Chapitre 11 L activité musculaire volontaire: le contrôle moteur Rigal Robert L activité musculaire volontaire Toute action motrice volontaire est de nature perceptivo-motrice: d abord s informer du contexte d action (le perceptif); puis agir en fonction de l intention (le moteur). 1
Contrôle moteur et apprentissage moteur: interrogations Quelques questions auxquelles doivent répondre les recherches sur le contrôle moteur et l apprentissage moteur: 1- comment s'ajustent les contractions musculaires? - leur organisation spatio-temporelle; - les muscles intervenant et le moment de leur intervention; - l'impulsion: compromis entre la force développée et la durée de son application. Contrôle moteur et apprentissage moteur: interrogations 2- comment répète-t-on les mêmes mouvements? 3- où sont stockés les engrammes moteurs? 4- comment génère-t-on des mouvements jamais réalisés auparavant? 5- pourquoi peut-on refaire le même mouvement et l'améliorer d'une répétition à l'autre? 2
Rôle du cortex cérébral dans le contrôle des mouvements: un court historique les première études remontent au 19 ième siècle; les neurologues et les physiologistes de l époque établissent que le cortex cérébral joue un rôle dans le contrôle des mouvements. Paul Broca propose une localisation des fonctions dans différentes régions du cortex cérébral (son nom sera donné aux aires frontales du langage). Photographie du cerveau de Leborgne par Paul Broca. Origins of Neuroscience, Finger, p.38 3
John Hughlings Jackson a été le premier à proposer l existence d une organisation somatotopique dans le cortex moteur. ses conclusions étaient en grande partie tirées de ses observations faites chez les patients atteints d épilepsie. John Hughlings Jackson ( 1835-1911) Origins of Neuroscience, Finger, p.195. Edouard Hitzig (1838-1907), découverte du cortex moteur en 1870 avec Gustav Fritsch. Origins of Neuroscience, Finger, p.39. Cerveau d un chien par Fritsch et Hitzig. Une stimulation électrique des zones marquées produit un mouvement du côté opposé du corps. 4
En 1886, David Ferrier montrait que la stimulation électrique de diverses régions corticales du singe induisait des mouvements. Schéma de l hémisphère gauche du singe de David Ferrier (1886) Origins of Neuroscience, Finger, p.199 À partir des données recueillies chez l humain: on définit les mécanismes de contrôle utilisés; on déduit le rôle des structures nerveuses impliquées dans le contrôle; les pathologies du système nerveux sont aussi très utilisées comme les maladies qui affectent le contrôle des mouvements: atteintes cérébelleuses, maladie de Parkinson, etc. 5
À partir des données recueillies chez l animal, les fonctions sont complétées études de lésions pour inactiver la structure; stimulation de la structure pour l activer par: stimulation électrique, stimulation pharmacologique; plus récemment, enregistrement de l activité des neurones qui composent la structure: avant, pendant et après le mouvement; électrodes implantées à demeure (enregistrements chroniques). Contrôle moteur (fig. 11.1) Aires pariétales Thalamus Aires motrices Aires frontales Aires occipitales Cervelet Récepteurs visuels Voies cortico-spinales 6
Paradigmes du contrôle moteur Je traite l information approche STI Je m informe Perceptionaction directe approche écologique J agis Contraintes du milieu approche SDNL Approches du contrôle moteur (fig. 11.2) LE TRAITEMENT DE L'INFORMATION: L'ACTION APRÈS LA PERCEPTION LE PROGRAMME MOTEUR PERCEPTION TRAITEMENT ACTION L'APPROCHE ÉCOLOGIQUE: L'ACTION DANS LA PERCEPTION L'ACTION DIRECTE PERCEPTION? ACTION LES SYSTÈMES DYNAMIQUES NON LINÉAIRES : LES MOUVEMENTS RYTHMIQUES PARAMÈTRES DE CONTRÔLE STRUCTURES DE COORDINATION PARAMÈTRES D'ORDRE 7
Paradigme du traitement de l information dans le contrôle moteur le sujet perçoit puis analyse l information et détermine sa réponse motrice en l espace de quelques fractions de seconde; nous construisons par apprentissage des programmes moteurs que nous utilisons par la suite pour contrôler les mouvements; pour modifier un mouvement, il suffit d en ajuster les paramètres à la situation présente; le contrôle des mouvements consiste à réduire l écart entre le mouvement désiré et celui réalisé en utilisant les signaux d erreur. Activité musculaire volontaire Pour chaque action volontaire, je dois donc déterminer: le contexte d action: quel est l environnement dans lequel j agis? les paramètres (caractéristiques) du mouvement: cinétiques: force cinématiques: direction, trajectoire, amplitude, vitesse, accélération, durée la catégorie de mouvements: lents: modifiables pendant leur déroulement (contrôle en boucle fermée) rapides (balistiques): non modifiables après leur déclenchement (contrôle en boucle ouverte) cette activité est à la base de l apprentissage moteur. 8
Pour étudier le contrôle moteur chez l humain On enregistre les mouvements et ses composantes cinétiques, cinématiques et électromyographiques (enregistrements de l activité électrique des muscles). la cinétique étude des forces qui stabilisent et qui produisent les mouvements la cinématique description du mouvement du corps et de ses caractéristiques: distance parcourue direction durée, vitesse accélération Le contrôle des mouvements diffère selon leur vitesse. Mouvements lents ou de poursuite: contrôle en boucle fermée Mouvements rapides ou balistiques: contrôle en boucle ouverte 9
Mouvement lent le sujet doit fléchir lentement le coude; il n y a pas d activité de l antagoniste; l activité de l agoniste et le mouvement se produisent en même temps; freinage par la viscoélasticité de l antagoniste Mouvements lents mouvements mono-articulaires lents ou mouvements de poursuite: seul le muscle agoniste intervient au cours de l exécution du mouvement; le freinage repose essentiellement: sur les caractéristiques visco-élastiques des muscles agonistes et antagonistes, sur l action de résistances externes. mouvements de poursuite d une cible: dessiner le contour du cercle avec le curseur de la souris, demande un feed-back continu de la périphérie, co-contraction de muscles antagonistes pour une plus grande précision. 10
Contrôle en boucle fermée Décision (fig. 11.8) Valeur à atteindre Valeur atteinte Programmation de l action Écart Programme Correct Comparateur Effecteur ACTION Feed-back Mouvement lent Le mouvement peut être corrigé au cours de son déroulement Mouvement rapide ou balistique durée entre 75 et 200 ms; le sujet doit fléchir rapidement le coude sans se préoccuper de la position finale; 1- le sujet sait que le mouvement sera freiné: par la limitation articulaire; par un stop extérieur mis en place par l expérimentateur; pas d activité de freinage de l antagoniste; une seule bouffée d activité dans l agoniste. 11
Mouvements balistiques 2- le sujet doit aller très vite et précisément d un endroit à un autre et s y arrêter; on observe la classique triple bouffée d activité électromyographique EMG 1. agoniste 2. antagoniste 3. agoniste corrélation entre l intensité de l activité dans l antagoniste et la vitesse du mouvement. les ré-afférences somesthésiques ne jouent aucun rôle dans l arrêt du mouvement: tout est programmé. Contrôle en boucle ouverte (fig. 11.8) Décision Mouvement balistique Le mouvement n est pas Valeur à atteindre corrigé au cours de son déroulement; Programmation de l action Les centres encéphaliques précisent tous les Effecteur paramètres de l initiation et du déroulement du mouvement sans ACTION réafférences (feed-back) Valeur atteinte 12
Boucles de contrôle (fig. 11.9) Programme moteur Programme moteur L activité musculaire volontaire (fig. 11.14) Les 5 étapes de la mise en place de l action motrice: décision planification programmation exécution correction aires frontales associatives (planification) aires frontales système limbique (décision) aires motrices (exécution) aires pariétales associatives (planification) noyaux gris centraux (programmation) voies cortico-spinales (exécution) Cervelet (programmation) Cervelet (correction) 13
Les étapes du mouvement: 1- la planification Lors de la planification du mouvement: les cortex associatifs frontal et pariétal sont activés en premiers: image du but à atteindre («quoi faire»?) anticipation des ré-afférences succession des phases le cortex associatif pariétal le cortex associatif frontal associé au système limbique système limbique associé à la motivation à l action; satisfaction des besoins vitaux; apprentissage. contexte spatial du mouvement; la stratégie varie selon le rapport des positions corps-objet. Les étapes du mouvement: 2- la programmation deuxième étape dans la préparation du mouvement; correspond au «comment faire?»; jeu de circuits intra-encéphaliques qui se termineront dans le cortex moteur, l un des centres de départ des voies descendantes corticospinales; organisation en série à travers ces boucles; l activation simultanée de plus d une boucle suggère aussi une programmation en parallèle; la programmation implique probablement plusieurs autres boucles intra-corticales. 14
La programmation des paramètres du mouvement (fig. 11.14) Boucles intraencéphaliques intervenant dans la programmation des paramètres du mouvement; 2 boucles qui sollicitent: les ganglions de la base le cervelet Voie cortico-ponto-cérébello-thalamo-corticale Voie cortico-striato-pallido-thalamo-corticale Boucle sollicitant les ganglions de la base 15
Boucle cortico- striato- pallido- thalamo- corticale les aires pariétales et frontales projettent aux Aires motrices ganglions de la base; supplémentaires ces ganglions jouent un rôle important dans l établissement des comportements moteurs simples (putamen) et complexes (noyau caudé); et dans la mémorisation, le choix de stratégies et la programmation des paramètres du mouvement force direction amplitude Aires frontales associatives Noyaux de la base Thalamus Aires motrices (fig. 11.14) Aires pariétales associatives Boucle sollicitant le cervelet 16
Boucle cortico- ponto- cérébello- thalamo- corticale elle constitue l un des nombreux circuits Aires frontales susceptibles de associatives programmer le mouvement; les parties latérales du cervelet contribuent à la programmation des mouvements distaux; la partie médiane contribue aux ajustements posturaux; projections cérébelleuses (par le thalamus) nombreuses à l aire 4; Thalamus les cellules cérébelleuses ont une décharge semblable à celle des cellules de l aire 4. Noyaux du pont (fig. 11.14) Aires motrices Aires pariétales associatives Cervelet Modulations exercées par le cervelet et les ganglions de la base meilleure adaptation des étapes des mouvements volontaires dans: la planification, le démarrage, la coordination, le guidage, l arrêt. 17
Les étapes du mouvement: 3- l exécution les données arrivent aux aires 6 et 4 du cortex moteur frontal et sont transformées en influx nerveux moteurs qui se rendent à la moelle épinière par les voies corticospinales; l activation des neurones corticospinaux se produit 150 à 200 ms avant le début du mouvement; une fois l exécution d un mouvement rapide lancée, il ne sera plus possible de le modifier en cours de route (exemples: tennis, baseball). voies cortico-spinales Les cellules de l aire 4 codent la force lors du mouvement l aire 4 représente la voie de sortie des commandes motrices liées aux paramètres du mouvement; l enregistrement unitaire des neurones de la voie pyramidale dans l aire 4 montre que la fréquence de décharge varie en fonction de la force de la contraction musculaire. (fig. 2.22) 18
Codage nerveux et direction du mouvement (Kalaska, 1991) (fig. 12.8, p. 575) A- À partir du point central, le singe doit effectuer cinq mouvements de pointage, distribués au hasard, pour chacune des huit directions possibles, en réponse à l'allumage de la cible. Les décharges d'une cellule du cortex moteur sont enregistrées pour les 40 essais et alignées sur le début du mouvement de la main en direction de la cible. La cellule répond préférentiellement pour une direction donnée et de moins en moins (inhibition) au fur et à mesure que l'on s'éloigne de cette direction. Codage nerveux et direction du mouvement (Kalaska, 1991) (fig. 12.8, p. 575) B- Cette représentation sous forme vectorielle de la réponse de la cellule A à un mouvement vers la gauche (flèche pointillée) illustre le fait que l'importance de la décharge de la cellule (flèche en trait épais), pour chaque direction de mouvement, varie globalement comme une fonction du cosinus de l'angle formé par la direction préférée de la réponse de la cellule (flèche en trait plein) et la direction réelle du mouvement. Elle augmente au fur et à mesure que les deux directions se rapprochent. C- Somme des réponses de 262 cellules motrices corticales à un mouvement vers la gauche. La complexité de la commande motrice est révélée par les contributions variables des différentes cellules dont la résultante globale correspond à la direction du mouvement requis. 19
Exécution et projections descendantes du cortex 1- Les voies pyramidales les projections corticospinales les cellules d origine sont localisées dans le cortex cérébral; 60% des fibres proviennent des aires motrices du cortex frontal aires 4 et 6 ainsi que de l aire motrice supplémentaire; 40% des fibres proviennent du cortex pariétal, aires 3, 1,2, 5 et 7. Les influx descendants du système corticospinal transfèrent à la moelle les données du programme moteur; contiennent les paramètres du mouvement: la force pour un mouvement d une même amplitude, la décharge augmente avec la force à vaincre; la vitesse il existe une relation entre la vitesse maximale du mouvement et la décharge maximale de la cellule (impulsion); la direction sollicitation d un groupe musculaire au lieu d un autre en fonction du mouvement désiré. 20
Les voies encéphalo-spinales: le système pyramidal Cortex cérébral (6, 4, 3, 1, 2, 5) 60% 40% Thalamus (fig. 11.11) Noyaux de la base Muscles tête et cou Noyaux moteurs du tronc cérébral Voie corticobulbaire Substance noire Noyaux du pont Cervelet Voies corticospinales directe croisée Moelle épinière motoneurones Muscles Les voies pyramidales (fig. 11.11B) 80% croisent la ligne médiane après les pyramides bulbaires; elles forment la voie pyramidale croisée (dorso-latérale) qui se termine sur les motoneurones des muscles distaux. 20% ne croisent pas la ligne médiane: forment la voie pyramidale directe, dans le cordon ventro-médian de la moelle, fibres se terminant sur les motoneurones de muscles axiaux et proximaux des deux côtés. aires corticales 4-6-3-1-2-5 bulbe moelle 21
Les projections descendantes du cortex et des centres sous-corticaux 2- Les voies extrapyramidales trouvent leur origine dans: des aires corticales très diverses (préfrontales, frontales -6 et 4-, pariétales -3, 1, 2, 5, 7- et temporales); des noyaux sous-corticaux (noyaux de la base, mésencéphale -tectum, noyau rouge et substance noire- bulbe rachidien -noyaux vestibulaires, substance réticulée- cervelet); interviennent dans le contrôle de la posture et de la locomotion, et, de façon plus générale dans celui de la motricité. Système extrapyramidal Noyaux et boucles de feedback qui influencent l activité volontaire des muscles en dehors de la voie corticospinale (pyramidale) aires corticales préfrontales, frontales 6 et 4, pariétales 3 1 2 5 7 aires sous-corticales ganglions de la base mésencéphale tectum noyau rouge substance noire cervelet bulbe rachidien noyaux vestibulaires formation réticulée 22
Les voies encéphalo-spinales: le système extrapyramidal Cortex cérébral (préfrontal 6,4,2,7, temporal) (fig. 11.11) Thalamus Noyaux de la base Substance noire Cervelet Noyaux du pont Tectum Collicules supérieurs Noyau rouge Noyaux réticulaires Noyaux vestibulaires Voie tectospinale Voie rubrospinale Voie réticulospinale Moelle épinière: motoneurones Muscles Voie vestibulospinale Les voies extrapyramidales (fig. 11.11C) tectospinale issue du tectum (collicules supérieurs) dans le mésencéphale (mouvements oculaires) rubrospinale issue du noyau rouge dans le mésencéphale (motricité distale) aires corticales 6-4-3-1-2-8 tectum noyau rouge vestibulospinale issue des noyaux vestibulaires (équilibre, yeux) réticulospinale issue des noyaux de la formation réticulée (locomotion, posture) noyaux vestibulaires substance réticulée bulbe moelle 23
Le contrôle moteur des membres et du tronc s effectue par des projections à la moelle épinière Les motoneurones constituent la voie commune finale de sortie du système nerveux pour contrôler les mouvements Figure 2.29a Les voies médullaires motrices (fig. 2.29, p. 118) Cordon latéral Neurone sensitif F. pyramidal croisé Ganglion spinal IN sens F. rubro-spinal F. réticulo-spinal latéral Cordon antérieur IN mot. F. réticulo-spinal médian Neurone moteur F. pyramidal direct F. vestibulo-spinal F. tecto-spinal 24
Les étapes du mouvement lent: 4- la correction (fig. 11.9) Valeur à atteindre Programmation de l action Effecteur décharge corollaire Le mouvement lent: correction en cours de route Le cervelet reçoit une copie de la commande motrice envoyée aux muscles; reçoit une information de feedback de la périphérie. Écart Cervelet: comparateur «en ligne» ACTION Feed-back Valeur atteinte Les étapes du mouvement rapide: la correction Le mouvement balistique: le mouvement est programmé; son efficacité tient à la mémorisation : du feed-back (retour du mouvement), de la décharge corollaire (retour du programme); intégration de ces informations pour référence future (apprentissage). Écart future Comparateur Feed-back Valeur à atteindre Programmation de l action décharge corollaire (fig. 11.9) Effecteur ACTION Valeur atteinte 25
Réponses réflexes et volontaires (fig. 11.17) Le sujet tient une poignée avec la main. La poignée effectue un mouvement brusque provoquant la flexion de la main que le sujet doit contrer (instant 0). Plusieurs réponses musculaires se produisent dans les muscles extenseurs du poignet avec des temps de latence de: 32 ms pour M1, 59 ms pour M2, 85 ms pour M3 et 110 ms pour VOL. (réponse volontaire). Activité musculaire volontaire Étapes de l apprentissage d un mouvement: Étape cognitive: s informer sur le contexte et la tâche Étape préparatoire: que faire? et comment le faire? planifier préparer le programme moteur Étape active: le faire; réaliser la commande motrice Étape évaluative: évaluer le résultat; feedbacks Étape mnémonique: s entraîner, répéter 26
Les étapes du mouvement apprentissage intégration des informations pour référence future; le cervelet peut jouer ce rôle en intégrant: le feed-back (retour du mouvement); la décharge corollaire (retour du programme); Écart l écart est mémorisé Comparateur comme référence future. le cervelet joue un rôle Feed-back majeur dans l apprentissage moteur Décision Valeur à atteindre Programmation de l action Effecteur ACTION Valeur atteinte Activité musculaire automatique répétition d'un geste libère l'attention formation d engrammes (mouvements mémorisés) 27
Modifications des fonctions cérébrales suite à un traumatisme crânien La commotion cérébrale fréquente chez les sportifs, elle résulte, le plus souvent, d un choc et entraîne des dysfonctions neuropsychologiques et comportementales attribuables à la présence de foyers de destruction microscopique ou d'une désorganisation synaptique dans le tronc cérébral. quantification des dommages: Paramètres de l American Academy of Neurology Niveau 1 confusion sans perte de conscience, symptômes qui disparaissent en moins de 15 minutes. Niveau 2 confusion sans perte de conscience, symptômes qui ne disparaissent pas en moins de 15 minutes. Niveau 3 confusion et perte de conscience. 28
Paradigme des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) les comportements moteurs résultent de l interaction de différentes contraintes; la modification de l une des contraintes provoque un changement complet du comportement; comment apparaissent ces métamorphoses? Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) système :ensemble organisé d'éléments le constituant; dynamique : qui évolue avec le temps; non linéaire: une variation régulière de la valeur de l un des éléments du système provoque un changement subit d une autre variable, une rupture dans le fonctionnement global du système et l atteinte d un nouvel état d'équilibre ou comportement non contenu (latent) dans l'état précédent. Dispositif constitué par la réunion, l'association d éléments ou de systèmes dont les relations varient avec le temps et qui peut générer une activité ordonnée et complexe (système hormonal). 29
Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) SUJET PERCEPTION ACTION TÂCHE CONTRAINTES ENVIRONNEMENT SYSTÈME DYNAMIQUE COORDINATION PERCEPTIVO-MOTRICE APPRENTISSAGE MOTEUR CONTRÔLE DES DEGRÉS DE LIBERTÉ Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) Paramètre de contrôle ou variable indépendante: variable qui agit sur le comportement global du système et qui produit le changement. ex.: l'augmentation progressive de la température transforme la glace -> eau -> vapeur; l'augmentation de la fréquence des mouvements des index produit le passage d un mouvement alterné à un mouvement simultané: transition de phase; l augmentation de la fréquence des pas chez le cheval le fait passer du pas au trot puis au galop. 30
Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) Paramètre d ordre, variable dépendante ou collective: caractérise le comportement étudié, la relation visible entre les interactions des éléments du système (la description); la phase relative en est un exemple, mais peu sont connus (comme tout change en permanence, difficile de trouver la cause directe du changement); caractérise de façon explicite les relations entre les mouvements des deux membres (dans le cas de mouvements rythmiques, la phase relative) ou le mouvement individuel du membre. Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) Expérience des index (Kelso et Schoner, 1988)(fig. 11.3) Tâche: produire des mouvements transverses (abd-add. ou flex-ext.) des index, simultanés et cycliques, dans un plan horizontal ou vertical. Wallace, 1996 31
Expérience de Kelso (SDNL) (fig. 11.3) Index gauche flexion Index droit extension temps Chacune des 2 courbes représente le mouvement de flexionextension de l un des deux index. Les mouvements initiaux sont supposés, a priori, presque périodiques. À l instant initial t=0, le sujet meut ses index lentement; ils sont en opposition de phase, l un en flexion, l autre en extension: leur différence de phase est égale à π, soit 180. En accélérant progressivement la fréquence des mouvements des 2 index, un décalage progressif se produit en même temps que la différence de phase diminue et que les mouvements des doigts deviennent synchrones; la différence de phase est alors nulle, égale à 0 ou 360. Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) (fig. 11.3) Le mouvement de phase entre les deux doigts devient synchrone en 10 périodes opposition de phase 180 transition de phase en phase 0 32
Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) (fig. 11.3) Index gauche t0 t cible t référence Index droit Le mouvement de phase entre les deux doigts devient synchrone en 3 périodes Calcul de la différence de phase: DP= tcible-t0 x360 tréférence-t0 Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) Phase relative en opposition de phase Phase relative en phase 33
Figure 11.4 Les avant-bras reposant sur deux leviers articulés au coude, le sujet doit faire 15 mouvements bimanuels cycliques, à une fréquence de un mouvement par seconde donnée par un métronome, d une amplitude de 60 pour le bras gauche et de 90 pour le bras droit. Chaque série d essai commence au centre (/\) du dispositif. Le sujet doit tenter de mettre en place et de conserver une différence de phase de 90 entre les mouvements des deux avant-bras pour produire une ellipse (en pointillés), le bras gauche déplaçant le curseur sur l axe des ordonnées et le bras droit sur l axe des abcisses. Le résultat des mouvements est visible sur un écran. Jour 1 (Prétest) : stabilité en phase des mouvements des deux mains, d où il résulte des tracés en diagonale Jour 3 (Posttest) : nouvelle stabilité en opposition de phase de 90 des mouvements des deux mains, d où il résulte des tracés en ellipse Perspective des systèmes dynamiques non linéaires (SDNL) Paramètres de contrôle: + type de mouvement: en phase (0 ) (les doigts se déplacent ensemble vers le centre ou l extérieur) ou en opposition de phase (180 ) (les doigts se déplacent en même temps vers la droite ou vers la gauche); calcul de la phase relative entre la position des 2 index (même expérience avec flexion-extension). fréquence de l oscillation: imposée de 1 Hz à 3 Hz avec des augmentations en plateau de.25 Hz (échelonnage). + 34
Apprentissage moteur et systèmes dynamiques Tennis Contraintes liées: à la tâche: frapper une balle avec une raquette, par dessus un filet, pour qu'elle tombe à l'intérieur d'un rectangle; au sujet: tenir la raquette, exercer une force, maintenir son équilibre, anticipation-coïncidence, temps de réaction, tactique, technique, stress; à l'environnement: hauteur du filet, taille du terrain, type de sol, vent, température, position du soleil, spectateurs. Conséquence: synergie émergente, soit la frappe de la balle (coordination motrice); le sujet n'a pas conscience du processus, seulement du résultat. Paradigme de l'approche écologique du contrôle moteur pas de traitement conscient de l information; mise en place, par l évolution, de systèmes moteurs utilisant directement la perception (sorte de forme «supérieure» de réflexes); grande importance accordée à la vision, seul système sensoriel auquel la théorie s est, d ailleurs, intéressée. 35
L'approche écologique du contrôle moteur Flux optique: défilement et disparition des objets vers l'arrière lorsque nous nous déplaçons vers l'avant; apporte des données fondamentales sur notre équilibre ou notre mouvement dans l espace, mais aussi sur les déplacements (vitesse et direction) des objets dans notre champ visuel. L'approche écologique du contrôle moteur (fig. 11.5) Dilatation de l image rétinienne A B C T1 T2 T3 cristallin rétine A' B'C' Au fur et à mesure que la balle se rapproche de l œil, la taille de sa projection sur la rétine augmente, prend de l expansion (A, B, C ). C est le taux de cette expansion que le système action-perception utiliserait pour déterminer le temps avant contact. 36
L'approche écologique du contrôle moteur (fig. 11.5) objet Taille de l objet R Oeil Plan de la rétine Le temps avantcontact α1 est égal à Z(t) /V ou à R(t) /V(t) soit le rapport entre la T1 T2 Rt Vt taille de la projection rétinienne et la vitesse de l expansion de V Zt Distance œil-objet l image rétinienne. Rt: taille de la projection rétinienne de l objet; Vt: vitesse d expansion de l image rétinienne. L'approche écologique du contrôle moteur Variable tau (τ): donnée égale à l inverse de la vitesse d expansion ou de dilatation de l image rétinienne de l obstacle ou, encore, au rapport entre, d un côté, la séparation angulaire de deux points quelconques de l image de l obstacle et, de l autre, la vitesse de la séparation de ces deux points sur la rétine. 37
Équilibre: vision et proprioception ( Lee Aronson, fig. 11.7 ) La pièce mobile est immobile et l enfant regarde vers le mur du fond. Déplacement vers la gauche de la «pièce». Le flux optique indique à l enfant qu un mouvement se produit. Ne percevant pas le déplacement de la pièce, mais percevant le flux, l enfant pense qu il est en train de tomber vers l avant. Il corrige alors sa pseudo-chute en contractant ses muscles postérieurs......et tombe pour de bon vers l arrière! L'approche écologique du contrôle moteur (fig. 11.6) (Influence de la hauteur de chute d'une balle sur le moment de flexion des genoux dans une tâche d'attraper (d'après Heuer, 1996, p. 263) Trois balles sont lancées à tour de rôle de trois hauteurs distinctes (3, 5 et 7m) et le sujet a pour consigne de les frapper à la plus grande hauteur possible. Les lignes horizontales fléchées indiquent le début de flexion des genoux (flèche supérieure) et celui de leur flexion maximale (flèche inférieure). hauteur en m 8 7 6 5 4 3 2 1 0 110 90 70 50 30 10 Temps Temps avant avant contact au sol au sol en cs en cs A- Modèle théorique: si le sujet amorçait son mouvement de flexion en fonction du passage de la balle à une hauteur déterminée, ce mouvement débuterait plus tôt pour la chute de 3 m que pour celle de 5 ou 7 mètres. 38
L'approche écologique du contrôle moteur (figure 11.6) hauteur en m 8 7 6 5 4 3 2 1 0 A 110 90 70 50 30 10 Temps Temps avant avant contact au sol au sol en cs en cs B- Modèle observé: compte tenu de la vitesse de chute, le mouvement de flexion débute plus tôt pour la chute de 7m que pour les 2 autres afin de permettre une extension plus précoce et une frappe de balle la plus élevée possible. t (tau) en s 7 6 5 4 3 2 1 0 110 B 90 70 50 30 10 Temps avant contact au Temps avant contact au sol sol en en cs cs Conclusions quel que soit le paradigme retenu, le système nerveux doit intervenir pour générer les contractions musculaires à la base de la coordination, en ajustant les paramètres; l action est plus complexe que la simple réaction:elle s inscrit dans un contexte qui la détermine. 39
Dysfonctions motrices (p. 152) Difficulté à réussir ses actions motrices consécutive à des déficits sensoriels ou moteurs; Praxie: ensemble de mouvements coordonnés en fonction d un but à atteindre; Apraxie: disparition d un comportement moteur auparavant bien maîtrisé (contrôle moteur); Dyspraxie: difficulté d acquisition d un comportement moteur (développement moteur). Apraxies Perturbation de l exécution motrice du geste qui ne concerne que: des programmes appris; la planification et la programmation du mouvement; la motricité volontairement déclenchée. 40
Apraxies les apraxies motrices: le geste ne peut plus être déclenché (atteinte des aires motrices) (perte de figure en trampoline); les apraxies idéomotrices : difficultés à mimer ou à faire des gestes symboliques: dire "au revoir" de la main, faire le salut militaire; ne comportent pas l utilisation d objets; les apraxies idéatoires : difficultés à utiliser des objets: mettre une lettre dans une enveloppe, allumer une allumette, repas; les apraxies constructives souvent associées à des causes visuo-spatiales (manipulation et assemblage d'éléments comme le Lego ou Duplo, graphisme et dessin); les apraxies de l'habillage : difficultés à mettre les habits, les souliers. Fin du cours 41