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La musique pour traiter la maladie de Parkinson

Musique et maladie de parkinson

“We listen to music with our muscles” (Nietzsche, cité dans Sacks, 2006)

Qui n’a jamais, machinalement, hocher la tête, taper du pied ou encore jouer des mains à l’écoute d’une musique ? (1)

Et pour cause, cette capacité à synchroniser ses mouvements sur un rythme auditif est une capacité commune à l’ensemble des êtres humains. (2)

Aussi appelée synchronisation audio-motrice, elle s’observe dès l’âge de 2 ans et de manière plus précise à l’âge de 6-7 ans. (3,4,5)

Cette capacité de synchronisation met en exergue le lien étroit entre l’aire motrice et l’aire auditive du cerveau.

En effet, l’écoute d’un rythme musical sans bouger active des régions cérébrales impliquées dans le mouvement du fait de leur proximité géographique dans le cerveau. (6,7,8)

Outre l’aspect commun des mimiques rythmiques, cette synchronisation se passe également à un niveau plus profond de l’organisme et affecte différents organes du corps humain ainsi que la respiration. (9)

Récemment, il a été démontré que les effets de cette synchronisation permettent d’améliorer la condition des personnes atteintes de la maladie de Parkinson.

Copyright : BeatMove

Partant, cet article tentera de faire le point sur la maladie de Parkinson et de résumer les mécanismes de la synchronisation audio-motrice, puis mettra en avant ses bénéfices chez les personnes atteintes de cette maladie.

La maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative caractérisée par la destruction des neurones à dopamine de la substance noire mésencéphalique.

Ces neurones sont étroitement liés au contrôle du mouvement et, par conséquent, la maladie de Parkinson affecte le mouvement à plusieurs niveaux.

Les symptômes moteurs principaux de la maladie sont des tremblements, de la rigidité, de l’akinésie et des troubles posturaux. L’akinésie (difficulté d’initiation du mouvement) est également liée à une altération de l’amplitude (hypokinésie) et de la vitesse (bradykinésie).

De plus, des symptômes dits non-moteurs occupent une place importante dans cette maladie. Il s’agit notamment de troubles cognitifs, visuo-spatiaux et de perception de l’espace.

Touchant plus de 200 000 personnes en France et 6,3 millions de personnes dans le monde en moyenne autour de 58 ans, ses causes sont encore inconnues.

Bien que des traitements médicamenteux existent pour améliorer la qualité de vie des personnes malades, ils ne permettent pas d’en guérir et comportent de nombreux effets secondaires.

Afin d’optimiser la prise en charge médicamenteuse, de plus en plus de méthodes autour de la rééducation des mouvements sont mises en place.

Parmi ces méthodes, celle dite de l’indiçage auditif basée sur la synchronisation audio-motrice est en pleine expansion.

La musique comme traitement pour la maladie de Parkinson

Stabilisation des mouvements grâce au rythme

Pour débuter et mener une réflexion commune, il est intéressant de définir ce qu’est la synchronisation.

Celle-ci peut être définie comme « un ajustement des rythmes d’objets oscillants du à leur faible interaction ». (10)

Plus simplement, la synchronisation audio-motrice renvoie à la situation dans laquelle une personne adapte son mouvement sur les informations données par le rythme de la stimulation auditive externe. (11)

Partant, le mouvement va gagner en régularité en suivant le rythme imposé par la stimulation auditive, jusqu’à se synchroniser.

Cas du rythme simple – un métronome

Pour illustrer cela, Fink et ses collaborateurs ont réalisé une expérience mettant en évidence cette synchronisation audio-motrice dans un cas de rythme simple. (12)

Pour ce faire, ils ont demandé à des participants de synchroniser leurs flexions d’index avec le rythme d’un métronome.

La fréquence de battement du métronome était augmentée de 1,4 Hz à 3 Hz, par palier de 0,2 Hz.

Les résultats de l’expérience ont mis en exergue une augmentation de la stabilité à la fois spatiale et temporelle du mouvement, coïncidant avec le rythme du métronome (indiqués dans la figure ci-dessous (B.) par des rectangles noirs). (12)

A.    Schéma des conditions expérimentales. Les ovales représentent les doigts bougeant en phase et en antiphase avec le métronome simple. B. Représentation des trajectoires des doigts gauche et droit rythmés par le métronome simple (12).
A.    Schéma des conditions expérimentales. Les ovales représentent les doigts bougeant en phase et en antiphase avec le métronome simple. B. Représentation des trajectoires des doigts gauche et droit rythmés par le métronome simple (12).

Dans la situation présente, le battement du métronome sert d’indice pour le mouvement et permet res extensa la mise en place d’une synchronisation.

Ainsi, l’indice généré peut être considéré comme un point d’ancrage dans lequel le mouvement vient se coupler.

Ceci complète la caractérisation de la synchronisation audio-motrice, laquelle résulte d’un accrochage (fréquence et phase) entre la réponse motrice et le stimuli auditif.

De plus, cette expérience a démontré une transition significative de l’antiphase vers la phase, ce qui indique une amélioration de la stabilité globale. (12)

D’autres études pointent des résultats similaires. C’est le cas de celle de Byblow et ses collaborateurs autour de la tâche de pronation et de supination des poignets sur un rythme de métronome. (13,14)

Par conséquent, si cela s’applique dans le cas d’un rythme simple, qu’en est-il lors d’un rythme plus complexe ?

Cas du rythme complexe : un double métronome

Dans l’étude susmentionnée, Fink et ses collaborateurs ne se sont pas arrêtés au rythme simple. (12)

En effet, une tâche similaire à celle ci-dessus relatée a été effectuée mais avec deux métronomes.

La fréquence de battement du métronome était augmentée de 2,8 Hz à 6 Hz, par palier de 0,4 Hz.

A.    Schéma des conditions expérimentales. Les ovales représentent les doigts bougeant en phase et en antiphase avec le métronome double. B. Représentation des trajectoires des doigts gauche et droit rythmé par le métronome double. (12)
A.    Schéma des conditions expérimentales. Les ovales représentent les doigts bougeant en phase et en antiphase avec le métronome double. B. Représentation des trajectoires des doigts gauche et droit rythmé par le métronome double. (12)

Les résultats démontrent que le rythme complexe produit un effet supérieur sur la stabilité du mouvement. (12)

En effet, comme on peut l’observer sur les différents rectangles noirs, les trajectoires des doigts sont davantage symétriques. (12)

Cas du rythme complexe : la musique

Avec un rythme encore plus complexe comme la musique, les résultats sont de nouveau plus étonnants.

Une diminution plus importante de la variabilité temporelle entre le mouvement et la stimulation auditive a été établie, en comparaison avec un métronome. (15)  

La musique, composée de multiples périodicités et mélodies, permet d’obtenir une synchronisation audio-motrice plus forte. (15)

La personne peut alors se servir des indices donnés entre les « beats » afin de prévoir leur arrivée avec davantage de précision.

Ainsi, comme nous venons de le voir, une stimulation auditive permet d’améliorer la stabilité du mouvement de manière locale et globale sur des tâches simples. (12-15)

Mais qu’en est-il des tâches plus complexes ?

Effets de la musique sur la marche

Les effets stabilisants du rythme auditif et plus particulièrement de la musique s’opèrent aussi sur des patterns de mouvement plus complexes comme la marche ou la course.

Ce faisant, une diminution de la variabilité inter-pas est relevée lorsque les participants marchent de manière synchronisée avec un métronome simple. (16).

De même, est observée une diminution de la variabilité de la fréquence de foulée avec un métronome lors d’une tâche de course. (17)

Dès lors, la musique dans un but de rééducation a été de plus en plus étudiée et est désormais utilisée pour des personnes atteintes de maladies neurologiques, plus particulièrement de la maladie de Parkinson.

D’ailleurs, l’équipe de Thaut a noté une amélioration immédiate de la marche chez ces personnes. (18)

Cette amélioration se traduit notamment par une augmentation de la vitesse de marche, de l’amplitude ainsi que de la fréquence des pas. (19-21)

Fait intéressant, le stimuli auditif ici n’améliore pas uniquement le rythme de la locomotion mais bien celle-ci dans sa globalité.

En outre, l’ajout d’un stimuli auditif lors de la marche permet une amélioration forte de leur système locomoteur en diminuant l’akinésie, hypokinésie et la bradykinésie. (19-21)

Résumé schématique des effets de l'écoute musicale  sur l'amélioration de la marche des patients atteints de la maladie de Parkinson
Résumé schématique des effets de l’écoute musicale sur l’amélioration de la marche

Effets psychophysiques de la musique

Un autre aspect à prendre en compte sont les effets psychophysiques de la musique sur la motivation. (22,23)

Une équipe de chercheurs a exposé qu’écouter de la musique durant un effort permet d’en réduire la perception subjective jusqu’à 10%. (24)

En cela, la musique permet de diminuer la douleur, d’améliorer l’effort tout en distrayant les sensations de fatigue. (25)

Résumé schématique des effets psychophysiques de l'écoute musicale sur l'amélioration de la marche des patients atteints de la maladie de Parkinson
Résumé schématique des effets psychophysiques de l’écoute musicale sur l’amélioration de la marche

Une application d’auto-rééducation : BeatMove

Se basant sur les effets positifs de la synchronisation audio-motrice, une équipe de chercheurs a décidé de créer une application d’auto-rééducation pour les personnes atteintes de la maladie de Parkinson : BeatMove.

Copyright : BeatMove

Forte par son projet, BeatMove a fait l’objet du soutien de la Comission Européenne de 2013 à 2016 et est soutenue par divers acteurs tels que l’Université de Montpellier, Euromov, bpifrance, France Parkinson, le pôle sommeil ou encore axlr satt.

Comment ça fonctionne ?

Très simplement, le patient place deux petits capteurs à ses chevilles, télécharge l’application BeatMove, choisit les styles musicaux qu’il préfère (jazz, classique, rock, etc.), prend son smartphone et ses écouteurs. L’algorithme s’occupe du reste.

Durant la première minute de marche, l’algorithme de BeatMove caractérise les paramètres précis du pas du patient et sélectionne une musique adaptée.

Puis, il va adapter le rythme de la musique au rythme de la marche du patient. Cela n’est pratiquement pas perceptible à l’oreille car l’algorithme compresse ou dilate la musique de 10 à 20%.

Si le rythme de marche subit un changement trop important, l’application change automatiquement de titre.

Encore plus fort, l’intelligence artificielle contenue dans l’application permet d’anticiper certains mouvements parasites comme la montée de trottoirs et gère le rythme dans un escalier.

Enfin, l’application augmente progressivement sa cadence afin d’atteindre une vitesse de marche optimale pour le patient.

Grâce à la synchronisation audio-motrice, le patient augmente son rythme de marche tout en améliorant sa stabilité.

Ceci contrebalance en quelque sorte le cercle vicieux du déconditionnement de la maladie de Parkinson avec une marche très ralentie par peur de la chute. D’ailleurs, une étude menée en 2021 sur 40 patients révèle une diminution par deux des chutes, une augmentation de 20% de la vitesse de marche ainsi qu’une amélioration de la stabilisation de la marche. (26)

Témoignage

De plus, une large étude clinique réalisée sur près de 400 patients est actuellement en cours de réalisation. Elle tend à confirmer que ces effets bénéfiques sont liés à l’application et non à la reprise régulière de l’activité physique.

Pour aller plus loin, ci-contre un récent article très complet sur le sujet permet d’apprécier l’état de l’art le plus récent sur la question tout en proposant un modèle intégré et multi-échelle de cette synchronisation avec les applications dans le bien-être et la santé (27).

Pour des informations complémentaires sur BeatMove, ci-contre la page du projet Européen.

Conclusion

Pour conclure, nous avons étudié à travers cet article les effets bénéfiques de la synchronisation audio-motrice sur le mouvement.

Les études menées sur le sujet démontrent qu’un système de rééducation basé sur cette synchronisation améliore la condition de patients atteints de la maladie de Parkinson.

Enfin, les récentes avancées, telles que l’application BeatMove et ses premiers résultats, laissent penser que la rééducation du mouvement via la synchronisation audio-motrice pourra être déployée pour d’autres maladies neurologiques.

Pour d’autres articles, cliquez ici.

Axel Nierding
Axel Nierding
Etudiant en Doctorat

Références

  1. Leman, M., Moelants, D., Varewyck, M., Styns, F., van Noorden, L., & Martens, J. P. (2013). Activating and relaxing music entrains the speed of beat synchronized walking. PLoS ONE, 8 (7), e67932.
  2. Phillips-Silver, J., & Trainor, L. J. (2005). Feeling the beat: movement influences infant rhythm perception. Science, 308(5727), 1430.
  3. McAuley, J. D., Jones, M. R., Holub, S., Johnston, H. M., & Miller, N. S. (2006). The time of our lives: life span development of timing and event tracking. Journal of Experimental Psychology: General, 135(3), 348-367.
  4. Patel, A. D. (2006). Musical rhythm, linguistic rhythm, and human evolution. Music Perception, 24(1), 99-104.
  5. Repp, B. H. (2005). Sensorimotor synchronization: a review of the tapping literature. Psychonomic Bulletin and Review, 12(6), 969-992.
  6. Bengtsson, S. L., Ullén, F., Ehrsson, H. H., Hashimoto, T., Kito, T., Naito, E., Forssberg, H., & Sadato, N. (2008). Listening to rhythms activates motor and premotor cortices. Cortex, 45(1), 62-71.
  7. Grahn, J. A., & Rowe, J. B. (2009). Feeling the beat: premotor and striatal interactions in musicians and nonmusicians during beat perception. The Journal of Neuroscience, 29(23), 7540-7548.
  8. Zatorre, R. J., Chen, J. L., & Penhune, V. B. (2007). When the brain plays music: auditorymotor interactions in music perception and production. Nature Reviews. Neuroscience, 8(7), 547-558.
  9. Haas, F., Distenfeld, S., & Axen, K. (1986). Effects of perceived musical rhythm on respiratory pattern. Journal of Applied Physiology, 61(3), 1185-1191.
  10. Pikovsky, A., Rosenblum, M., & Kurths, J. (2001) Synchronization: a universal concept in nonlinear sciences. Cambridge Nonlinear Science Series 12, Cambridge: Cambridge University Press.
  11. Styns, F., van Noorden, L., Moelants, D., & Leman, M. (2007). Walking on music. Human Movement Science, 26(5), 769-785.
  12. Fink, P. W., Foo, P., Jirsa, V. K., & Kelso, J. A. S. (2000). Local and global stabilization of coordination by sensory information. Experimental Brain Research, 134(1), 9-20.
  13. Byblow, W. D., Carson, R. G., & Goodman, D. (1994). Expressions of asymmetries and anchoring in bimanual coordination. Human Movement Science, 13, 3-28.
  14. Jirsa, V. K., Fink, P., Foo, P., & Kelso, J. A. (2000). Parametric stabilization of biological coordination: a theoretical model. Journal of Biological Physics, 26(2), 85-112.
  15. Thaut, M. H., Rathburn, J. A., & Miller, R. A. (1997). Music versus metronome timekeeper in a rhythmic motor task. International Journal of Applied Mechanics, 5(1), 4-12.
  16. Sejdić, E., Fu, Y., Pak, A., Fairley, J. A., & Chau, T. (2012). The effects of rhythmic sensory cues on the temporal dynamics of human gait. PLoS One, 7(8), e43104.
  17. Bood, R. J., Nijssen, M., van der Kamp, J., & Roerdink, M. (2013). The power of auditorymotor synchronization in sports: enhancing running performance by coupling cadence with the right beat. PLoS One, 8(8), e70758.
  18. Thaut, M. H., McIntosh, G. C., Rice, R. R., Miller, R. A., Rathbun, J., & Brault, J. M. (1996). Rhythmic auditory stimulation in gait training for Parkinson’s disease patients. Movement Disorders, 11(2), 193-200.
  19. Hurt, C. P., Rice, R. R., McIntosh, G. C., & Thaut, M. H. (1998). Rhythmic auditory stimulation in gait training for patients with traumatic brain injury. Journal of Music Therapy, 35(4), 228 241.
  20. McIntosh, G. C., Brown, S. H., Rice, R. R., & Thaut, M. H. (1997). Rhythmic auditory-motor facilitation of gait patterns in patients with Parkinson’s disease. Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry, 62(1), 22-26.
  21. Thaut, M. H., McIntosh, G. C., & Rice, R. R. (1997). Rhythmic facilitation of gait training in hemiparetic stroke rehabilitation. Journal of the Neurological Sciences, 151(2), 207-212.
  22. Karageorghis, C. I., & Priest, D. L. (2012). Music in the exercise domain: a review and synthesis (Part I). International Review of Sport and Exercise Psychology, 5(1), 44-66.
  23. Karageorghis, C. I., & Priest, D. L. (2012). Music in the exercise domain: a review and synthesis (Part II). International Review of Sport and Exercise Psychology, 5(1), 67-84.
  24. Boutcher, S. H., & Trenske, M. (1990). The effects of sensory deprivation and music on perceived exertion and affect during exercise. Journal of Sport and Exercise Psychology, 12(2), 167-176.
  25. Karageorghis, C. I., & Terry, P. C. (1997). The psychological effects of music in sport and exercise: A review. Journal of Sport Behavior, 20, 54-68.
  26. Cochen De Cock, V., Dotov, D., Damm, L., Lacombe, S., Ihalainen, P., Picot, M. C., Galtier, F., Lebrun, C., Giordano, A., Driss, V., Geny, C., Garzo, A., Hernandez, E., Van Dyck, E., Leman, M., Villing, R., Bardy, B. G., & Dalla Bella, S. (2021). BeatWalk: Personalized Music-Based Gait Rehabilitation in Parkinson’s Disease. Frontiers in psychology, 12, 655121.
  27. Damm L, Varoqui D, De Cock VC, Bella SD, Bardy B, Why do we move to the beat? A multi-scale approach, from physical principles to brain dynamics, Neuroscience and Biobehavioral Reviews (2019), doi: https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2019.12.024
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