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86.000 canadiens souffrent de lésions de la moelle épinière, représentant l’une des causes majeures de paralysie. 70% de ces lésions sont partielles, signifiant qu’une partie des voies de communication entre le cortex, important dans la planification, le contrôle et l’exécution de mouvements volontaires, et la moelle épinière, qui les génèrent, reste préservée. Bien que plusieurs études supportent la grande valeur des stratégies ciblant le contrôle supra-spinal en tant qu’approche pour rétablir la marche, la majorité des interventions de réhabilitation n’engagent pas directement le cortex moteur. Afin de pallier ce manque, nous avons développé une neuroprothèse permettant de stimuler électriquement les deux cortex moteur de façon cohérente lors de la marche. Nous avons utilisé un modèle de chat de contusion thoracique (T10) induisant une paralysie transitoire des membres postérieurs et des déficits locomoteurs à long terme, tel que le traînement du pied. Chez n=3 chats, avant et après contusion spinale, nous avons augmenté la réponse motrice évoquée en optimisant l’amplitude, la synchronisation, la durée et le site de la stimulation. Avant et après la contusion spinale, la neuroprothèse corticale a permis de moduler la trajectoire des membres postérieurs durant la locomotion, tel que démontrée par une augmentation significative de la hauteur du pas et de la vitesse de flexion corrélée avec l’augmentation de l’amplitude de stimulation. Après contusion, notre neuroprothèse bi-corticale a permis une réduction de 40% du traînement en comparaison à la locomotion spontanée. Ces données fournissent une preuve de concept que des protocoles de stimulation corticale peuvent être déployés afin d’améliorer la locomotion et pourraient promouvoir la récupération après une lésion médullaire. / 86.000 Canadians suffer from traumatic spinal cord injury (SCI), which is one of the leading causes of paralysis. Most SCIs are “incomplete”, meaning that some connections between the cortex -which is essential for planning, controlling and executing voluntary movements- and the spinal circuits, which generate them, are spared. Despite several studies supporting the concept that targeting supraspinal centers is a valuable approach to restore walking, most rehabilitation interventions do not directly engage the motor cortex. To address this need, we developed a neuroprosthesis that allows timely delivery of stimulation to the motor cortices during locomotion. We used a cat model of thoracic spinal cord contusion (T10) which induces a transient paralysis of both hindlimbs and long-term locomotor impairments, such as foot drag. In n=3 cats, we bilaterally implanted chronic intracortical electrode arrays within the leg representation of the primary motor cortex. Before and after spinal contusion, we enhanced the evoked motor response by optimizing the amplitude, timing, duration and site of stimulation. Both before and after SCI, we modulated the hindlimb trajectory during gait, which was shown by a significant increase in step height and velocity of flexion that correlated with the increase of stimulation amplitude. After SCI, the use of our bi-cortical neuroprosthesis led to a reduction of 40% in foot drag compared to spontaneous locomotion. These data provide a proof of concept that cortical stimulation protocols can be deployed to improve locomotion acutely after SCI and could be used for movement assistance therapies to promote recovery.

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Hail storms, with hail commonly near 50 mm in diameter that travel with storm wind sabove 25 m/s, cause damages of a large magnitude throughout the globe, with places like USA, Australia and India suffering the greatest. These damages have serious consequences, not least telecommunication products mounted in exposed places. Hail robustness is therefore important to test throughout a product development process, to reduce faulty products and maintenance costs. This thesis includes test rig concepts for hail impact testing and focuses on one final concept. The thesis includes a simulation model of the hail impact test rig, together with a physical implementation of the rig for comparison and validation. Additional experiments and statistical analysis is included to conclude on the accuracy and consistency with respect to realistic hail cases. The result shows that the simulation corresponds to the test rig. This physical implementation of the test rig is consistent and accurate for average sized hail projectiles, however varies more for hail projectiles corresponding to more severe storms. / Hagelstormar, med hagel omkring 50 mm i diameter och en vindhastighet på over 25 m/s, orsakar stora skador över hela världen, där USA, Australien och Indien är några av de mest utsatta platserna. Skadorna har stor påverkan, inte minst telecomprodukterna som är monterade på utsatta platser. Därav är det viktigt att testa produkter mot hagelkollisioner under produktutvecklingsprocessen, för att reducera antalet skadade produkter och kostnader. Detta examensarbete innehåller olika koncept på testriggar som simulerar hagel, med fokus på ett slutgiltigt koncept. Rapporten innehåller en simuleringsmodell av testriggen, samt en fysisk implementering av den för jämförelse och validering. Ytterliggare experiment och statistisk analys innefattas för att kunna dra slutsatser om riggens nogrannhetoch konsekventhet i föhållande till realistiska hagelstormar. Resultatet visar att simuleringen motsvarar testriggens beteende, vilket är önskvärt. Den fysiska implementationen av riggen ger ett noggrant och konsekvent resultat för medelstora hagelprojektiler, däremot fås större variationer för hagelprojektiler som förekommer i  starkare stormar.

Objectif : La perception de l’effort (PE) est utilisée dans la prescription et la supervision d’exercice lors de tâches locomotrices et de résistance. Néanmoins, son utilisation pour prescrire et superviser l’exercice lors de tâches motrices des membres supérieurs reste incertaine. Cette étude vise à tester ces possibilités. Méthodes : Quarante participants se sont portés volontaires. Dans l’expérience 1, quatre intensités de PE ont été utilisées pour prescrire l’exercice dans une version modifiée du Test du Box and Block (TBB) et d’une tâche de pointage. La possibilité de superviser l’exercice a été étudiée en imposant trois niveaux de difficultés via un tempo ou un poids et en mesurant les changements de PE associés. L’expérience 2 réplique la possibilité de prescrire l’exercice avec l’intensité de la PE et étudie les effets de l’ajout d’un poids sur l’avant-bras dominant sur la performance et la PE au cours de la version standardisée du TBB. L’activité musculaire, les fréquences cardiaque et respiratoire ont été mesurées. Résultats : Dans l’expérience 1, l’augmentation de l’intensité de la PE pour prescrire l’exercice a induit une augmentation de la performance et l’augmentation de la difficulté des tâches a augmenté la PE du participant. Dans l’expérience 2, la possibilité d’utiliser la PE pour prescrire l’intensité de l’exercice a été répliquée. La réalisation du TBB avec un poids additionnel révèle un maintien de la performance au prix d’une PE plus élevée. Dans les deux expériences, l’activité musculaire constitue le meilleur corrélat physiologique de la PE. Conclusion : Nos résultats suggèrent que la PE est un outil efficace pour prescrire et superviser l’exercice au cours de tâches motrices des membres supérieurs. / Purpose: While the perception of effort (PE) is widely used to prescribe and monitor exercise during locomotor and resistance tasks, its use to prescribe and monitor exercise during upper-limb motor tasks remains unclear. This study aimed to test these possibilities. Methods: Forty participants volunteered in two experiments. In experiment 1, by using a modified version of the box and block test (BBT) and a pointing task, four PE intensities were used to prescribe the exercise. The possibility of monitoring the exercise was investigated during these tests by monitoring changes in the rating of PE in response to three task difficulties manipulated with different movement tempo and weights added on the exercising forearm. Experiment 2 replicated the possibility of prescribing the exercise with the PE intensity during the BBT and explored the impact of adding weight on the exercising forearm on performance and PE during the standardized version of the BBT. Muscle activation, heart rate and respiratory frequencies were recorded. Results: In experiment 1, increasing the PE intensity to prescribe the exercise induced an increased performance between each intensity. Increasing task difficulty with higher movement tempo and adding weight on the forearm increased the rating of PE. Experiment 2 replicated the possibility to use PE intensity for exercise prescription during the BBT. When completing the BBT with an additional weight on the forearm, performance was maintained at a cost of a higher PE. In both experiments, muscle activation was the best physiological marker of PE. Conclusion: Our results suggest that PE is an efficient tool to prescribe and monitor exercise during upper-limb motor tasks.

La grossesse est une période importante dans la vie d’une femme. Celle-ci va subir différents changements (hormonaux et cliniques) et différentes adaptations (neuromécaniques) qui peuvent contribuer au développement de douleurs dans les régions lombaire et pelvienne, aussi appelées douleurs lombo-pelviennes. Cette thèse vise à déterminer quelle est la contribution des facteurs hormonaux, neuromécaniques et cliniques qui contribuent au développement et à l'évolution des douleurs lombo-pelviennes chez la femme enceinte pour éventuellement déterminer quelles sont les approches à adopter en matière de prise en charge de ces douleurs. À l’aide de quatre études (revue intégrative de la littérature, revue narrative, étude de cohorte et étude de faisabilité contrôlée et randomisée), cette thèse a permis de comparer la littérature actuelle avec de nouvelles études et de mettre en lumière les manques encore présents en lien avec ce sujet. La revue intégrative de la littérature a permis de constater que la relaxine (l’hormone la plus étudiée en comparaison à l’oestrogène et la progestérone) ne semble pas être associée au développement ni à l’évolution des douleurs lombo-pelviennes chez les femmes enceintes. La revue narrative présente les changements hormonaux et biomécaniques ainsi que les adaptations neuromusculaires liées à la grossesse qui pourraient jouer un rôle dans le développement des douleurs lombo-pelviennes pendant la grossesse. L’étude de cohorte a montré une augmentation de l'intensité des douleurs lombo-pelviennes et de l'incapacité physique, une augmentation du risque de mauvais pronostic pour la douleur ainsi qu’une diminution du catastrophisme lié à la douleur au fil de la grossesse. Les résultats ont aussi montré une corrélation entre l'incapacité physique et les niveaux d'oestrogènes (premier-deuxième trimestre), ainsi qu'une corrélation entre les niveaux d'oestrogènes et l'intensité de la douleur diurne (deuxième-troisième trimestre). L’étude de faisabilité contrôlée et randomisée a été réalisée auprès de 32 femmes enceintes recrutées sur une période de 14 mois. Parmi elles, 26 (11 dans le groupe d'intervention et 15 dans le groupe contrôle) ont participé à la visite post-intervention (taux de rétention de 81,3 %). Le taux d'observance était similaire pour les séances d'exercices supervisées et non supervisées, bien que l'acceptabilité fût meilleure pour les séances supervisées par rapport aux séances non supervisées. À la rencontre pré-intervention, les caractéristiques des participantes étaient similaires entre les deux groupes, sauf pour le niveau d'éducation (plus élevé dans le groupe contrôle). Les résultats préliminaires n'ont montré aucune différence significative dans la fréquence, l'intensité et l'incapacité physique associées aux DLP entre les groupes, bien que des tendances prometteuses aient été observées. Cette thèse examine les changements hormonaux, cliniques, biomécaniques et les adaptations neuromusculaires chez les femmes enceintes souffrant de douleurs lombo-pelviennes. Les résultats montrent qu’un programme d'exercices de contrôle moteur est sûr et faisable avec quelques ajustements, mais que la stabilité de la région lombo-pelvienne demeure complexe et incertaine en raison des variations hormonales et des adaptations neuromécaniques pendant la grossesse. Bien que l'efficacité de l'intervention n'ait pas été statistiquement démontrée, nos résultats ont montré la faisabilité d’une éventuelle étude contrôlée et randomisée à plus grande échelle. Cette thèse identifie également des aspects à considérer pour les futures études visant à améliorer la prise en charge des femmes enceintes souffrant de douleurs lombo-pelviennes pendant la grossesse. / Pregnancy is an important period in a woman's life. Pregnant women will undergo different changes (hormonal and clinical) and adaptations (neuromechanical) that can contribute to the development of pain in the lumbar and pelvic region, also known as lumbopelvic pain. This thesis aims to determine the contribution of hormonal, neuromechanical, and clinical factors that contribute to the development and evolution of lumbopelvic pain in pregnant women, to eventually determine which approaches should be adopted in terms of managing these pains. Through four studies (an integrative literature review, a narrative review, a cohort study, and a controlled and randomized feasibility study), it was possible to compare current literature with new studies and highlight the gaps still present in this field. The integrative literature review showed that relaxin (the hormone most studied in comparison to estrogen and progesterone) does not seem to be associated with the development or evolution of lumbopelvic pain in pregnant women. The narrative review presents the hormonal and biomechanical changes as well as the neuromuscular adaptations related to pregnancy that could play a role in the development of lumbopelvic pain during pregnancy. The cohort study showed an increase in the intensity of lumbopelvic pain and disability, an increase in the risk of poor prognosis for pain, as well as a decrease in pain catastrophizing over the course of pregnancy. The results also showed a correlation between disability and estrogen levels (first second trimester), as well as a correlation between estrogen levels and the diurnal lumbopelvic pain intensity (second third trimester). The controlled and randomized feasibility study was conducted on 32 pregnant women recruited over a period of 14 months. Among them, 26 (11 in the intervention group and 15 in the control group) participated in the post-intervention visit (retention rate of 81.3%). Adherence rates were similar for supervised and unsupervised exercise sessions, although acceptability was better for supervised sessions compared to unsupervised sessions. At the pre-intervention meeting, participant characteristics were similar between the two groups, except for education level (higher in the control group). Preliminary results showed no significant differences in frequency, intensity, and disability associated with lumbopelvic pain between the groups, although promising trends were observed. This thesis examines hormonal, clinical, biomechanical changes and neuromuscular adaptations in pregnant women with lumbopelvic pain. The results show that a motor control exercise program is safe and feasible with some adjustments, but the stability of the lumbo-pelvic region remains complex and uncertain due to hormonal variations and neuromechanical adaptations during pregnancy. Although the effectiveness of the intervention has not been statistically proven, results suggest that its efficacy could potentially be demonstrated through a larger randomized controlled trial. This thesis also identifies aspects to consider for future studies aimed at improving the management of pregnant women with lumbopelvic pain during pregnancy.

Title: Evaluation of postural stability of athletes - a literature review Objectives: Thesis will address retrieval processing rating Dynamic Postural Stability of athletes . Compares analysis or results of research or investigations of different laborers working with this theme. It also mentions tests and machines used in clinical practice. It also investigates in what sports was postural stability tested and how or with what results. The most advanced, currently the most recognized dynamic posturography with impartial value is EquiTest device from NeuroCom. Therefore, the practical part focuses primarily on the results of examination of this device and make statistics about that. Methods: The diploma thesis has descriptive and analytical character. It is elaborate as a literary review . Results: The study includes 142 studies, of which only 11 concern the assessment of postural stability of athletes. Sports disciplines include tennis, football, baseball, tai-chi, taekwondo, gymnastics, basketball, softball. Entire EquiTest testing battery (which contains 7 test in total - Sensory Organization Test, Motor Coordination and Control Test, Adaptation Test, Unilateral Stance Test, Limits Of Stability Test, Rhytmics Weight Shift, Weight Bearing Squat) is almost never used in assessments although it's a...

Networks of interneurons within the spinal cord coordinate the rhythmic activation of muscles during locomotion. These networks are subject to extensive neuromodulation, ensuring appropriate behavioural output. Astrocytes are proposed to detect neuronal activity via Gαq-linked G-protein coupled receptors and to secrete neuromodulators in response. However, there is currently a paucity of evidence that astrocytic information processing of this kind is important in behaviour. Here, it is shown that protease-activated receptor-1 (PAR1), a Gαq-linked receptor, is preferentially expressed by glia in the spinal cords of postnatal mice. During ongoing locomotor-related network activity in isolated spinal cords, PAR1 activation stimulates release of adenosine triphosphate (ATP), which is hydrolysed to adenosine extracellularly. Adenosine then activates A1 receptors to reduce the frequency of locomotor-related bursting recorded from ventral roots. This entails inhibition of D1 dopamine receptors, activation of which enhances burst frequency. The effect of A1 blockade scales with network activity, consistent with activity-dependent production of adenosine by glia. Astrocytes also regulate activity by controlling the availability of D-serine or glycine, both of which act as co-agonists of glutamate at N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs). The importance of NMDAR regulation for locomotor-related activity is demonstrated by blockade of NMDARs, which reduces burst frequency and amplitude. Bath-applied D-serine increases the frequency of locomotor-related bursting but not intense synchronous bursting produced by blockade of inhibitory transmission, implying activity-dependent regulation of co-agonist availability. Depletion of endogenous D-serine increases the frequency of locomotor-related but not synchronous bursting, indicating that D-serine is required at a subset of NMDARs expressed by inhibitory interneurons. Blockade of the astrocytic glycine transporter GlyT1 increases the frequency of locomotor-related activity, but application of glycine has no effect, indicating that GlyT1 regulates glycine at excitatory synapses. These results indicate that glia play an important role in regulating the output of spinal locomotor networks.

Die Bewegungs-kontrollstrategien kontextabhängig und abhängig von unterschiedlichen Kriterien ausgewählt werden. Einerseits ist die Stabilität in den Bewegungszuständen wie der Fortbewegung ausschlaggebend für die ungestörte Ausführung bestimmter Handlungen und erfordert eine effektive Steuerung durch das zentrale Nervensystem. Andererseits wird die Bewegungsstrategieauswahl durch das zentrale Nervensystem dadurch bestimmt, dass die Energiekosten minimiert werden soll. Beide Konzepte (d.h. die Aufrechterhaltung der Stabilität und die Energiekostenminimierung) spielen eine fundamentale Rolle bei der Frage, warum sich Menschen so bewegen, wie sie es tun. Unklar ist dabei allerdings, auf welche Weise das zentrale Nervensystem beide Prinzipien gegeneinander gewichtet. In den letzten 20 Jahren haben uns wissenschaftliche Konzepte wie die Chaostheorie oder die Theorie komplexer Systeme eine neue Herangehensweise an diese Fragen ermöglicht. Diese Arbeit untersucht die dynamische Stabilität menschlicher Fortbewegung mit Hilfe des Konzepts der Ljapunowanalyse. Als erstes wird eine methodologische Untersuchung der Verlässlichkeit des maximalen Ljapunowexponenten beim Gehen und Laufen durchgeführt (Kapitel 2). Danach wird verglichen zwischen dem Laufen unter normalen Umständen und dem darauffolgenden Laufen ohne Schuhe, wobei letzteres eine Abnahme der Stabilität nach dem Übergang zu den neuen Umständen zur Folge hat (Kapitel 3). In der letzten Untersuchung wurde ein unterschiedlich langes Training zur Verbesserung der Laufenergetik durchgeführt, in einer Gruppe nur über einen kurzen und in einer anderen Gruppe über einen etwas längeren Zeitraum (Kapitel 4). Die Ergebnisse zeigen, dass Bewegungskontrollfehler für die Energiekosten beim Laufen eine Rolle spielen können, und legen somit eine flexible Priorisierung der Bewegungskontrolle nahe. / Motor control strategies are chosen in a context dependent manner, based on different criteria. On the one hand stability in dynamic conditions such as locomotion, is crucial to uninterrupted task execution and requires effective regulation by the central nervous system. On the other, minimization of the energetic cost of transport is instrumental in choosing the locomotion strategy by the central nervous system. Both these concepts, (i.e. maintaining stability and optimization of energetic cost of locomotion) have a fundamental role on how and why humans move in the way they do. However, how the human central nervous system prioritizes between the different goals is unknown. In the last 20 years, ideas from scientific paradigms such as chaos theory and complex systems have given us novel tools to approach these questions. The current thesis examines the dynamic stability during human locomotion under such an approach using the concept of Lyapunov analysis. At first a methodological examination of the reliability of the maximum Lyapunov exponent in walking and running has been conducted (chapter 2). Afterwards, an examination between the habitual running condition and after removal of footwear was conducted, exhibiting a decrease in stability following the acute transition to the new condition (chapter 3). In the last study, a training intervention aiming at improvements in running energetics was performed using a short-term and a long-term intervention group (chapter 4). The results evidence that motor control errors can have a role in the energy cost of running and thus, a flexible prioritization of the motor control output.

La contribution relative des différentes entrées sensorielles dans le contrôle postural a souvent été étudiée dans le cadre de la posture érigée fondamentale. L’objectif de nos travaux a été de déterminer cette contribution dans deux postures relativement proches dans leur configuration : l’appui tendu renversé (ATR) et la verticale inversée (VI) en milieu aquatique. Si la vision est souvent considérée comme information principale dans le contrôle postural de la station érigée, la configuration structurelle (champ visuel restreint en ATR, immersion de l’œil en VI) de ces deux postures laisse imaginer un fonctionnement différent. La perturbation des différents capteurs sensoriels impliqués dans le contrôle postural a permis d’observer la réorganisation mise en place par le système nerveux central (SNC) pour y remédier. De plus la prise en compte d’un facteur perceptif comme la dépendance au champ visuel nous a paru être un élément pertinent pour tenter d’observer d’éventuelles différences interindividuelles dans les comportements des sujets. La perturbation du contrôle postural a été évaluée au travers d’une analyse cinématique et d’une analyse stabilométrique de l’ATR (analyse classique et non-linéaire). Les résultats de ces analyses laissent entrevoir des différences de stratégie entre les sujets dépendants et indépendants au champ visuel dans le contrôle de l’appui tendu renversé, ce qui ne semble pas être le cas en verticale inversée / The relative contribution of the different sensory inputs in erect postural control has often been studied. The aim of this work is to determine this contribution in two positions relatively close in their configuration: the handstand and the upside-down posture in water. If vision is often considered as the main information in postural control, the structural configuration (restricted visual field in handstand, eye’s immersion in upside-down posture) of these two postures lets imagine a different operation. Disruption of sensory receptors involved in postural control has allowed observing the reorganization implemented by the central nervous system (CNS). In addition, the visual field dependence appeared to be a relevant factor to observe interindividual behavioral differences. Disturbance of postural control was assessed through a kinematic analysis and a stabilometric analysis of the handstand (classical analysis and non-linear analysis). Results of these analyzes suggest different strategy according to visual field dependence in the control of the handstand, which does not seem to be the case in upside-down posture