Measuring verticality perception after stroke: Why and how?

SummaryAbout 80 papers dealing with verticality after stroke have been published in the last 20 years. Here we reviewed the reasons and findings that explain why measuring verticality perception after stroke is interesting. Research on verticality perception after stroke has contributed to improve the knowledge on brain mechanisms, which build up and update a sense of verticality. Preliminary research using modern techniques of brain imaging has shown that the posterior lateral thalamus and the parietal insular cortex are areas of interest for this internal model of verticality. How they interact and are critical remains to be investigated. From a clinical standpoint, it has now been clearly established that biases in verticality perception are frequent after a stroke, causing postural disorders. Measuring the postural vertical with the wheel paradigm has allowed elucidating the mechanisms of lateropulsion, leading or not to a pushing. Schematically, patients with a hemispheric stroke align their erect posture with an erroneous reference of verticality, tilted to the side opposite the lesion. In patients with a brainstem stroke lateropulsion is usually ipsilesional, and results rather from a pathological asymmetry of tone, through vestibulo-spinal mechanisms. These evolutions of concepts and measurement standards of verticality representation should guide the emergence of rehabilitation programs specifically dedicated to the sense of verticality after stroke. Indeed, several pilot studies using appropriate somatosensory stimulation suggest the possibility to recalibrate the internal model of verticality biased by the stroke, and to improve uprightness. Vestibular stimulations seem to be less relevant and efficient.

RésuméEnviron 80 articles ont été publiés sur la notion de verticalité après l’accident vasculaire cérébral (AVC) au cours de ces 20 dernières années. Ici nous analysons cette littérature en posant les questions suivantes : pourquoi et comment évaluer la perception de la verticale après AVC ? Les recherches sur la perception de la verticale après AVC ont contribué à faire progresser les connaissances sur les mécanismes cérébraux qui sous-tendent la construction et la mise à jour d’un sens de verticalité. Les premières études ayant utilisé les techniques modernes d’analyse de l’imagerie cérébrale ont montré que le thalamus postérolatéral et le cortex pariéto-insulaire sont des zones d’intérêt pour le modèle interne de verticalité. Ces zones sont-elles critiques ? Quelles sont leurs interactions ? Ces questions demeurent ouvertes. D’un point de vue clinique, la grande fréquence des biais de perception de verticalité après AVC hémisphérique est maintenant bien établie. La mesure de la verticale posturale par le wheel paradigm a permis d’élucider le mécanisme de la latéropulsion et du comportement pusher. Schématiquement les patients avec une lésion hémisphérique alignent leur posture érigée sur une référence de verticalité erronée, inclinée du côté opposé à la latéropulsion. Chez les patients avec AVC du tronc cérébral, la latéropulsion est généralement ipsilésionnelle et résulte plutôt d’une asymétrie de tonus liée à des mécanismes vestibulo-spinaux. Ces évolutions de concept et de mesures de la représentation de la verticale devraient permettre d’émerger et guider des programmes de rééducation spécifiquement dédiés au sens de verticalité après AVC. Plusieurs études pilotes utilisant des stimulations somesthésiques appropriées suggèrent la possibilité de moduler les modèles internes de verticalité biaisés par l’AVC et, ainsi, d’améliorer transitoirement la posture érigée. Les stimulations vestibulaires semblent moins pertinentes et efficientes.