Comment le cerveau se prépare au mouvement et aux actions

Comment le cerveau se prépare au mouvement et aux actions Pour effectuer une séquence d'actions, notre cerveau doit les préparer et les mettre en file d'attente dans le bon ordre. AYAakovlev / Shutterstock

Notre comportement est en grande partie lié à la manière dont nous contrôlons, organisons et effectuons les mouvements dans le bon ordre. Prenez l'écriture, par exemple. Si nous ne faisions pas un trait après l'autre sur une page, nous ne pourrions pas écrire un mot.

Cependant, les habiletés motrices (simples ou séquences de actes qui, par la pratique, deviennent sans effort) peuvent devenir très difficiles à apprendre et à récupérer lorsque des conditions neurologiques perturbent la planification et le contrôle de mouvements séquentiels. Quand une personne a un trouble - tel que dyspraxie ou le bégaiement - certaines compétences ne peuvent pas être effectuées de manière harmonieuse et coordonnée.

Traditionnellement les scientifiques ont cru que dans une séquence d'actions, chacune est étroitement associée à l'autre dans le cerveau, et l'une déclenche la suivante. Mais si cela est correct, comment pouvons-nous expliquer les erreurs de séquençage? Pourquoi est-ce que nous tapons "forme" au lieu de "de", par exemple?

Pourquoi des chercheurs argumenter qu'avant de commencer une séquence d'actions, le cerveau rappelle et planifie tous les éléments en même temps. Il prépare une carte où chaque élément a un tampon d'activation par rapport à son ordre dans la séquence. Ceux-ci se font concurrence jusqu'à ce que l'élément avec l'activation la plus forte gagne. Il “sort” pour l'exécution comme étant plus “préparé” - nous tapons donc “f” dans le mot “de” en premier, par exemple - et ensuite il est effacé de la carte. Ce processus, appelé mise en file d'attente concurrentielle, est répété pour le reste des actions jusqu'à l'exécution de tous les éléments de la séquence dans le bon ordre.

Cette idée que le cerveau utilise des activations d'actions simultanées avant tout mouvement a été prouvé dans une étude 2002. Alors que les singes dessinaient des formes (par exemple trois traits pour un triangle), les chercheurs ont découvert qu'avant le début du mouvement, il existait des motifs neuronaux simultanés pour chaque trait. La force de l'activation pouvait prédire la position de cette action particulière dans l'exécution.

Planification et file d'attente

Jusqu'à présent, on ne savait pas si ce système d'activation était utilisé dans le cerveau humain. Nous ne savons pas non plus comment les actions sont mises en file d'attente pendant que nous les préparons en fonction de leur position dans la séquence. toutefois recherches récentes des neuroscientifiques de l’Université de Bangor et de l’University College de Londres ont montré qu’il existait également une planification simultanée et des files d’attente concurrentielles dans le cerveau humain.

Comment le cerveau se prépare au mouvement et aux actions Pour effectuer des séquences d’actions, notre cerveau doit faire la queue avant de le faire. Liderina / Shutterstock

Dans le cadre de cette étude, les chercheurs étaient intéressés à voir comment le cerveau se préparait à exécuter des séquences d'action bien apprises, comme taper au clavier ou jouer du piano. Les participants ont été formés pendant deux jours pour associer des formes abstraites à des séquences de cinq doigts dans une tâche informatisée. Ils ont appris les séquences en regardant un petit point se déplacer d'un doigt à l'autre sur une image de la main affichée à l'écran et en appuyant sur le doigt correspondant sur un dispositif de réponse. Ces séquences étaient des combinaisons d'ordres de deux doigts avec deux rythmes différents.

Le troisième jour, les participants ont dû produire - sur la base de la forme abstraite présentée pendant un moment à l'écran - la séquence correcte entièrement de mémoire alors que leur activité cérébrale était enregistrée.

En examinant les signaux du cerveau, l'équipe a pu distinguer les schémas neuronaux des participants lors de la planification et de l'exécution des mouvements. Les chercheurs ont découvert que, quelques millisecondes avant le début du mouvement, toutes les pressions de doigt étaient mises en file d'attente et «empilées» de manière ordonnée. Le modèle d'activation des pressions sur les doigts reflétait leur position dans la séquence effectuée immédiatement après. Ce modèle de file d'attente concurrentiel a montré que le cerveau préparait la séquence en organisant les actions individuelles dans le bon ordre.

Les chercheurs ont également cherché à savoir si cette activité de file d'attente préparatoire était partagée entre différentes séquences ayant des rythmes différents ou des ordres de doigts différents, et ont découvert que c'était le cas. Le mécanisme de mise en file d'attente concurrentiel a servi de modèle pour guider chaque action dans une position et a fourni la base pour la production précise de nouvelles séquences. De cette manière, le cerveau reste suffisamment souple et efficace pour être prêt à produire des combinaisons de séquences inconnues en les organisant à l'aide de ce modèle préparatoire.

Fait intéressant, la qualité du schéma préparatoire permettait de prédire la précision avec laquelle un participant produisait une séquence. En d'autres termes, plus les activités ou les actions étaient bien séparées avant l'exécution de la séquence, plus le participant était susceptible d'exécuter la séquence sans erreur. La présence d'erreurs, d'autre part, signifiait que la mise en file d'attente des motifs en préparation de l'action était moins bien définie et tendait à se mélanger.

En sachant comment nos actions sont pré-planifiées dans le cerveau, les chercheurs seront en mesure de connaître les paramètres d’exécution de séquences de mouvements fluides et précises. Cela pourrait permettre de mieux comprendre les difficultés rencontrées dans les troubles de l'apprentissage et du contrôle des séquences, tels que le bégaiement et la dyspraxie. Cela pourrait également aider au développement de nouvelles techniques de rééducation ou de traitement optimisant la planification des mouvements afin que les patients puissent contrôler plus efficacement les séquences d'action.La Conversation

A propos de l'auteur

Myrto Mantziara, PhD Chercheur, Université de Bangor

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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