Sciences & Techniques: Comment le cerveau commande le bon geste ?

« moment de faire en sorte que le mouvement exécuté soit aussi conforme que possible à la demande de l'environnement.

Avant mêmeque l'autorégulation sensorielle contribue aux corrections ultimes au cours du mouvement, un ensemble d'ajustements préparatoires vaintervenir.

Il va modifier, affiner et déjà adapter les opérations les plus précoces de l'organisation motrice en fonction des informationsdisponibles. Donc, les messages de commande émis par le cortex moteur sont eux-mêmes déclenchés par d'autres messages.

Ces signauxarrivent au cortex moteur en provenance d'autres aires corticales, mais aussi de structures sous-corticales, comme les ganglions dela base ou le cervelet.

Ces structures envoient alors des messages au cortex moteur via une structure de relais également sous-corticale : le thalamus.

Comment ces différents signaux corticaux et sous-corticaux collaborent-ils pour élaborer les messagesenvoyés par le cortex moteur vers la moelle épinière et, de là, vers les muscles? En 1875, le neurologue John Hughlings Jackson proposa une organisation hiérarchique du cerveau en trois niveaux.

Dans cetteorganisation, le cortex moteur, avec son accès direct à la moelle épinière, ne se situe qu'à un niveau moyen : il est soumis auxinfluences des régions du cerveau d'ordre supérieur.

Ce concept est aujourd'hui largement accepté.

De nombreuses observationsmodernes viennent en effet renforcer l'idée d'une position intermédiaire du cortex moteur, bien qu'une simple organisation fonctionnellehiérarchique du cerveau soit, de nos jours, contestée.

A l'époque de Hughlings Jackson, cette hypothèse sur l'implication du cerveaudans la genèse d'un acte moteur ne faisait pas l'unanimité chez les scientifiques. Deux opinions diamétralement opposées ont ensuite vu le jour au début du XXe siècle.

Pour le neurologue David Ferrier et sescollègues le cortex moteur était le seul endroit responsable de " l'organisation et l'initiation du mouvement volontaire ".

En revanche, pour Charles Sherrington, le père de la neurophysiologie moderne, et ses collègues, ces aires corticales n'étaient que le " point dedépart " et non le " centre des mouvements ".

Hughlings Jackson l'avait déjà prédit sur la base de l'observation de patients épileptiquesayant une pathologie cérébrale. la perception et l'interprétation L'étude de la motricité resta longtemps tributaire de contraintes méthodologiques et techniques quilimitaient l'exploration fonctionnelle des structures nerveuses centrales.

Puis, le développement detechniques sophistiquées d'enregistrement de l'activité bioélectrique des cellules nerveuses pendant lapréparation et l'exécution du mouvement a permis d'étudier en détail les processus centraux.

Dans lesannées 60, le neurophysiologiste Edward V.

Evarts fut le premier à utiliser cette technique, qui changeaittout.

La question qui se posait était la suivante : lorsqu'un changement rapide dans notre environnementexige d'entreprendre une action particulière, comment le système nerveux central organise-t-il cette action pour produire un comportement adapté? Les travaux de psychologie cognitive ont permis d'identifier trois opérations de traitement, successivement menées dès la perceptionet l'interprétation du signal.

La première est de sélectionner, dans un répertoire de réponses possibles, celle qui est adaptée à lasituation.

Cette réponse est déterminée de façon globale et symbolique.

Elle ne définit pas un effecteur particulier, mais plutôt un butcomportemental, une cible à atteindre. La deuxième opération consiste donc à définir les caractéristiques de la réponse sélectionnée.

Au cours de cette opération deplanification, ou programmation du mouvement, est définie une séquence de contractions musculaires nécessaire pour réaliser laréponse choisie.

La troisième opération consiste à exécuter le mouvement.

C'est elle qui est à l'origine de l'activation des circuits decommande de la musculature, responsable de la mécanique observable du geste. Pour illustrer la différence entre la sélection de la réponse et la planification du mouvement, prenons l'exemple déjà décrit : voyant unverre d'eau, vous voulez le saisir.

Il s'agit donc de la sélection de la réponse où rien n'est jusqu'alors spécifié.

Mais connaissant ou nonla fragilité du verre, sachant ou non que l'eau est bouillante, voyant ou non arriver l'enfant, vous effectuerez le mouvement trèsdifféremment.

La distinction entre la première et la seconde opérations, c'est-à-dire entre la sélection et la planification du mouvement,a déjà été évoquée au siècle dernier par Hughlings Jackson. Cet auteur avait adopté une classification des mouvements selon leur degré d'automaticité.

Hughlings Jackson décrit un patient qui nepouvait bouger ni la langue ni le visage lorsqu'on le lui demandait, mais était capable de le faire en mangeant.

Il était donc incapabled'exécuter intentionnellement un mouvement qu'il pouvait très bien réaliser de façon automatique.

Ces différentes catégories, du plusautomatique au plus volontaire, reflètent une évolution des centres nerveux vers un niveau de complexité de plus en plus grand. le temps de réaction L'acte moteur présente donc deux propriétés fondamentales.

D'un côté, il est le résultat d'une planification élaborée.

De l'autre, il estl'objet d'une régulation permanente afin de rester conforme à la demande de l'environnement.

Les recherches menées en psychologiecognitive et en neurosciences s'efforcent d'élucider cette apparente contradiction.

Pour l'essentiel, on utilise un protocole expérimentaldans lequel on demande de répondre à un stimulus sensoriel par l'exécution d'un mouvement particulier, puis on mesure le temps quis'écoule entre l'apparition de ce stimulus et le début du mouvement.

On appelle ce temps écoulé le " temps de réaction ".

Ce typed'expériences permet de tirer des conclusions sur le temps minimum nécessaire pour déclencher une activité motrice en réponse àune stimulation sensorielle.. »