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The evolving landscape of neuromodulation for pain care
Get PDFHere, we present five different insights on the use of neuromodulation strategies for effective pain management in clinical practice. Experts briefly illustrate the various techniques available and the complexities involved in evaluating their effectiveness. Additionally, they highlight the challenges for widespread adoption in clinical practice and explore some future directions. These viewpoints underscore the evolving landscape of neuromodulation in pain management and the ongoing efforts to optimize these treatments for diverse patient needs.</p
Functional relationships between motor cortex and pain
No full textLe lien entre cortex moteur et douleur a émergé au début des années 90 avec le développement de la stimulation invasive du cortex moteur à l’aide d’électrodes implantées sur la dure-mère dans un but d’antalgie. Vers la fin des années 90, les chercheurs se sont rendus compte que le même résultat pouvait être obtenu via des méthodes non invasives, c’est ainsi que se sont développées plusieurs techniques : la stimulation magnétique répétitive transcrânienne et la stimulation transcrânienne à courant continu essentiellement. Même si les mécanismes sont encore mal compris, le cortex moteur semble être un carrefour incontournable du cortex cérébral. L’effet antalgique n’est certainement pas transmis par les fibres pyramidales (perpendiculaires au cortex moteur) mais passe par la stimulation horizontale d’interneurones qui vont aller activer de multiples réseaux corticaux et sous-corticaux. Dans une première étude, nous nous sommes intéressés aux modifications fonctionnelles cérébrales associées à la douleur neuropathique périphérique mises en évidence par imagerie par résonance magnétique en "resting state". De façon intéressante le lien entre cortex moteur et douleur est ressorti via des différences de connectivité thalamo-corticale entre les patients douloureux et non douloureux. Dans un second temps, nous avons cherché à comparer deux méthodes de stimulation magnétique répétitive dans le traitement des douleurs neuropathiques centrales. Les deux méthodes utilisaient le même principe de stimulation magnétique sur la même zone corticale motrice via deux bobines différentes. Enfin, toujours dans cette idée que le cortex moteur est une zone incontournable dans le traitement de la douleur, nous avons monté un protocole de neurofeedback visant à modifier les rythmes EEG du cortex moteur afin d’obtenir une antalgie. Le cortex moteur est sans aucun doute la cible à privilégier dans le traitement non invasif des douleurs neuropathiques qu’elles soient centrales ou périphériques.The link between motor cortex and pain emerged in the early 1990s with the development of invasive stimulation of the motor cortex using electrodes implanted on the dura mater for the purpose of analgesia. Towards the end of the 90s, researchers realized that the same result could be obtained via non-invasive methods, which is why several techniques were developed: repetitive transcranial magnetic stimulation and transcranial direct current stimulation. Although the mechanisms are still poorly understood, the motor cortex seems to be an essential junction of the cerebral cortex. The analgesic effect is certainly not conveyed by the pyramidal fibers (perpendicular to the motor cortex) but by tangential stimulation of interneuron fibers that activates multiple cortical and subcortical networks. In a first study, we investigated the functional brain changes associated with peripheral neuropathic pain as demonstrated by magnetic resonance imaging in the "resting state". Interestingly, the link between motor cortex and pain has emerged through differences in thalamocortical connectivity between painful and non-painful patients. In a second step, we sought to compare two methods of repetitive magnetic stimulation in the treatment of central neuropathic pain. Both methods used the same principle of magnetic stimulation and on the same motor cortical zone via two different coils. Finally, still with the idea that the motor cortex is an essential area in the treatment of pain, we have set up a neurofeedback protocol aimed at modifying the EEG rhythms of the motor cortex in order to obtain an analgesia. The motor cortex is undoubtedly the target to be favored in the non-invasive treatment of neuropathic pain whether central or peripheral
New perspectives on the treatment of Complex Regional Pain Syndrome by ketamine
No full textL’évolution du Syndrome Douloureux Régional Complexe (SDRC) peut aboutir à un état de douleur chronique invalidant et difficile à traiter. Parmi les stratégies thérapeutiques utilisables, la kétamine, administrée sur 5 jours à des doses infra-anesthésiques, a une place de choix. Cependant, il s'agit d'un traitement invasif et dont le mécanisme d'action antalgique n'est pas connu. Notre travail a porté sur deux aspects du traitement du SDRC par la kétamine: la prédiction de l’efficacité thérapeutique et la compréhension des mécanismes d'action. Dans un premier temps, chez 105 patients SDRC, nous avons évalué l'intérêt de la scintigraphie osseuse au Technétium 99 réalisée avant le traitement pour prédire l’efficacité thérapeutique de la kétamine. Cette efficacité était corrélée à l’augmentation relative de l'activité inflammatoire et du remodelage osseux objectivée par scintigraphie. Dans une deuxième étude, portant sur l’évaluation de l’excitabilité corticale par stimulation magnétique transcrânienne et incluant 19 patients SDRC, nous avons observé que la kétamine réprimait fortement et de façon bilatérale la facilitation intracorticale, paramètre de transmission glutamatergique, et en revanche restaurait l’inhibition intracorticale correspondant au côté douloureux, paramètre gabaergique qui était très altéré avant le traitement. L'effet antalgique de la kétamine était corrélé à cette restauration d'inhibition ainsi qu'à la réduction de la facilitation correspondant au côté sain. Ainsi, la kétamine semble jouer un rôle dans la balance d'influences gabaergiques et glutamatergiques transcalleuses. Ce travail a permis de caractériser de nouveaux mécanismes physiopathologiques ainsi qu’une nouvelle justification de l’efficacité thérapeutique de la kétamine dans le SDRC.Regional Complex Pain Syndrome (CRPS) can result in a chronic pain condition that is disabling and difficult to treat. Among the therapeutic strategies that can be used, ketamine, administered over 5 days at infra-anesthetic doses, has a place of choice. However, it is an invasive treatment and the mechanism of analgesic action is not known. Our work focused on two aspects of the treatment of CRPS by ketamine: predicting therapeutic efficacy and understanding mechanisms of action. Initially, in 105 CRPS patients, we assessed the benefit of pre-treatment Technetium 99 bone scintigraphy to predict the therapeutic efficacy of ketamine. This efficacy was correlated with the relative increase in inflammatory activity and bone remodeling detected by scintigraphy. In a second study, evaluating cortical excitability by transcranial magnetic stimulation and including 19 CRPS patients, we observed that ketamine strongly and bilaterally repressed intracortical facilitation, a glutamatergic transmission parameter, and on the other hand restored the intracortical inhibition corresponding to the pain side, a gabaergic parameter which was very altered before the treatment. The analgesic effect of ketamine was correlated with this restoration of inhibition as well as the reduction of the facilitation corresponding to the healthy side. Thus, ketamine seems to play a role in the balance of gabaergic and glutamatergic transcallosal influences. This work allowed new physiopathological mechanisms to be characterized as well as a new justification of the therapeutic efficacy of the ketamine in the CRPS
Plasticity of motor cortical representations following stroke
No full textDans les suites d'un accident vasculaire moteur (AVC), il existe une réorganisation des cartes de représentation corticale des territoires musculaires pouvant intéresser aussi bien le cortex moteur primaire (CMP) que le cortex prémoteur (CPM) de l'hémisphère cérébral atteint. La contribution de ces deux aires à la plasticité corticale post-AVC est loin d'être bien définie. Notre objectif était d'étudier les modifications de cartographie corticale motrice, notamment au niveau du CMP et du CPM, et leur implication dans la récupération fonctionnelle post-AVC. Dans ce but nous avons utilisé une technique de stimulation magnétique transcrânienne (SMT) guidée par l'imagerie (neuronaviguée). Les limites anatomiques des aires corticales et l'existence de repères anatomiques fiables dans différentes régions d'intérêts ont été définies dans un premier temps. Puis nous avons établi la cartographie normale des représentations corticales motrices dans un groupe de sujets sains, notamment au moyen de cartes « probabilistes » d'obtention de réponses motrices à la SMT qui prennent en compte les variabilités interindividuelles. Nous avons ensuite étudié les modifications de ces représentations dans un groupe de patients ayant des séquelles de lésion vasculaire des régions corticales motrices. Enfin, nous avons effectué un travail prospectif de suivi cartographique d'un groupe de patients ayant présenté un AVC moteur. Dans cette dernière partie, l'analyse des données cliniques et de SMT obtenues à la phase aigüe et à trois mois de l'AVC nous a permis de caractériser les modifications anatomo-fonctionnelles corticales qui accompagnent la régression du déficit moteur, supportant en particulier le rôle central du CMP de l'hémisphère lésé. En conclusion, nous proposons des modèles d'organisation neuronale expliquant le fonctionnement du cortex moteur chez le sujet sain ainsi que la récupération motrice après une lésion partielle du CMP.Following stroke, reorganization of the motor cortical maps takes places and involves both the primary motor cortex (M1) and the premotor cortex (PMC) on the affected hemisphere. The relative contribution of each of these two cortical areas in the process of post-stroke plasticity and motor recovery remains uncertain. The present project was designed to study the cortical changes that follow a motor stroke, namely those involving M1 and the PMC, and their implications for motor recovery. For this purpose we used MRI-guided (neuronavigated) transcranial magnetic stimulation (TMS). First, we defined the anatomical limits of the cortical areas and the reliable cortical landmarks within each region of interest. We then defined a normal motor map in a group of healthy subjects. Our “probabilistic” map was based on the probability of obtaining motor responses in a given area and therefore accounted for inter-subject variability of motor representations. Thereafter we studied the modifications of the motor cortical representations in a group of patients having recovered from a motor stroke. Finally, we prospectively followed a group of patients presenting with a motor stroke. By comparing the neurophysiological and clinical data at admission and three months later, we were able to characterize the anatomo-functional cortical changes that accompany motor recovery following stroke. Our results are consistent with a major role of M1 in motor recovery. To conclude, we propose a model of how the motor cortex works in healthy subjects and during post-stroke recovery process
Pain and neurophysiological characterization of small fiber involvement in peripheral neuropathies
No full textL'objectif de notre travail était dans un premier temps d'étudier les liens entre l'altération des fibres nerveuses de petit diamètre et la présence de douleurs chez des patients ayant une neuropathie périphérique. Notre deuxième objectif était d'évaluer la pertinence de certaines techniques neurophysiologiques pour mettre en évidence l'atteinte de ces petites fibres nerveuses. Notre première étude réalisée sur une large cohorte de patients présentant divers types de neuropathie a montré, grâce à une étude quantifiée de la sensibilité, qu'il n'y avait pas de corrélation entre la perte ou perte de fonction des fibres nerveuses de petit diamètre et la présence de douleurs. Ceci a été confirmé par notre deuxième étude portant sur une population plus homogène de patients ayant une neuropathie amyloïde familiale et étudiés avec une batterie neurophysiologique plus large. Ainsi, les douleurs neuropathiques des patients présentant une neuropathie périphérique sont probablement dues à la combinaison de facteurs d'hyperexcitabilité périphérique et de sensibilisation centrale et non directement liée à la perte en petites fibres. Il reste cependant pertinent de développer des techniques objectives d'exploration de ces petites fibres notamment dans un but de diagnostic clinique. Notre troisième étude a montré que certaines méthodes neurophysiologiques étaient particulièrement sensibles dans ce cadre en prenant pour exemple la détection d'anomalies précoces d'atteinte des petites fibres au cours de la neuropathie amyloïde familiale. Une batterie de tests comprenant l'enregistrement des potentiels évoqués laser, la mesure du seuil de détection du chaud et de la conductance cutanée, s'est avérée être la combinaison la plus pertinente, comme l'a montré notre quatrième étude sur une grande cohorte de patients susceptibles de présenter une neuropathie des petites fibres.The aim of our work was initially to study the relationship between alterations in small diameter nerve fibers and the presence of pain in patients with peripheral neuropathy. Our second objective was to assess the relevance of some neurophysiological tests to characterize these alterations in small nerve fibers. Our first study of a large cohort of patients with various types of neuropathy showed, using quantitative sensory testing, that there was no correlation between the loss or loss of function of small nerve fibers and the presence of pain. This was confirmed by our second study focused on a more homogeneous population of patients with familial amyloid neuropathy and studied with a larger neurophysiological battery. Thus, neuropathic pain in patients with peripheral neuropathy is probably due to a combination of factors of peripheral hyperexcitability and central sensitization and not directly related to the loss of small nerve fibers. However, it remains relevant to develop techniques of objective investigation of these small nerve fibers for a purpose of clinical diagnosis. Our third study showed that some neurophysiological methods were particularly sensitive in this context, taking the example of the detection of early alteration of small nerve fibers in familial amyloid neuropathy. A battery of tests, including laser evoked potential recording, warm detection threshold and electrochemical skin conductance measurement, proved to be the most appropriate combination for this diagnostic purpose, as shown by our fourth study on a large cohort of patients likely to have a small fiber neuropathy
Small fiber neuropathy : clinical phenotyping of pain and neurophysiological characterization of autonomic involvement
No full textLes relations entre douleur, dysautonomie et atteinte des petites fibres nerveuses sont complexes. Notre travail a porté sur les relations entre le phénotypage clinique de la douleur d’une part, et sur la caractérisation neurophysiologique des atteintes autonomes d’autre part, dans le contexte d’atteinte des petites fibres nerveuses. Ceci a fait l’objet de 5 études. La première étude a montré que plusieurs variables cliniques permettaient de caractériser la douleur de façon différentielle entre des patients atteints de neuropathie des petites fibres idiopathique ou secondaire à un syndrome de Sjögren. La deuxième étude a montré que la lésion ou la perte de fonction des petites fibres entraînait plutôt une majoration de la sensibilisation centrale et des anomalies liées aux grosses fibres sensitives chez des patients ayant un syndrome de Sjögren douloureux associé à une neuropathie des petites fibres. La troisième étude a montré que, dans le syndrome du canal carpien, les troubles sensitifs, en dehors des sensations de brûlure, étaient aussi liés de façon prédominante aux grosses fibres, avec cependant une sensibilité diagnostique particulière de l’étude des fibres autonomes vasomotrices par le test à l'EMLA. La quatrième étude a porté sur l’intérêt de la mesure des conductances cutanées par Sudoscan ® dans le suivi des neuropathies amyloïdes et de leur traitement. Enfin, la cinquième étude a permis d’analyser la sensibilité diagnostique respective de deux tests sudoromoteurs (Sudoscan® et Neuropad®) dans le cadre de la détection précoce de la neuropathie amyloïde et aussi pour le suivi des patients, au moins en ce qui concerne le Sudoscan®. Avec tous ces aspects, ce travail a permis de mieux comprendre les relations entre troubles sensitifs et atteinte des petites fibres sensitives et autonomes dans des contextes neuropathiques cliniques, comme le syndrome de Sjögren, le syndrome du canal carpien et la neuropathie amyloïde.The relationships between pain, autonomic dysfunction and involvement of small nerve fibers are complex. Our work focused on the relationships between clinical phenotyping of pain on the one hand, and the neurophysiological characterization of autonomic disorders on the other hand, in the context of small nerve fiber involvement. This has been the subject of 5 studies. The first study showed that several clinical variables differentially characterize pain between patients with idiopathic small fiber neuropathy or secondary to Sjögren's syndrome. The second study showed that the lesion or loss of function of small fibers led to an increase in central sensitization and abnormalities related to large sensory fibers in patients with painful Sjögren's syndrome associated with small fiber neuropathy. The third study showed that, in carpal tunnel syndrome, sensory disturbances, apart from burning sensations, were also predominantly related to large fibers, with however a particular diagnostic sensitivity of the study of autonomic vasomotor fibers by the EMLA test. The fourth study focused on the interest of measuring electrochemical skin conductance with Sudoscan ® in the monitoring of amyloid neuropathies and their treatment. Finally, the fifth study analyzed the respective diagnostic sensitivity of two sudoromotor tests (Sudoscan® and Neuropad®) in the context of early detection of amyloid neuropathy and also for patient follow-up, at least with Sudoscan®. With all these aspects, this work has led to a better understanding of the relationships between sensory disturbances and small sensory and autonomic fibre disorders in clinical neuropathic contexts, such as Sjögren's syndrome, carpal tunnel syndrome and amyloid neuropathy
Neurophysiological evalaution of cortical excitability and tremor in multiple sclerosis
No full textNotre travail a porté : 1) sur l'étude des modifications d'excitabilité corticale au cours du traitement des poussées de sclérose en plaques (SEP) et de l'évolution naturelle des formes progressives de SEP ; 2) sur la caractérisation du tremblement d'action, fréquemment observé dans le cadre de cette maladie et qui constitue une importante source de handicap. Ceci a conduit à la réalisation de 5 études. La première étude a démontré que l'amélioration rapide des performances motrices observées à la suite du traitement de poussées de SEP par une corticothérapie administrée en flash quotidien sur plusieurs jours, s'accompagnait de modifications significatives d'excitabilité corticale étudiée par stimulation magnétique transcrânienne. Ces modifications portaient sur la balance d'influences GABAergiques et glutamatergiques au sein du cortex moteur. Cette augmentation d'excitabilité survient bien avant toute possibilité de remyélinisation ou de régénérescence axonale et constitue donc une amélioration fonctionnelle induite par le traitement. Dans la deuxième étude, différents paramètres d'excitabilité corticale ont été suivis sur un an chez des patients présentant une forme progressive de SEP, traitée ou non traitée. Cette étude a mis en évidence une diminution de l'inhibition intracorticale et une augmentation du seuil moteur au repos chez les patients non traités, accompagnant une augmentation des scores cliniques de handicap. En revanche, les patients traités restaient stables, aussi bien sur le plan neurophysiologique que clinique. Ces résultats montrent que l'évolution de la SEP progressive est associée à une altération globale et évolutive de l'excitabilité du cortex moteur, portant aussi bien sur les neurones pyramidaux que sur les circuits de contrôle inhibiteur, probablement liée à l'aggravation de la perte neuronale au fil du temps. Nos résultats montrent également que différents types de traitement immunomodulateur peuvent arrêter ce cours évolutif. Dans une troisième étude, nous avons caractérisé l'existence d'un tremblement chez 32 patients atteints de SEP au moyen d'enregistrements électromyographiques et accélérométriques réalisés au membre supérieur. Ces enregistrements n'ont permis de confirmer l'existence d'un véritable tremblement que chez un seul patient. L'étude neurophysiologique concomitante de circuits de contrôle cérébelleux et protubérantiels a permis de montrer que la plupart des aspects cliniques de tremblement dans la SEP ne révélait en fait qu'un pseudo-tremblement lié en grande partie à des dysfonctions cérébelleuses. Nos deux dernières études ont permis de préciser ce résultat, au moyen d'une analyse du signal électromyographique et accélérométrique par décomposition modale empirique associée à une transformée de Hilbert-Huang. Cette méthode d'analyse apparaît valide et performante pour caractériser les tremblements et pseudo-tremblements survenant dans la SEP et les distinguer d'autres types de tremblement, comme le tremblement essentiel.Our work focused on: 1) the study of cortical excitability changes in the treatment of multiple sclerosis (MS) relapses and the natural history of progressive forms of MS; 2) the characterization of action tremor, which is frequently observed in the course of the disease and is a major source of disability. This has led to the realization of five studies. The first study demonstrated that a rapid improvement in motor performance can be observed following treatment of MS relapses by intravenous corticosteroids administered daily over several days, accompanied by significant changes in cortical excitability parameters studied by transcranial magnetic stimulation techniques. These changes focused on the balance between GABAergic and glutamatergic influences in the motor cortex. An increase in cortical excitability occurs well before any possibility of remyelination or axonal regeneration, demonstrating a functional improvement induced by the treatment. In the second study, different parameters of cortical excitability were followed over one year in patients with progressive MS, treated or untreated. This study showed a decrease of intracortical inhibition and increased motor threshold at rest in untreated patients, accompanying a worsening of clinical disability scores. In contrast, treated patients remained stable, both on clinical and neurophysiological parameters. These results show that the evolution of progressive MS is associated with a global and progressive impairment of motor cortex excitability, concerning both pyramidal neurons on inhibitory control circuits, probably due to the progression of cortical neuronal loss over time. Our results also showed that different types of immunomodulatory therapy can stop this evolutionary course. In a third study, we characterized the existence of action tremor in 32 MS patients using electromyographic and accelerometer recordings in the upper limb. These recordings confirmed the existence of a real tremor in only one patient. Concomitant neurophysiological study of cerebellar and pontine circuits of control showed that most of the clinical aspects of tremor in MS in fact revealed a pseudo-tremor largely due to cerebellar dysfunctions. Our last two studies have clarified this result by means of an analysis of the electromyographic and accelerometer signal using empirical mode decomposition associated with Hilbert-Huang transform. This method of analysis appears valid and effective to characterize tremor or pseudo-tremor occurring in MS patients and to distinguish them from other types of tremor, such as essential tremor
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
The use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS) to relieve pain
No full textChronic pain resulting front injury of the peripheral or central nervous system may be associated with a significant dysfunction of extensive neural networks. Noninvasive stimulation techniques, such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and transcranial direct current, stimulation (tDCS) may be suitable to treat chronic pain as they call act on these networks by modulating neural activities not only in the stimulated area, but also in remote re,,ions that are interconnected to the site Of stimulation. Motor cortex was the first cortical target that was proved to be efficacious in Chronic pain treatment. At present, significant analgesic effects were also shown to occur after the stimulation of other cortical targets (including prefrontal and parietal areas) in acute provoked pain, chronic neuropathic pain, fibromyalgia, or visceral pain. Therapeutic applications of rTMS in pain syndromes are limited by the short duration of the induced effects, but prolonged pain relief can be obtained by repeating rTMS sessions every day for several weeks. Recent tDCS studies also showed some effects on various types of chronic pain. We review the evidence to date of these two techniques of noninvasive brain stimulation for the treatment of pain. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved
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