UE SC1 Apprentissage et adaptation des habiletés motrices

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1 Master 1 Sciences du Sport et du Mouvement Humain UE SC1 Apprentissage et adaptation des habiletés motrices 48H CM 12H TD contrôle terminal écrit (2H) contrôle continu (TD) 1

2 Présentation générale Apprentissage et processus cognitifs (B. Thon, 18H CM, 4H TD) Apprentissage : approche dynamique (P.G. Zanone, 18H CM, 4H TD) Apprentissage et relations perceptionaction (K. Fezzani, 12H CM, 4H TD) 2

3 Master 1 Sciences du Sport et du Mouvement Humain UE SC1 Apprentissage et adaptation des habiletés motrices cours de Bernard Thon Relations entre processus sensori-moteurs et processus cognitifs dans l apprentissage des habiletés motrices, la performance et la ré-adaptation PREMIERE PARTIE I) Introduction générale : cadre théorique II) Apprentissage et processus sensori-moteurs 3

4 plan I) Introduction générale : cadre théorique II) Apprentissage et processus sensori-moteurs III) Apprentissage et effort cognitif 1) organisation de la pratique et effort cognitif 2) traitement cognitif de l erreur et connaissance du résultat IV) Apprentissage et multimodalité des représentations 1) l apprentissage par observation 2) apprentissage et pratique mentale 3) image, langage et mouvement V) Apprentissage, conscience et processus attentionnels VI) Conclusions générales 4

5 Modèle général Mémoires Représentations Intentions Attention identification Contrôle Systèmes perceptifs localisation Prise de décision programmation Entrées sensorielles Commandes motrices effecteurs environnement 5

6 Introduction (2) Deux niveaux de fonctionnement : Sensori-moteur : contrôle du mouvement, boucles visuelles, kinesthésiques, etc Cognitif : représentations abstraites (langage, image), intentions, attention, raisonnement, etc 6

7 Le niveau sensori-moteur Modèles inspirés de la cybernétique Programme en boucle ouverte Contrôle en boucle fermée (Adams, 1971) Catégorisation des habiletés motrices : notion de schème moteur (Schmidt, 1975) 7

8 Modèle du schème moteur D après Schmidt (1975) Conditions initiales But à atteindre Contrôle Pro-actif en boucle ouverte Programme Moteur «schème moteur» Programme moteur généralisé + paramétrisation Conséquences Sensorielles (visuelles, kinesthésiques, etc) attendues Contrôle Retro-actif en boucle fermée Commandes Motrices Signal d erreur Comparateur Effecteurs (muscles, articulations) Récepteurs proprioceptifs Informations sensorielles proprioceptives Environnement Résultat Récepteurs extéroceptifs Information sensorielles extéroceptives Connaissance du Résultat Boucle d apprentissage Schmidt, R. A. (1975). A schema theory of discrete motor skill learning. Psychological Review, 82,

9 II) Apprentissage et processus sensori-moteurs Influence de la pratique sur les modalités du contrôle du mouvement : Hypothèse «classique» : avec la pratique, les informations visuelles interviennent de moins en moins dans le contrôle du mouvement, qui dépend de plus en plus des informations kinesthésiques (Fleishman & Rich, 1963; Schmidt, 1988) En début de pratique, le sujet ne dispose pas d une référence «kinesthésique» du mouvement correct : d où la nécessité d un contrôle visuel Progressivement, les informations kinesthésiques reçues pendant l exécution du mouvement sont mémorisées et peuvent ensuite servir de référence pour guider l exécution si les informations visuelles ne sont pas disponibles Fleishman, E. A., & Rich, S. (1963). Role of kinesthetic and spatial-visual abilities in perceptual-motor learning. Journal of Experimental Psychology, 66, Schmidt, R. A. (1988). Motor control and learning: Human Kinetics. Schmidt, R. A. (1993). Apprentissage moteur et performance: Vigot. 9

10 II) Apprentissage et processus sensori-moteurs Influence de la pratique sur les modalités du contrôle du mouvement : Hypothèse de la «spécificité de la pratique» : le sujet apprend à utiliser de plus en plus efficacement toutes les informations dont il/elle dispose. Le contrôle du mouvement devient de plus en plus spécifique de ces informations avec la pratique. (Proteau, 1991) La représentation du mouvement en mémoire intègre toutes les informations disponibles pendant la pratique; Un changement dans la configuration des informations disponibles perturbera l exécution du mouvement d autant plus que la pratique a été importante Proteau, L. (1991). On the specificity of learning and the role of visual information for movement control. In L. Proteau & D. Elliott (Eds.), Vision and Motor Control. Amsterdam: Elsevier. 10

11 II) Apprentissage et processus sensori-moteurs 3 types d approches: -Approche différentielle : comparaison de sujets présentant des différences dans les aptitudes à traiter les informations visuelles ou proprioceptives -Approche expérimentale : acquisition puis transfert par modification du contexte perceptif -Comparaison experts-novices dans des contexte perceptifs différents 11

12 L approche différentielle : Expérience de Fleishman et Rich (1963) X Dispositif expérimental : garder le contact entre le stylet et la cible en rotation en tournant les 2 manivelles. L une permet de déplacer le stylet Y selon l axe X, l autre selon l axe Y : nécessité d une coordination bimanuelle. Les sujets sont évalués par : -Un test de sensibilité kinesthésique (comparaison de poids différents) -Un test d orientation visuelle dans l espace 12

13 Résultats de Fleishman & Rich (1963) Les sujets qui présentent une «bonne» capacité visuelle spatiale sont avantagés en début de pratique Mais perdent cet avantage avec la pratique Les sujets qui présentent une «bonne» sensibilité kinesthésique ne sont pas avantagés en début de pratique Mais gagnent un avantage avec la pratique Conclusion : les informations visuelles sont privilégiées en début de pratique, puis sont délaissées, au cours de la pratique, au profit des informations kinesthésiques dans le contrôle de l action motrice 13

14 Test de l hypothèse de Proteau Approche expérimentale Expérience de Proteau, Marteniuk, Girouard & Dugas, 1987) Expérience 1 : Tâche de pointage sur une cible. 2 conditions de pratique : LT : Light + Target (vision normale) T : Target (seule la cible est visible, l environnement est dans l obscurité) Test de transfert en situation T pour tous les sujets : après 200 essais pour la moitié des sujets après 2000 essais pour l autre moitié Proteau, L., Marteniuk, R. G., Girouard, Y., & Dugas, C. (1987). On the type of information used to control and learn an aiming movement after moderate and extensive training. Human Movement Science, 6,

15 Résultats de Proteau, Marteniuk, Girouard & Dugas, 1987 Expérience 1 15

16 Expérience de Proteau, Marteniuk, Girouard & Dugas, 1987) Expérience 2 : Même tâche Les sujets pratiquent sans vision et sont testés après 60, 160, 1000 et 2000 essais AVEC VISION Évolution des erreurs spatiales lors des tests AVEC VISION : Plus la quantité de pratique est importante, plus les sujets sont perturbés par la possibilité de contrôler visuellement le mouvement Évolution de l erreur spatiale pendant l acquisition SANS VISION 16

17 Exploration de l hypothèse de la spécificité de la pratique : Expérience de Proteau, Tremblay & De Jaeger, 1998 Tâche : marcher sur une ligne de 2.5 cm de large et 20 m de long pour poser le pied sur une cible placée au sol. La moitié des sujets pratiquent sans vision (NV), l autre avec vision (FV) Tous les sujets sont testé sans vision (4 blocs d essais) soit après 20 essais de pratique, soit après 100 essais. Proteau, L., Tremblay, L., & DeJaeger, D. (1998). Practice does not diminish the role of visual information in on-line control of a precision walking task- Support for the specificity of practice hypothesis. Journal of Motor Behavior, 30(2),

18 Exploration de l hypothèse de la spécificité de la pratique : Résultats de l expérience de Proteau, Tremblay & De Jaeger, 1998 Évolution des erreurs spatiales avec la pratique chez les sujets Sans Vision Évolution des erreurs spatiales lors du test Sans Vision Les sujets qui ont pratiqué Avec Vision pendant 100 essais sont plus «perturbés» par la suppression de la vision que ceux qui n ont eu que 20 essais de pratique avec vision 18

19 Exploration de l hypothèse de la spécificité de la pratique : Expérience de Swinnen & col. (1997) Tâche de coordination bimanuelle : rotation des poignets avec un décalage de phase. Les mouvements doivent être synchronisés avec un signal sonore Feedback visuel «normal» Feedback visuel «augmenté» (enhanced) Swinnen, S., Lee, T., Verschueren, S., Serrien, D., & Bogaerds, H. (1997). Interlimb coordination- Learning and transfer under different feedback conditions. Human Movement Science, 16(6),

20 Exploration de l hypothèse de la spécificité de la pratique : Expérience de Swinnen & col. (1997) 3 groupes de sujets : -Groupe «feedback réduit» («blindfolded» : sans vision) pendant l acquisition -Groupe «vision normale» -Groupe «feedback augmenté» 3 séances de pratique (1 par jour) Tests de transfert pour tous les sujets dans chacune des 3 conditions au début, au milieu, et en fin de chaque séance de pratique Swinnen, S., Lee, T., Verschueren, S., Serrien, D., & Bogaerds, H. (1997). Interlimb coordination- Learning and transfer under different feedback conditions. Human Movement Science, 16(6),

21 Exploration de l hypothèse de la spécificité de la pratique : Expérience de Swinnen & col. (1997) ACQUISITION Erreur absolue Erreur variable Swinnen, S., Lee, T., Verschueren, S., Serrien, D., & Bogaerds, H. (1997). Interlimb coordination- Learning and transfer under different feedback conditions. Human Movement Science, 16(6),

22 Exploration de l hypothèse de la spécificité de la pratique : Expérience de Swinnen & col. (1997) TESTS de TRANSFERT Erreur absolue Erreur variable Swinnen, S., Lee, T., Verschueren, S., Serrien, D., & Bogaerds, H. (1997). Interlimb coordination- Learning and transfer under different feedback conditions. Human Movement Science, 16(6),

23 Test de l hypothèse de la spécificité de la pratique : L approche Expert-Novice Selon l hypothèse de Fleishman & Rich, les experts devraient être moins perturbés par un changement du contexte sensoriel de réalisation de la tâche Selon l hypothèse de Proteau, les experts, du fait de leur grande quantité de pratique, devraient avoir développé une dépendance vis-à-vis du contexte de pratique, et devraient donc être plus sensibles aux changement de contexte sensoriel. 23

24 Comparaison experts-novices Bardy & Laurent, 1998 Tâche : sauts périlleux effectués par des novices (n=2) et des experts (n=3), yeux ouverts ou yeux fermés Variable : variabilité de l angle du corps Les experts présentent une évolution de cette variabilité différente selon les conditions. Les novices présentent les mêmes caractéristiques avec et sans vision : Résultats favorables à l hypothèse de la spécificité de la pratique Bardy, B., & Laurent, M. (1998). How is body orientation controlled during somersaulting? Journal of Experimental Psychology : Human Perception and Performance, 24(3),

25 L influence de l expertise sur la dépendance aux informations visuelles Tâche : traversée de poutre Full : vision complète No : sans vision Distorded left : champ visuel déplacé vers la gauche (lunettes prismatiques) Distorded right : champ visuel déplacé vers la droite Les expertes sont moins perturbées par le changement de contexte visuel que les novices. Résultats en accord avec l hypothèse de Fleishman & Rich Robertson, S., & Elliott, D. (1996). The influence of skill in gymnastics and vision on dynamic balance. International Journal of Sport Psychology, 27(4),

26 Effets de la variabilité de la pratique sur la dépendance aux informations visuelles Tâche de pointage -Condition pratique constante (14 cm) -Condition pratique variable ( cm) Pour chaque condition : pratique en vision complète (FV) ou vision de la cible seule (TO) -Acquisition 1 : 15 essais -Tests dans chaque condition de vision -Acquisition 2 : 150 essais -Tests Tremblay, L., Welsh, T. N., & Elliott, D. (2001). Specificity versus variability: effects of practice conditions on the use of afferent information for manual aiming. Motor Control, 5(4),

27 Effets de la variabilité de la pratique sur la dépendance aux informations visuelles Résultats La variabilité de la pratique diminue la dépendance aux informations visuelles Tremblay, L., Welsh, T. N., & Elliott, D. (2001). Specificity versus variability: effects of practice conditions on the use of afferent information for manual aiming. Motor Control, 5(4),

28 conclusion La dépendance au contexte sensoriel se développerait différemment selon les conditions de la pratique, et notamment la variabilité de la pratique. Une pratique constante (sans variation) conduirait à une dépendance du contrôle moteur vis-à-vis des informations disponibles (ex: saut périlleux) Une pratique variable permettrait une plus grande plasticité dans l utilisation des informations sensorielles. 28

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