LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT :

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1 Rappels théoriques Pratiques kinésithérapiques Les limites de l apprentissage Perspectives et avenir LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT : Nicolas GUEUGNEAU 1, Thierry POZZO 1, Charalambos PAPAXANTHIS 1 MOTS CLÉS D un point de vue appliqué, l imagerie motrice a un impact positif sur l apprentissage moteur. Son efficacité clinique en réhabilitation neurologique doit être désormais mieux quantifiée 1 INSERM-M 0207 Motricité et plasticité Université de Bourgogne Dijon (21) Nous remercions le Conseil régional de Bourgogne pour son soutien financier GRÂCE à l intérêt des neurosciences cognitives pour l étude de la motricité humaine, au sens d une intégration du monde physique, du corps et de leur interaction par le système nerveux central (SNC), notre compréhension des mécanismes biologiques qui sous-tendent les représentations motrices n a cessé d évoluer ces dernières années. Si jusque dans les années 70 les images mentales étaient considérées comme des épiphénomènes de l activité mentale, indépendants de toute modalité sensorielle, nous savons aujourd hui que voir, entendre ou bouger une partie de son corps mentalement sont des activités mettant en jeu des mécanismes spécifiques proches des activités perceptivo-motrices réelles correspondantes. L image mentale en tant qu objet d étude intégré dans le processus de traitement de l information est aujourd hui appréhendée à l aide de paradigmes issus de la psychologie et des neurosciences cognitives. L imagerie motrice est une catégorie particulière d image mentale. Là où les images mentales visuelles ou auditives engagent spécifiquement des zones du cerveau habituellement impliquées dans la perception visuelle ou auditive [1, 2, 3], la simulation mentale d un Apprentissage moteur Imagerie motrice Neurophysiologie Réhabilitation Simulation acte moteur engage de manière tout aussi spécifique le système sensori-moteur. L imagerie motrice met ainsi en jeu des mécanismes neurocognitifs proches de ceux impliqués dans la programmation et dans l exécution motrice [4]. Une image motrice est une forme de représentation interne consciente et conserve de nombreuses propriétés du mouvement. C est un état dynamique durant lequel un être humain se représente mentalement une activité motrice sans l activité musculaire nécessaire à la production de mouvement [5, 6] ; on parle également d imagerie interne ou d imagerie à la 1 ère personne. Action exécutée et action simulée interagissent et sont liées fonctionnellement. C est, d une part l intériorisation progressive des activités sensori-motrices du sujet dans son environnement qui permet la genèse des images motrices durant le développement ontogénétique, des schèmes simples aux actions complexes [7]. Il paraît difficilement concevable que la représentation préexiste à l action ; il n y a pas action sans représentation, ni représentation sans action. D autre part les images mentales d une action peuvent avoir un impact sur la motricité, et 29

2 LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT : A B PSYCHOLOGIE ET NEUROPHYSIOLOGIE DE L ACTION MENTALEMENT SIMULÉE : du cerveau au muscle? Sites cérébraux et voie cortico-spinale (fig. 1) C Figure 1 Image IRM moyenne (n = 6) des cerveaux de sujets sains imaginant et exécutant des mouvements des doigts et des orteils A- Activation au niveau de l aire motrice cingulaire (CMAc) lors de l imagination de mouvements des doigts B- Activation de la même aire motrice lors de l exécution de mouvements des doigts C- Activation du cortex moteur primaire (M1) et de l aire motrice supplémentaire (SMA) lors de l imagination de mouvements des orteils D- Activation des mêmes aires lors de l exécution de mouvements des orteils. Notez la similarité de l activité neuronale entre mouvement imaginé et mouvement exécuté (entre A et B, entre C et D) Adapté de Ehrsson et coll., 2003 peuvent ainsi modifier ou améliorer de manière substantielle la performance motrice (e.g. entraînement mental et réhabilitation neurologique). Cet article propose une synthèse des connaissances récentes sur l imagerie motrice. Nous montrerons comment l imagerie motrice s est révélée un puissant outil pour mieux comprendre le contenu des représentations motrices et comment elle revisite la dichotomie classique perception-action. Il s articulera autour de trois axes : le premier traitera d études montrant l existence de mécanismes communs entre l action simulée et l exécution motrice. Puis, nous verrons comment l imagerie motrice rentre dans les champs du contrôle moteur et de la cognition motrice, à travers la théorie de la simulation. Enfin, nous présenterons les implications cliniques de l imagerie motrice et les données les plus récentes concernant notamment l imagerie, le vieillissement et la chronobiologie. D L avènement de la neuro-imagerie anatomo-fonctionnelle a permis d identifier et de mieux comprendre le fonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans de nombreux processus cognitifs humains. Les techniques de cartographies cérébrales ont ainsi pu mettre à jour les structures neurophysiologiques participant à la simulation mentale du mouvement. Une donnée majeure apportée par ces outils est le large chevauchement des substrats neurophysiologiques sousjacents à l exécution du mouvement et à sa simulation mentale. Il a été montré que, lors de l imagination d un acte moteur, les patterns d activations des sites cérébraux dédiés à la programmation et au contrôle du mouvement sont semblables à ceux observés lors du même acte réellement exécuté. L aire motrice supplémentaire (AMS) et le cortex prémoteur sont ainsi systématiquement activés lors de tâches d imagerie motrice [8,9, 10]. Les ganglions de la base, le cervelet et le cortex pariétal, impliqués dans le contrôle et la planification du mouvement, participent aussi à l élaboration et aux transformations des images motrices [11, 12]. L étude des performances chez des patients neurologiques a également permis de confirmer la participation déterminante du cortex pariétal et du cervelet dans des tâches d imagerie motrice [13, 14], les patients cérébelleux et pariétaux présentant des déficiences spécifiques dans l imagination du mouvement. Si plusieurs centres corticaux et sous-corticaux du contrôle moteur sont impliqués dans l imagerie motrice, la participation du cortex moteur primaire (M1), zone a priori exclusivement motrice, a un temps posé question. Néanmoins, deux faisceaux d expérimentations mettent en avant sa participation dans des tâches de pure simulation mentale. D une part l utilisation de l imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) a permis de déceler une activité significative de M1 dans des tâches 30

3 d imagerie mentale, en contrôlant que cet effet ne soit pas induit par des feedbacks proprioceptifs dus à une activité électromyographique [15, 16, 17]. De manière plus étonnante encore, l activité de M1 durant l imagerie motrice, mais aussi celle du cervelet et du cortex pariétal, est latéralisée et somatotopique [18, 19, 20]. L activité cérébrale indique alors que s imaginer mouvoir une partie de son corps repose moins sur des représentations cognitives abstraites que sur une réelle simulation motrice impliquant les structures cérébrales spécifiques aux effecteurs engagés dans le processus d imagerie motrice. Le second faisceau d études qui approfondit l idée de la participation du système moteur dans l imagination du mouvement vient des expérimentations sur l excitabilité des voies motrices descendantes. La technique de la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) permet d évaluer le niveau d excitabilité de la voie corticospinale en mesurant les potentiels moteurs évoqués (PME) sur des muscles cibles en réponse à une stimulation de M1. De nombreux auteurs ont alors montré que l imagerie motrice modulait systématiquement l excitabilité du système corticospinal [21, 22, 23, 24]. Activités physiologiques périphériques (fig. 2) Normalement indépendant du contrôle volontaire, le système nerveux autonome est également mis en œuvre dans des tâches de simulation mentale de mouvement. De la même manière que lors de l exercice physique réel, une élévation significative du rythme cardiaque et de la ventilation respiratoire quelques secondes après le début de l exercice mentalement simulé a été reportée dans plusieurs études. De plus, l augmentation de l activité végétative est significativement corrélée à l intensité de l effort physique imaginé, et a été reportée pour différentes tâches d imagerie motrice [28, 29, 30]. Afin d attribuer cette modulation de l activité autonome à des facteurs centraux liés à la programmation motrice, l activité musculaire a été évaluée lors d efforts imaginés. Ainsi, Decety et coll. [30] n ont montré aucune variation du métabolisme musculaire pendant l exercice physique imaginé (phosphocréatine intramusculaire - PCr). L intensité des PME est spécifiquement augmentée sur les muscles engagés dans le mouvement imaginé, et non sur les muscles antagonistes. De manière intéressante, cette facilitation des PME durant l imagerie est proche de celle observée durant la performance motrice. Concernant l origine de cette facilitation des PME durant l imagerie motrice, deux principaux résultats s opposent dans la littérature. En premier lieu, quelques auteurs ont reporté une augmentation de l excitabilité au niveau spinal en mesurant par exemple le reflex H [25, 26]. Celle-ci était cependant associée à une activité électromyographique qui pourrait signifier que les sujets bougent légèrement pendant la tâche et n effectuent donc pas seulement un mouvement imaginé. Néanmoins, de nombreuses investigations révèlent que le niveau d excitabilité de la voie réflexe demeure inchangé en imagerie motrice et suggèrent ainsi que l augmentation des PME puisse avoir une origine corticale plutôt que spinale, liée à une augmentation de l excitabilité du cortex moteur [22, 24, 27]. Figure 2 Exemple de modification de l activité du système nerveux autonome durant un exercice physique imaginé 10 sujets devaient exécuter ou simuler mentalement un exercice physique (pédalage avec le pied droit contre une résistance de 15 kg à une fréquence de 1 Hz) 17,5 s séparent chaque point sur la courbe Les évolutions des fréquences respiratoires au cours des exercices réels et imaginés sont représentées. Celles-ci sont quasiment identiques dans les deux conditions Adapté de Decety et coll.,

4 LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT : Masse additionnelle Mouvements verticaux Mouvements horizontaux Durées (s) Figure 3 Au niveau comportemental, une des caractéristiques de l acte moteur mentalement simulé est qu il respecte presque parfaitement la durée de l action réelle, quelles que soient les contraintes du mouvement à imaginer. Le cerveau intégrerait ainsi l ensemble des contraintes corporelles et environnementales lorsque nous imaginons un mouvement Les durées moyennes (10 sujets) de mouvements de pointage du bras en réel et en imaginaire sont représentées ici. On notera que l isochronie entre mouvement réel et imaginé est respectée dans différentes conditions de direction et de masse (appliquées sur le bras pendant l expérience) Adapté de Papaxanthis et coll., 2002 Gandevia et coll. [25] ont également montré une augmentation de l activité cardio-vasculaire chez des sujets paralysés lorsque ceux-ci imaginaient ou essayaient de contracter leurs muscles ; la paralysie étant complète les changements végétatifs observés ne peuvent être attribués à aucune activité musculaire résiduelle. La participation des effecteurs végétatifs lors de tâches d imagerie motrice est une preuve de la participation des structures centrales de la programmation motrice. Cet effet pourrait être un mécanisme permettant d anticiper la demande énergétique en réduisant ainsi le délai nécessaire pour activer le système cardio-respiratoire [31]. Chronométrie mentale (fig. 3) La similarité des mécanismes neurophysiologiques entre action réelle et action simulée ne garantit pas que le contenu d une image motrice soit strictement identique à sa contrepartie réellement exécutée. Des expérimentations psychophysiques utilisant le paradigme de la chronométrie mentale permettent alors de montrer que l image motrice, en plus d engager des circuits neuronaux semblables à ceux de la programmation et du contrôle moteur, est soumise aux mêmes contraintes et lois que l action réelle. La durée du mouvement imaginaire est par exemple strictement corrélée à celle du mouvement réel [5, 32, 33, 34, 35]. Des études comportementales ont également montré que les lois motrices et les contraintes biomécaniques s appliquent aux mouvements imaginés. Par exemple, le conflit vitesseprécision (exprimé par la loi de Fitts [36]) s applique de manière spectaculaire à différentes tâches d imagerie motrice [37, 38]. Plus le mouvement à imaginer est difficile, et plus sa durée est importante (de la même manière que le mouvement réel), la simulation mentale intègre ainsi les caractéristiques spatio-temporelles de la performance motrice. L idée d une prise en compte des caractéristiques physiques de la tâche lors du processus d imagerie est aussi appuyée par des expériences où les contraintes mécaniques de la tâche motrice ont été manipulées. Notre équipe a ainsi montré que lorsqu on modifie la masse ou l inertie d un membre du corps impliqué en imagerie motrice, les sujets parviennent parfaitement à prédire la durée du mouvement. L isochronie entre mouvement réel et simulé est ainsi toujours conservée [6, 34]. D autre part, la dépendance de l imagerie motrice à l effecteur engagé dans la tâche a également été confirmée grâce à des paradigmes psychophysiques. Maruff et coll. [38] montrent alors que l asymétrie temporelle observée lors d une tâche motrice entre la main dominante et non dominante est également présente lors de la même performance réalisée mentalement. De la même manière, Sirigu et coll. [39] montrent que les déficiences motrices affectant un membre (à la suite d une lésion du cortex moteur) se retrouvent à l identique lors de l imagerie motrice. La durée du mouvement imaginaire impliquant le membre lésé est identique à la durée du mouvement réel effectué par ce même membre. Ainsi, de la nature sélective et unilatérale de la lésion, on peut conclure que l imagerie motrice n est pas une entité généraliste, résumé d une fonction cognitive, mais qu elle s adresse spécifiquement aux représentations motrices correspondant aux effecteurs choisis [39]. IMAGE MOTRICE ET THÉORIE DE LA SIMULATION Les résultats expérimentaux mettant en avant des similitudes fonctionnelles entre l action et sa représentation mentale consciente (ici l imagerie motrice) sont à l origine 32

5 de la théorie de la simulation. Cette synthèse conceptuelle proposée par Jeannerod [31] stipule que l action imaginée est en fait une action, à la seule différence qu elle n est pas exécutée. Tout acte moteur implique des étapes observables (correspondant à l exécution proprement dite), mais également des étapes simulées qui incluent le but de l action, les moyens de l accomplir et les conséquences de celle-ci sur l organisme et sur le monde. Dans cette perspective, l imagerie motrice est une forme d action simulée au même titre que d autres processus cognitifs liés à la motricité, qu ils soient conscients ou non. Ainsi, l observation d une action, le jugement prospectif d une action (sa faisabilité) ou l action intentée mettent également en jeu un processus de simulation motrice impliquant les centres nerveux du contrôle moteur. L imagerie motrice serait alors une réplique interne, en terme neuronal, du mouvement réel. La théorie prédit un important chevauchement des mécanismes neuronaux entre ces différents mécanismes de simulations motrices ; il existerait de cette manière une continuité, une imbrication étroite entre l action réelle et l action mentalement représentée. Les données psychophysiques et neurophysiologiques de la perception du mouvement et de l imagerie motrice arguent en faveur de cette théorie. À travers ce champ théorique, il apparaît logique que nous puissions apprendre par imagerie motrice puisque les mêmes structures neurophysiologiques sont impliquées lors de l exécution et lors de l imagerie motrice. En élargissant ce principe à d autres activités cognitives, cette facilitation du système moteur durant la simulation pourrait également expliquer pourquoi nous sommes capables d apprendre par l observation du mouvement [40] et par l imitation [41]. IMPLICATIONS CLINIQUES DE L IMAGERIE MOTRICE Apprentissage moteur (fig. 4) L idée que la performance motrice puisse être améliorée par l entraînement mental n est pas nouvelle. Grâce à des % de la force musculaire pré-entraînement Temps (semaines) Figure 4 Effet d un entraînement en imagerie motrice de 8 semaines (15 mn par jour, 5 fois par semaine) sur la force musculaire A- Évolution de la force développée par l abducteur du petit doigt avant, pendant et après un entraînement mental (ABD = abducteur du petit doigt). Gain maximal de 40 % 4 semaines après la fin de l entraînement sur un groupe de 8 sujets (ELB = fléchisseurs du bras) B- Évolution de la force développée par les fléchisseurs du bras sur un groupe de 8 sujets. Gain maximal de 13,5 % à la fin de l entraînement. Les groupes contrôles (CTRL) n ont aucune variation significative de leur force B0-4 = semaines pré-entraînement D2-12 = entraînement A2-12 ou 18 = postentraînement Adapté de Ranganathan et coll., 1993 index de précision spatiale et de temps d exécution, la littérature en psychologie du sport a ainsi montré que la pratique mentale pouvait améliorer la performance motrice (lancers-francs au basket par exemple). Ces investigations montrent généralement que les progrès, bien qu inférieurs à ceux induits par la pratique physique, sont supérieurs à ceux des groupes contrôles qui ne pratiquent pas [42, 43]. Néanmoins, ces études proposent généralement une pratique mentale plutôt que de la pure imagerie motrice. Faisant référence à l imagerie motrice mais aussi à d autres formes d imagerie mentale, ces résultats sont difficilement imputables au strict processus d imagerie motrice. Les études citées ci-dessous utilisent toutes l imagerie motrice dans leur protocole. 33

6 LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT : À l aide de mesures plus fines de la performance, des études comportementales récentes confirment l influence déterminante de l entraînement mental sur certaines caractéristiques précises de l acte moteur. Yagüez et coll. [44] ont montré qu un entraînement en imagerie motrice de 10 mn pouvait substantiellement améliorer les caractéristiques cinématiques de tâches grapho-motrices. Notre équipe a aussi confirmé et approfondi ce résultat pour une tâche de pointage visuo-moteur complexe avec de fortes contraintes de vitesse et de précision [35]. Les sujets qui pratiquaient uniquement l entraînement mental (25 essais en imagerie seule) ont ainsi systématiquement augmenté la vitesse du mouvement. Aucune activité EMG n a été détectée lors de l imagerie motrice. Par ailleurs, deux études ont pu montrer un gain en force musculaire significatif grâce à l imagerie motrice, sans aucun entraînement physique [45, 46]. Yue et Cole ont montré par exemple qu après 4 semaines d entraînement mental quotidien les sujets ont augmenté de 22 % le moment musculaire développé par l abducteur du petit doigt (contre 30 % pour le groupe contractions). Ces résultats ont été attribués à des modifications neuronales de la commande motrice. Cet argument s appuie sur la Neural training hypothesis [47] qui stipule que l augmentation de la force observée lors des premières phases d entraînement musculaire est causée par des processus adaptatifs centraux, liés à la programmation motrice et non à des modifications de la structure du muscle, comme l hypertrophie. Cette dernière idée est mise en évidence grâce à des études mettant en avant des modifications fonctionnelles de l activité cérébrale induites par la pratique mentale. Pascual-Leone et coll. [48] ont montré une augmentation de l excitabilité corticale (en utilisant la stimulation magnétique transcrânienne) spécifique des aires motrices impliquées durant l acquisition d un exercice de piano à une main ; ces changements cérébraux plastiques en terme de taille de la représentation motrice étaient équivalents pour l entraînement physique et mental. Au niveau comportemental, les deux types d entraînements ont eu un impact significatif. Néanmoins le groupe qui suivait l entraînement physique a montré des améliorations plus importantes que le groupe en imagerie motrice, i.e. le niveau de performance après 5 jours d entraînement mental était équivalent à celui de l entraînement physique après seulement 3 jours de pratique. Cependant, les auteurs montrent qu une seule session de pratique physique ajoutée à la pratique en imagerie motrice suffisait à atteindre le même niveau de performance enregistrée après l entraînement physique. D autre part, en utilisant la neuro-imagerie (TEP) Jackson et coll. [49] montrent que la plasticité neurophysiologique induite par une tâche d apprentissage mental impliquant le membre inférieur est similaire à celle observée après l apprentissage physique. Toutefois, les auteurs insistent sur le fait qu au niveau comportemental les effets les plus importants sont ceux observés lorsque les deux types d entraînement sont combinés (même si l entraînement physique est équivalent à seulement 1/10 e de l entraînement mental). Réhabilitation neurologique (fig. 5) La mise en évidence de l amélioration de la performance motrice et de modifications plastiques cérébrales induites par l imagerie motrice chez le sujet sain est désormais avérée. Se pose alors la question du potentiel clinique de l imagerie en réhabilitation et en médecine physique, notamment dans le traitement spécifique de pathologies neurologiques affectant la motricité. Figure 5 Exemple d une technique originale intégrant l imagerie motrice lors de la rééducation d un membre parétique chez un patient ayant subi un accident vasculaire cérébral Le patient effectue des mouvements avec le bras non lésé face à un miroir. Durant des séances d une trentaine de minutes, il doit s imaginer que le reflet est en fait son autre bras (lésé). Ce procédé permettrait de faciliter le processus d imagerie mentale en donnant des indices visuels du mouvement à imaginer, l objectif étant d améliorer la commande motrice du membre lésé D après Stevens et coll.,

7 Rappelons que si cette nouvelle approche constitue un outil intéressant en reconditionnement ou en réhabilitation, elle reste néanmoins un complément à la pratique physique et non une alternative. La capacité d imagerie doit être bonne pour espérer obtenir un effet de la pratique mentale sur la performance motrice. En effet, certaines affections neurologiques ne permettent pas la pratique de l imagerie. Par exemple, les patients atteints de la maladie de Parkinson perdent la capacité à apprendre par imagerie motrice [50]. Concernant l évaluation de la qualité de l imagerie motrice il existe des questionnaires issus de la psychologie du sport, néanmoins certains indices cliniques simples permettent d obtenir une bonne indication de l intégrité du processus d imagerie. Par exemple, la manifestation du déficit moteur d un patient dans la durée du mouvement imaginé est un bon indicateur [39] de la capacité à imaginer ; la reproductibilité des durées lors de mouvements imaginaires d un essai à l autre constitue également un bon indice [5, 51] D une manière générale, les thérapies physiques sollicitent beaucoup les ressources des patients (endurance, force, etc.). Ainsi, un des objectifs de l imagerie motrice en réhabilitation est d augmenter la charge de travail (par le nombre de répétitions mentales) tout en préservant l intégrité physique de patients souvent fragiles. L utilisation de l imagerie motrice s est alors révélée bénéfique dans plusieurs protocoles de réhabilitation. Chez des patients avec une attaque cérébrale chronique, Page [52] et Page et coll. [53] ont montré que le recouvrement d une partie des capacités motrices du membre lésé est plus importante après une réhabilitation combinant pratique physique et mentale qu après une réhabilitation physique seule. Un entraînement par imagerie mentale et par observation du mouvement a également permis une amélioration significative de la motricité du membre parétique chez deux patients ayant une hémiparésie chronique [54]. En outre, les auteurs ont incorporé dans leur protocole, en plus de l imagerie motrice classique, une tâche de simulation mentale dans laquelle le mouvement du membre sain était vu en miroir par les patients, leur procurant l illusion de bouger leur membre lésé. S il est encore difficile d évaluer objectivement le poids réel de l imagerie motrice dans les processus de réadaptation tant les protocoles et les patients sont hétérogènes, force est de constater que l introduction de l imagerie motrice dans les techniques de réhabilitations connaît un intérêt certain. Par ailleurs, nous avons récemment développé une méthode permettant d activer les mécanismes d imagerie mentale de façon implicite [55]. Le protocole expérimental consiste à demander aux sujets de prédire la position finale et la durée d un mouvement (du bras ou du corps) projeté sur l écran d un ordinateur et qui disparaît après un certain temps (début de décélération par exemple). Le segment corporel se déplace selon les lois qui obéissent ou qui violent les invariants cinématiques du mouvement correspondant. Nous avons démontré que la précision de l extrapolation spatio-temporelle du mouvement occulté est plus élevée pour les mouvements respectant les lois cinématiques. Ceci suggère que l observation du mouvement s accompagne d une simulation implicite de l action s appuyant sur le répertoire moteur de l observateur. Sur le plan pratique, la méthode utilisée permet l évocation mentale implicite du mouvement. Ce principe est en cours d utilisation pour rééduquer par images interactives les fonctions motrices de patients hypo-actifs ou présentant des lésions centrales. Les techniques d imagerie motrice explicite ont prouvé leur efficacité comme aide à la récupération fonctionnelle après blessure chez des sportifs. L apprentissage par observation (démonstrations de modèles, observations vidéos, etc. [40]) a aussi démontré son utilité. Quelques études ont évalué l apport de techniques d imagerie motrice en médecine physique (utilisation de l entraînement mental pour la récupération fonctionnelle après accident vasculaire cérébral par exemple ou chez les sujets âgés hypoactifs et chuteurs [53, 56, 57]). Ces méthodes sont toutes basées sur une implication consciente des sujets dans les processus d imagerie motrice explicite. Au contraire, la méthode que nous proposons est basée sur l apprentissage et le réapprentissage implicite par observation dont l avantage est de mettre en œuvre des mécanismes automatiques ne nécessitant pas la focalisation de l attention du sujet sur l action à améliorer. 35

8 LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT : importantes le matin et le soir. Mais, le plus intéressant est néanmoins le fait que l isochronie entre mouvement réel et mouvement simulé, habituellement observée dans la plupart des études, n est plus présente le matin et le soir. La qualité de la représentation mentale et de la prédiction motrice pourrait alors être sous l influence d une rythmicité circadienne, la précision de l imagerie motrice étant la plus élevée l après-midi, entre 14 et 20 h. Ainsi, un entraînement ou une réhabilitation utilisant l imagerie pourrait avoir un impact différent sur la motricité selon qu il est effectué à certaines heures de la journée. Figure 6 Variation journalière de l imagerie motrice Durées moyennes de mouvements réels ( ) et imaginaires ( ) pour 3 tâches motrices enregistrées à 6 moments de la journée (10 sujets). Mouvement imaginé et exécuté fluctuent de manière circadienne (les courbes cosinus représentées ont une période de 24 h). Néanmoins, la qualité de la simulation mentale du mouvement n est pas constante, l isochronie entre mouvement réel et imaginé est en effet respectée seulement l après-midi (ici à 14, 17 et 20 h) Deuxièmement, notre équipe a réalisé des études préliminaires concernant les effets du vieillissement sur la capacité à prédire les durées du mouvement, en utilisant également un paradigme de chronométrie mentale [59]. Les personnes âgées semblent ainsi conserver de bonnes capacités en imagerie motrice et prédisent correctement les durées du mouvement à imaginer quand ceux-ci n impliquent pas de contraintes spatio-temporelles (conflit vitesse-précision) ou dynamiques (inertie, gravité) élevées. Par conséquent, une réhabilitation basée sur la technique de l imagerie motrice est possible chez la personne âgée quand elle fait appel à des schémas moteurs simples. Chronobiologie et vieillissement (fig. 6) Nous présentons brièvement enfin deux résultats issus de nos travaux qui pourraient également trouver des applications cliniques. Le premier concerne les variations circadiennes du processus d imagerie motrice. Si de nombreuses activités motrices et cognitives sont connues pour présenter une fluctuation circadienne (en fonction de l heure de la journée), aucune investigation ne s est à ce jour intéressée à la rythmicité biologique de l imagerie motrice [58]. Ainsi, nos premiers résultats montrent que, de la même manière que la performance motrice, l imagerie motrice présente une forte fluctuation circadienne. Les durées des mouvements, quelles que soient leur modalité (réel ou imaginé), suivent alors une fonction sinus d une période de 24 h typique des rythmes circadiens avec les durées les plus courtes durant l après-midi et les plus CONCLUSION Cette brève synthèse de la littérature montre que l imagerie motrice est une simulation de l action réelle, une réplique interne du mouvement en termes de structures nerveuses et de ressources cognitives. Nous sommes désormais loin de la vision des premiers psychologues pour qui les images mentales étaient de purs mécanismes mentaux coupés de leurs racines sensori-motrices. En conservant ainsi l ensemble des caractéristiques physiques de l environnement et du corps, cette forme de représentation motrice consciente permet à l être humain de simuler les mouvements corporels sans activer les effecteurs musculaires correspondants. La découverte des mécanismes cognitifs de l imagerie motrice a même permis d examiner les bases neuronales de certains mouvements ne pouvant pas être étudiés avec la neuro-imagerie (pour la locomotion par exemple [60]) et, plus généralement a permis une évolution qualitative 36

9 des neurosciences cognitives en replaçant le large champ de la motricité humaine au cœur de la cognition humaine, ce que Jeannerod appelle la cognition motrice. D un point de vue appliqué, l imagerie motrice a un impact positif sur l apprentissage moteur. Son efficacité clinique en réhabilitation neurologique doit être désormais mieux quantifiée. Seule la reproductibilité des méthodologies et des résultats permettra d envisager les techniques optimales de rééducation en proposant des protocoles individualisés et adaptés à la pathologie neurologique. Indexation Internet : Imagerie Neurologie 1. KOSSLYN SM, BEHRMANN M, JEANNEROD M. The cognitive neuroscience of mental imagery. Neuropsychologia 1995;33: SLOTNICK SD, THOMPSON WL, KOSSLYN SM. Visual mental imagery induces retinotopically organized activation of early visual areas. Cereb Cortex 2005;15: KING AJ. Auditory neuroscience: activating the cortex without sound. Curr Biol 2006;16:R DECETY J. 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