Stroke contributes significantly to the incidence of motor and cognitive impairments which in turn impact motor learning abilities. Upper limb (UL) motor recovery can be attributed to plasticity mechanisms which are thought to be engaged by rehabilitation interventions focussing on motor learning principles. Factors identified to optimize post-stroke motor recovery and learning include practice intensity, variable- and task-specific practice and motivation, environment of task-practice and provision of feedback. Feedback is sensory information provided either during or following task performance. Feedback provision has been suggested as beneficial for improving motor recovery after a stroke. However, the role of extrinsic feedback on motor learning of UL tasks post stroke is less clear. The global aim of this thesis was to examine the role of extrinsic feedback on motor learning of the UL in stroke. The thesis includes 4 manuscripts: 1 review paper and 3 experimental studies. The 1st manuscript systematically examines the role of extrinsic feedback on implicit motor learning after stroke for UL movements. The main finding was that provision of feedback is useful for individuals with UL hemiparesis post stroke to implicitly learn UL tasks with both sides and improve motor recovery. The 2nd manuscript was a retrospective study of UL movement kinematics describing movement quality while performing pointing and RTG tasks in relationship to clinical performance. Study objective was to estimate the concurrent and discriminate validity of movement pattern kinematic measures for both tasks. All movement pattern kinematic variables were found to be valid outcomes of UL motor impairment and can be used as outcomes in studies involving feedback provision. The majority of the variance in FMA scores was explained by trunk displacement for both tasks, which was the only variable that distinguished between levels of motor impairment severity. Participants with mild levels of UL hemiparesis used 33-300% more trunk displacement compared to controls performing similar tasks. The objective of the 3rd study was to evaluate the effects of feedback provision through the medium of a virtual reality environment (VE) compared to feedback provided in the real world physical environment (PE). Thirty two individuals with stroke were randomized to practice 72 pointing movements daily in either the VE or PE for 12 sessions. Participants in both groups were provided with feedback-terminal KR on error and speed and concurrent KP on trunk displacement. Assessments were carried out before, immediately after and at 3mos after task practice. VE group participants improved joint ranges of motion and increased scores on clinically measured arm use and reaching ability. The PE group improved clinical reaching ability, but also had greater trunk movement. Results suggest that there is an additional value in using VEs as media to provide feedback to enhance UL motor learning outcomes and recovery in chronic stroke.The 4th manuscript addresses the objective of whether and to what extent cognitive impairments in the chronic stage post-stroke are associated with the ability to use feedback for improving UL motor performance and movement patterns. Data from 24 participants were analyzed. Participants training in the VE tended to make faster movements and improved more in movement pattern outcomes compared to those training in the PE. PE and VE group changes were related to memory and problem solving ability. The majority of the variance in outcomes immediately after practice and at retention was explained by single factors or by a combination of memory, problem solving, mental flexibility, attention and depression. Results of this thesis suggest that task practice with feedback and attention to movement quality and presence of cognitive deficits may help ensure better motor learning outcomes related to recovery of UL post-stroke / Certaines déficiences motrices et cognitives peuvent persister suite à un accident vasculaire cérébral (AVC) et avoir un impact sur les habiletés d'apprentissage moteur. La récupération motrice du membre supérieur (MS) peut être attribuée aux mécanismes de plasticité qui seront impliqués dans diverses interventions basées sur les principes d'apprentissage moteur. Les facteurs été identifiés comme étant importants pour optimiser la récupération et de l'apprentissage moteur suite à un AVC sont l'intensité, la spécificité, la motivation, l'environnement et la rétroaction. La rétroaction consiste en des informations données pendant ou après l'exécution de la tâche. Cependant, le rôle de la rétroaction extrinsèque sur l'apprentissage moteur des MS suite à un AVC est moins clair. Le but de cette thèse était d'examiner le rôle de la rétroaction extrinsèque sur l'apprentissage moteur du MS suite à un AVC. Quatre papiers ont été inclus : une revue de la littérature et 3 études expérimentales. Le premier papier consiste en une revue systématique de la littérature documentant le rôle de la rétroaction extrinsèque sur l'apprentissage moteur des MS suite à un AVC. Les résultats suggèrent que la rétroaction est utile pour permettre aux individus présentant une hémiparésie du MS suite à un AVC d'améliorer la capacité motrice des deux membres supérieurs. Le 2ième papier est une étude rétrospective sur la cinématique du MS qui décrit la relation entre la qualité du mouvement et la performance clinique. L'objectif était de vérifier la validité concurrente et discriminante de la cinématique pour les tâches de pointage et d'atteinte avec préhension. Toutes les variables cinématiques étaient valides et peuvent être utilisées dans les études avec une rétroaction. Les participants avec une hémiparésie légère au MS utilise de 33-300% plus le déplacement du tronc que les participants sains. L'objectif de la troisième étude consistait à comparer les effets d'une rétroaction dans un environnement virtuel (ER) comparativement à un environnement physique (EP). 32 individus ayant subi un AVC ont effectués 72 mouvements de pointage par jour dans un ER ou dans un EP sur 12 sessions. Tous les participants ont pu bénéficier d'une rétroaction à la fin de la session sur la précision et la vitesse ainsi qu'une rétroaction sur le déplacement du tronc durant la tâche. Une amélioration de l'amplitude articulaire a été constatée dans l'EV permettant d'augmenter le pointage à la mesure clinique de l'utilisation du bras, ainsi qu'à la tâche d'atteinte. Les participants entrainés dans l'EP ont amélioré la tâche d'atteinte et une plus grande compensation du tronc. Les résultats de cette étude suggèrent que l'utilisation d'un EV avec rétroaction permet d'améliorer l'apprentissage et la récupération motrice du MS suite à un AVC. L'objectif du dernier papier consistait à déterminer si la présence de déficiences cognitives est associée à l'habileté d'utiliser une rétroaction dans le but d'améliorer la performance motrice. Les participants entrainés dans l'EV ont démontré une tendance à effectuer des mouvements plus rapides et ont amélioré davantage leur patron de mouvement que les individus entrainés dans l'EP. Les changements obtenus dans les deux groupes (24 participants) étaient reliés à la mémoire et aux habiletés de résolution de problèmes. Une importante proportion de la variance au niveau des variables cinématiques mesurées immédiatement et 3 mois après la pratique était expliquée par un ou plusieurs facteurs : la mémoire, l'habileté à résoudre des problèmes, la flexibilité mentale, l'attention et la dépression. Les résultats de cette thèse suggèrent que la pratique d'une tâche en présence d'une rétroaction appropriée et une attention particulière à la qualité du mouvement, en présence de déficits cognitifs pourraient résulter en un meilleur apprentissage moteur lié à une meilleure récupération des MS suite à un AVC.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119429 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Subramanian, Sandeep |
| Contributors | Mindy Levin (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (School of Physical & Occupational Therapy) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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