathodal tDCS (n=14), or sham transcranial magnetic stimulation/sham tDCS (n=13) over the contralesional primary motor cortex (M1). Each subject completed 9 stimulation sessions over 3 weeks, combined with physical therapy. Main Outcome Measures : Brain function was assessed with directed and nondirected functional connectivity based on high-density electroencephalography before and after stimulation sessions. Primary clinical end point was the change in slope of the multifaceted motor score composed of the upper extremity Fugl-Meyer Assessment score, Box and Block test score, 9-Hole Peg Test score, and Jamar dynamometer results between the baseline period and the treatment time. Results : Neither stimulation treatment enhanced clinical motor gains. Cathodal tDCS and cTBS induced different neural effects. Only cTBS was able to reduce transcallosal influences from the contralesional to the ipsilesional M1 during rest. Conversely, tDCS enhanced perilesional beta-band oscillation coherence compared with cTBS and sham groups. Correlation analyses indicated that the modulation of interhemispheric driving and perilesional beta-band connectivity were not independent mediators for functional recovery across all patients. However, exploratory subgroup analyses suggest that the enhancement of perilesional beta-band connectivity through tDCS might have more robust clinical gains if started within the first 4 weeks after stroke. Conclusions : The inhibition of the contralesional M1 or the reduction of interhemispheric interactions was not clinically useful in the heterogeneous group of subjects with subacute stroke. An early modulation of perilesional oscillation coherence seems to be a more promising strategy for brain stimulation interventions.

2017

Longitudinal structural and functional differences between proportional and poor motor recovery after stroke
Wissenschaftlicher Artikel ArODES

Adrian Guggisberg, Pierre Nicolo, Leonardo G. Cohen, Armin Schnider, Ethan Buch

Neurorehabilitation and neural repair,  2017, vol. 31, no. 12, pp. 1029-1041

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Zusammenfassung:

Background : Evolution of motor function during the first months after stroke is stereotypically bifurcated, consisting of either recovery to about 70% of maximum possible improvement (“proportional recovery, PROP”) or in little to no improvement (“poor recovery, POOR”). There is currently no evidence that any rehabilitation treatment will prevent POOR and favor PROP. Objective : To perform a longitudinal and multimodal assessment of functional and structural changes in brain organization associated with PROP. Methods : Fugl-Meyer Assessments of the upper extremity and high-density electroencephalography (EEG) were obtained from 63 patients, diffusion tensor imaging from 46 patients, at 2 and 4 weeks (T0) and at 3 months (T1) after stroke onset. Results : We confirmed the presence of 2 distinct recovery patterns (PROP and POOR) in our sample. At T0, PROP patients had greater integrity of the corticospinal tract (CST) and greater EEG functional connectivity (FC) between the affected hemisphere and rest of the brain, in particular between the ventral premotor and the primary motor cortex. POOR patients suffered from degradation of corticocortical and corticofugal fiber tracts in the affected hemisphere between T0 and T1, which was not observed in PROP patients. Better initial CST integrity correlated with greater initial global FC, which was in turn associated with less white matter degradation between T0 and T1. Conclusions : These findings suggest links between initial CST integrity, systems-level cortical network plasticity, reduction of white matter atrophy, and clinical motor recovery after stroke. This identifies candidate treatment targets.

2024

Optimisation de la récupération motrice de membre supérieur suite à un AVC
Konferenz

Nicolo Pierre, Raphael Brost

Rencontres scientifiques en ergothérapie, 17.06.2024 - 17.06.2024, Genève, HUG

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Zusammenfassung:

L'accident vasculaire cérébral (AVC) constitue la principale cause de handicap chez l'adulte à l'échelle mondiale. La récupération motrice du membre supérieur après un AVC est fréquemment incomplète, laissant de nombreuses personnes dans une situation de dépendance. L'amélioration des résultats cliniques à long terme se positionne ainsi comme une priorité majeure, tant sur le plan clinique que dans le domaine de la recherche.
                                                                     
La neuroimagerie nous permet d'établir des liens concrets entre les observations cliniques et les modifications cérébrales sous-jacentes. Ainsi, des progrès importants ont été réalisés concernant notre compréhension des mécanismes biologiques de réparations cérébrales impliqués dans la récupération clinique après un AVC. Les possibilités thérapeutiques de promouvoir la récupération n'ont jamais été aussi nombreuses. 

De plus, des approches innovantes par stimulation cérébrale non-invasive du cerveau, combinées aux thérapies physiques font l'objet de recherches intensives et permettent d’envisager de nouvelles options thérapeutiques pour ces patients. L’objectif de cette présentation est d’explorer les trajectoires de récupération clinique après un AVC, les moyens de prédiction de celles-ci, les mécanismes de plasticité cérébrale sous-jacents, les recommandations cliniques et le potentiel des stimulations cérébrales non-invasives.

Intermittent theta-burst stimulation of left superior parietal cortex enhances motor retention of new skills in healthy subjects
Konferenz
Francesco Turri (Geneva / CH), Dr Nicolas Nicastro (Geneva / CH)

Nicolo Pierre, Sarah Blanche, Selim Habiby Alaoui, Anh Nguyen-Danse, Francesco Turri, Nicolas Nicastro

World Congress for Neurorehabilitation WCNR, 22.05.2024 - 25.05.2024, Vancouver

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Zusammenfassung:

Background: Motor learning involve complex brain networks. The induction of plasticity via intermittent theta burst stimulation (iTBS) has shown to improve motor function. Studies showing these effects are, however, mostly restricted to stimulation of the primary motor cortex (M1), whereas, motor retention requires the key implication of the parietal cortex. We aimed to explore the efficacy of iTBS applied over the left superior parietal cortex (left-SPC).

Objective/Hypothesis: We investigated the effects of iTBS on neural functional connectivity (FC) and motor evoked potential (MEP) in healthy individuals. We hypothesize that iTBS over left-SPC but not sham iTBS would facilitate visuomotor retention and consolidation.

Methods: In a cohort of 20 healthy adults, we applied one session of iTBS over left-SPC before a visuomotor learning task. With the use of a randomized, placebo-controlled, parallel-group study design, we tested the efficacy of real iTBS compared to sham stimulation (n=10 in each group). We compared motor performance (for errors and time) during retention (10 minutes after learning) and consolidation (24 hours after) between the two groups. Electroencephalography and MEP were recorded before and after learning session. We ran correlations between neurophysiological variables and motor performance.

Results: We showed that real iTBS over left-SPC, but not sham stimulation, promotes short-term improvements only for errors 10 minutes after learning (p=0.03). The participants who exhibited higher beta-band FC between the stimulated left-SPC and the rest of the brain before stimulation (r=-0.61, p=0.005), and a subsequent decrease in the same brain area after learning (r=0.71, p<0.001), were associated with greater retention performance. 

Conclusions: The application of real iTBS over left-SPC improved motor retention. These findings open exciting new possibilities in developing hypothesis-driven clinical studies in neurorehabilitation.

2023

"L’électrolyse percutanée intratissulaire (EPI®) : une nouvelle technologie dans le traitement des tendinopathies du membre inférieur : Une Scoping-Review "
Konferenz

Mathilde Fauchart, Alicia Feruglio, Di Liberto Salvatore, Nicolo Pierre

9e édition des Journées Francophones de la Kinésithérapie, 29.03.2023 - 02.04.2023, Rennes, France

L’électrolyse percutanée intratissulaire (EPI®) :
Konferenz ArODES
une nouvelle technologie dans le traitement des tendinopathies du membre inférieur : une Scoping-Review

Alicia Feruglio, Mathilde Fauchart, Salvatore Di Liberto, Pierre Nicolo

Kinésithérapie, la revue

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« Fatigue après un accident vasculaire cérébrale ? Des évidences de la neuro-imagerie aux principes de prise en soins en kiné/physiothérapie
Konferenz

Nicolo Pierre

24è journées internationales de rééducation de l’AHREK, 24.03.2023 - 25.03.2023, IFMK DE Saint-Etienne

Innovative brain stimulation for induction of (re)-learning plasticity after stroke
Konferenz

Nicolo Pierre

Rencontres scientifiques en Physiothérapie, HUG, 07.02.2023 - 07.02.2023, HUG, Genève

Zusammenfassung:

« L'accident vasculaire cérébral (AVC) est la première cause de handicap dans les pays industrialisés. Malgré une prise en charge optimale en physiothérapie, la récupération fonctionnelle du bras de ces patients demeure limitée. L'utilisation des stimulations cérébrales non-invasives couplées à la physiothérapie est une des options thérapeutiques novatrices les plus prometteuses. Cependant, les mécanismes cérébraux sous-tendant la récupération motrice ainsi que l’impact de ces thérapies restent insuffisamment compris, ce qui limite actuellement leur application à la pratique clinique. Nos projets scientifiques visent donc à mieux comprendre la réorganisation cérébrale après un AVC motrice et déterminer les effets cliniques de ces thérapies afin de favoriser la récupération motrice des patients post-AVC et améliorer leur qualité de vie. »

2022

Effets de la Stimulation Magnétique Transcrânienne Répétitive (SMTr) non-invasive sur l’apprentissage moteur et l’activation cérébrale
Konferenz

Nicolo Pierre

Swiss Congress for Health Professions , HES-SO, 01.09.2022 - 02.09.2022, Neuchâtel

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2021

MPR et AVC à la phase aigüe
Konferenz

Nicolo Pierre

49e édition des Entretiens de médecine physique et de réadaptation (EMPR), 17.03.2021 - 17.03.2021, En ligne

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