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Vestibular evoked myogenic potentials (VEMPs) are short-latency electromyograms evoked by high-level acoustic stimuli recorded from surface electrodes over the tonically contracted sternocleidomastoid (SCM) muscle. These responses are presumed to originate in the saccule. The purpose of this preliminary report is to provide an overview of our initial experience with the VEMP by describing the responses obtained in five subjects. Click-evoked VEMPs were present at short latencies in two normal-hearing subjects, one patient with profound congenital sensorineural hearing loss, and one patient with a severe sensorineural hearing loss due to Meniere's disease. Additionally, VEMPs were absent in a patient with profound sensorineural hearing loss following removal of a cerebellopontine angle tumor. The amplitude of the VEMP was influenced by the amount of background activity of the SCM muscle, stimulus level, and stimulus frequency. Tone-burst evoked responses showed an inverse relationship between stimulus frequency and response latency. VEMPs may prove to be a reliable technique in the clinical assessment of vestibular function.

Objective: Cervical vestibular evoked myogenic potentials (cVEMPs) are short-latency electromyogram (EMG) evoked by high-level acoustic stimuli recorded from the activated sternocleidomastoid muscle and used to evaluate otolith organ function. The purpose of this study was to investigate the effects of aging on the cVEMP and on the sternocleidomastoid muscle EMG level. Design: A cross-sectional observational study was used to investigate differences in cVEMP and sternocleidomastoid muscle EMG level in a group of 24 younger and 24 older individuals. cVEMPs were recorded during activation of the sternocleidomastoid muscle at target EMG levels ranging from 0 to 90 μV and during maximum voluntary contraction of the sternocleidomastoid muscle. Results: The sternocleidomastoid muscle EMG amplitude increased as a function of target EMG level for both age groups; however, the mean EMG amplitude was greater for the younger group than the older group, and the variability of EMG amplitude was greater for the older group. The EMG amplitude at maximum voluntary contraction ranged from 88 to 279 μV for the younger subjects and from 32 to 230 μV for the older subjects, and the mean EMG amplitude at maximum voluntary contraction was significantly greater for the younger group than the older group. The cVEMP amplitude increased as a function of EMG target level for each age group. Although cVEMP amplitude increased as a function of target EMG level for both groups, the older group exhibited smaller cVEMP amplitudes, overall, compared with the younger group. To separate the influence of EMG level from aging on cVEMP amplitude, only the responses obtained at the 30 μV target EMG level were considered for the statistical analysis because there was no significant difference in EMG level between groups at the 30 μV target level. The mean cVEMP amplitudes at the 30 μV target level were 101 and 51 μV for the younger and older groups, respectively, and a statistical analysis indicated that cVEMP amplitude for the younger group was significantly greater than the older group. Conclusions: The findings suggest that the decrement in cVEMP amplitude is related to both age-related changes in the vestibular system and age-related changes in the sternocleidomastoid muscle.

Ce travail a pour but de décrire les relations réciproques entre prise de perspective et informations vestibulaires. Une étude chez des patients avec un déficit vestibulaire bilatéral ancien et des sujets contrôles a montré que l’ancrage du soi sur le corps et la simulation implicite de la perspective visuo-spatiale d’autrui étaient similaires chez les deux groupes. Ainsi, une perte vestibulaire ancienne n’entraînerait pas de conflits multisensoriels, connus pour évoquer un sentiment de perspective désincarnée chez des patients avec des déficits vestibulaires aigus. Une étude chez des volontaires sains a combiné des stimulations vestibulaires naturelles sur fauteuil rotatoire à des tâches de prise de perspective dans un environnement virtuel embarqué. Les temps de prise de perspective étaient modulés en fonction de la direction de la rotation. Cette influence n’était pas présente pour la rotation mentale d’objets 3D. La contribution vestibulaire canalaire modulerait donc spécifiquement les rotations mentales du point de vue. Enfin, les modulations cognitives du traitement des informations vestibulaires ont été analysées par l’enregistrement de potentiels évoqués myogéniques vestibulaires sur les muscles sternocléidomastoïdiens et trapèzes. L’amplitude des potentiels évoqués était significativement modulée par l’angle séparant le point de vue du participant et celui d’un avatar distant. Nos travaux théoriques et les résultats de cette série d’expériences démontrent la contribution des informations vestibulaires à la prise de perspective visuo-spatiale. / This thesis aims at describing the reciprocal relations between perspective taking and the vestibular system. A study in patients with bilateral vestibular deficits and controls showed that the anchoring of the self to the body and implicit visuo-spatial perspective taking were similar in both groups. Our negative findings offer insight into the multisensory mechanisms of embodiment: only acute peripheral vestibular disorders and neurological disorders in vestibular brain areas may evoke disembodied experiences. A second study, combined natural vestibular stimulation on a rotatory chair with virtual reality to test how vestibular signals are processed to simulate the view point of a distant avatar. While they were rotated, participants tossed a ball to a virtual character from the view point of a distant avatar. Our results showed that participants were faster when their physical body rotated in the same direction as the mental rotation needed to take the avatar's viewpoint. Altogether, these data indicate that vestibular signals have a direction-specific influence on visuo-spatial perspective taking, but not a general effect on mental imagery. Finally, cognitive modulations of vestibular information processing were analyzed by recording vestibular-evoked myogenic potentials on the sternocleidomastoid and trapeze muscles. The amplitude of evoked potentials was significantly modulated by the angle separating the participant’s viewpoint to that of a distant avatar. To conclude, our theoretical work, together with results from this series of experiments, demonstrate the contribution of vestibular information to visuo-spatial perspective taking.

L’instabilité posturale est fréquente chez les séniors et peut entrainer la chute. La chute chez les séniors est un problème majeur de santé publique. Les chiffres épidémiologiques sont éloquents : une personne sur trois âgées de plus de 70 ans fera une chute dans l’année. Les causes sont multifactorielles : ostéo-articulaire, visuelle, cognitive, vestibulaire…. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l’évolution de la fonction des récepteurs vestibulaires périphériques avec l’âge et à la perception de rotation à partir des entrées canalaires horizontales (système vestibulaire central et projections vestibulaires corticales). Notre but est d’essayer de comprendre l’implication du vieillissement du système vestibulaire dans l’instabilité posturale des séniors. Au niveau périphérique, nous avons quantifié la fonction des canaux semi-circulaires horizontaux par le test calorique et le vidéo-head impulse test. La fonction des récepteurs otolithiques (utriculaire et sacculaire) a été évaluée par les potentiels évoqués myogéniques recueillis au niveau cervical (voies sacculo-spinales) et oculaire (voies utriculo-oculaires). Au niveau central, la perception de l’entrée vestibulaire canalaire horizontale a été appréciée après irrigation à l’eau chaude du conduit auditif externe en appliquant un score de perception (présence ou absence de sensation rotatoire). Finalement, l’équilibre a été quantifié grâce au test d’organisation sensorielle sur l’Equitest et grâce à un système que nous avons récemment mis au point en collaboration avec le Professeur Curthoys à Sydney, comprenant une Wii Balance Board, un tapis mousse et un masque de réalité virtuelle (Oculus Rift). Les résultats ont montré une diminution des réponses oculaires au test calorique après 70 ans mais une absence de baisse du gain du réflexe vestibulo-oculaire horizontal au vidéo-head impulse test. La fonction otolithique, sacculaire et utriculaire, est altérée avec l’âge quelle que soit la stimulation utilisée (aérienne ou osseuse). La perception de l’entrée vestibulaire canalaire horizontale induite par une stimulation calorique nous a permis de montrer pour la première fois que certains séniors ne percevaient pas la sensation de rotation malgré une réponse oculaire normale (vitesse maximale de la phase lente du nystagmus oculaire supérieure à 15°/s). Dans notre population, nous avons pu ainsi définir deux types de séniors : un groupe présentant une perception de vertige rotatoire et un groupe « négligeant » ne pouvant pas reconstruire une sensation rotatoire à partir des entrées vestibulaires canalaires horizontales. La comparaison de ces deux groupes de séniors appariés sur l’âge ne montre aucune différence de la fonction canalaire horizontale ni de la fonction otolithique sacculaire et utriculaire. Néanmoins, les séniors négligents présentent en majorité des performances anormales (chute ou score diminué) à l’Equitest notamment en conditions 5 et 6. De plus, leur score au DHI est plus élevé relevant ainsi le handicape ressenti par ces séniors à cause de leur instabilité. En conclusion, les troubles de l’équilibre chez certains seniors pourraient résulter en partie d’une dysfonction vestibulaire centrale. Des études ultérieures permettront de déterminer si l’augmentation du seuil de perception rotatoire est un bon facteur prédictif du risque de chute. / Postural instability is common in seniors and can lead to falls which seniors are a major problem for Public Health. Epidemiological studies clearly show the magnitude of this problem: one in three people aged than more 70 years will fall in a year. This is caused by multiple factors including: musculoskeletal, visual, cognition, vestibular… The present study concerns the effect of age on the vestibular peripheral receptors function and on the perception of rotation from horizontal canal inputs (central vestibular processing and vestibular cortical projection). The aim is to try to understand the vestibular mechanisms involved in postural instability and mobility with age. At the peripheral level, the horizontal canal function was assessed using caloric test and video-Head Impulse Test. Otolith function (saccular and utricular) was assessed using vestibular evoked myogenic potentials recorded at cervical level (sacculo-spinal pathways) and at ocular level (utriculo-ocular pathways). At the central level, perception of motion from vestibular horizontal canal inputs was studied after caloric stimulation with warm water using a subjective perceptual score (presence or absence of rotatory vertigo). Finally, postural equilibrium was assessed with the Sensory Organization Test on the Equitest machine and also with a new system developed in collaboration with Prof. Curthoys (Sydney) using a Wii Balance Board, a foam rubber pad and a virtual reality headset (Oculus Rift DK2). Results showed decreased ocular responses induced by caloric stimulation after 70 years of age but healthy horizontal gain of the vestibulo-ocular reflex assessed by video-head impulse testing. The otolithic (saccular and utricular) function is impaired with age for all the stimuli used (air or bone conducted). Perception of motion induced by caloric stimulation (vestibular horizontal canal inputs) allowed us to show for the first time that some seniors are unable to feel the induced rotatory vertigo even with normal ocular responses (peak of the slow phase eye velocity higher than 15°/s). We defined two types of seniors: one senior group having a normal feeling of vertigo and one senior ‘neglect’ group who did not feel any sensation of rotation from horizontal canal inputs. The comparison of these two age-matched groups showed no difference in horizontal canal function, or otolithic function. The majority of the ‘neglect’ seniors with an absence of perception exhibited falls or a decreased score in conditions 5 and 6 during the Equitest. Moreover, their DHI scores were higher, showing the handicap induced by postural instability in these seniors. In conclusion, postural instability and falls in seniors may result from central vestibular impairment (inadequate central processing). A prospective study is needed to determine whether the increase perceptual threshold of rotation could be a good predictor of fall risk in seniors.