Control Moteur 2 Flashcards
Il y a de nombreuses formes de représentation
les identifier et les comprendre permettra..? (2)
1) De mieux comprendre le rôle que jouent différentes aires dans le contrôle moteur
2) De les interpréter pour piloter par ex un bras robot
Il y a une représentation hiérarchique permettant un contrôle distribué
Explique
D’un niveau conceptuel ( complexe ) à niveau concret ( simple) —> + on s’éloigne de l’effecteur habituel, + ça devient dur à lire.
=> le pattern de contention et résultat seront différents
Pk on est + efficace avec main droite si droitière ?
Certaines choses s’acquièrent par apprentissage avec la pratique
Même avec effecteurs avec lesquels on a - habitude de les utiliser -> on arrive quand même à écrire
On a plan moteur qui est pas spécifique mais peut être utilisé par autres parties du corps
Quelles sont les 2 types de codage ?
Codage de trajectoires: comme clavier de l’ordi : faut faire tout le chemin pour atteindre le but
Codage de position finale : souris d’ordinateur: on a juste à cliquer sur le but et pas faire cjemdin
Pareil pour cerveau mais diff en termes de commande
Exp : Corne dorsale coupé chez le singe aucune information sensorielle va au cerveau
on a aussi privé de vision il y a plus de retour proprioceptif il ne sait pas dans quelle position il est il n’a plus de vision
il va devoir déplacer lévier contrôle stable sur position finale vs. imposition d’une force qui va empêcher le sage de bouger le levier il n’en a pas conscience
Quel résultat ?
Codage de la position finale souhaitée pour un contrôle( et non pas de la durée du mouvement de l’intensité des contractions musculaires)
Opposing : singe a pas conscience de force -> contraction musculaire qui dure + longtemps mais malgré la force exercé, singe va atteindre bonne cible sans se tromper —> il a généré commande motrice qui correspond à position finale
mais il y a également d’autres formes de codage:
On peut reproduire une distance, trajectoire -> les imprécisions s’accumule quand on réalise une séquence de pointage
On enregistre l’activité dans le rond dans le cortex moteur pendant que le singe déplace une barre avec un mouvement du bras
Condition:À: La barre est au centre et le singeje la déplace vers l’une des huit cible périphérique
Condition B; La barre est sur l’une des huit cibles périphérique et le singe le déplace vers le centre
Quel résultat ?
Condition À: Les neurones décharge le plus quand il va vers le bas
Condition B: Les neurones répondre aussi pour mvmt vers bas
Pas un codage en position finale pour ce neurone mais en direction du mouvement par rapport à l’animal
Attention il n’y a pas que un codage de la direction il existe d’autres formes de codage: explique
Par exemple dans le cortex moteur on trouve des neurones qui codent plus spécifiquement pour certains pattern de contractions musculaires
Codage par population:
Pour chaque direction de mouvement on enregistre le taux de réponse de la cellule et on construit la tuning curve= courbe d’accord, courbe de sensibilité d’une route en direction de l’espace
Quel résultat ?
Ce neurone réponds préférentiellement pour des mouvements du bras vers la gauche mais il répond également beaucoup pour des directions voisines.
la réponse d’un neurone est imprécise; il faut prendre en compte l’activité d’une population de neurones (avec 1 neurone on est quand même imprécie)
on répète cette opération pour d’autres neurones : 2 neurones voisins dans le cortex moteur n’ont pas exactement le même tuning curve
Si on fait somme des 2 -> on obtient vecteur de population
En fonction du pattern d’activité de ses neurones on peut prédire dans quel sens de l’animal va bouger
On peut résumer activité d’un neurone par un vecteur :
Explique l’orientation du vecteur et la longueur du vecteur
Et pour la population de neurones
L’orientation du vecteur correspond à la direction préférée du neurone informations de la tuning curve
La longueur du vecteur est déterminée par la fréquence de décharge du neurone par exemple pendant l’exécution d’un mouvement vers la gauche
On peut ensuite résumer l’activité de plusieurs neurones population en faisant la somme de ses vecteurs( pour un stimulus ou situation donnée)
Que reflète l’activité de la population?
De manière fidèle la direction du mouvement (ce qui n’est pas le cas pour un neurone individuel)
L’étude de la dynamique de processus moteurs et cognitifs :
On the bouge à 500 ms en direction plus on se rapproche du moment où on doit bouger: qeski se passe ?
Le vecteur de population informe sur quoi?
Plus on s’aligne dans la direction du mouvement à faire avant que l’animal bouge le vecteur est déjà orienté et on peut étudier quel mvmt il va faire
Le déroulement en temps réel de la préparation motrice pendant toute cette période, il n’y a aucun comportement observable, ni d’activité EMG
On pourrait prédire l’action que va faire l’animal avant qu’il ne débute l’action
Le codage de la direction du mouvement est présent dans de nombreuses aire du système moteur
il s’agit d’un système qui est facile à interpréter cela ne signifie pas qu’on a compris comment sont codés les actions: quels remarques ? (3)
De nombreux neurones moteurs n’ont pas de préférence pour une direction de mouvement
de nombreux neurones ont des préférences qui change en cours de différentes phases d’un essai
il y a actuellement de nombreux travaux sur les interprétations alternative du code neural des actions motrices
Marc Churchland: Propose une nouvelle approche centrée sur les propriétés dynamiques des neurones qui passe d’un État un autre
Explique
Des travaux montrent que la fonction et propriétés des neurones varient au cours du mvmt et suggèrent donc que le codage dépend du timing et du contexte
Quelles avancées techniques récentes : (3)
Enregistrement Multi électrodes
algorithme de décodage (apprentissage artificiel) —> prothèse robotique
couts décroissants et logiciel libres
Les prothèses neurale lire l’activité neuronale pour piloter un robot
Souris avec l’évier
On entrain de l’algorithme à décoder les mouvements, on teste l’algorithme pour ensuite enlever l’algorithme
Ok
Stabilité et flexibilité du système :
Quels 3 pb?
Électrode bouge
Cell meurent/ signal perdu
ré-calibration fréquente
=> inadapté pour les patients amputés ou paralysés
Stabilité et flexibilité du système :
128 électrodes dans le cortex moteur primaire du singe
1) On observe l’activité des neurones quand le sage bouge son propres au bras
2) On utilise les neurones stables pour créer un décodeur ce décodeur lis l’activité dans le cortex moteur du singe et pilote un bras robot
3) On mélange aléatoirement le décodeur et on le laisse comme ça
Quel résultat ?
Le décodeur a re-appris et les neurones ont modifié leur pattern pour que l’appareil puisse encore être utilisé
On réapprend même avec décodeur mélanger il fait les mouvements précis correct c’est l’animal qui essaie d’utiliser le décodeur pour faire mouvement
Conclusion
Il est possible de concevoir des systèmes stable avec des algorithmes plus avancé
mais il n’est pas nécessaire d’avoir ces algorithmes si le décodeur est stable et que l’animal a accès un feed-back visuel le cerveau peut apprendre à utiliser le décodeur il va changer son activité neurale pour utiliser la prothèse
Le conditionnement classique :
Le cervelet joue une role dans (2)
La genèse de forward models sensorimoteur prédictions : qeski se passe au niveau sensoriel moteur après action
L’apprentissage moteur via l’apprentissage du timing précis nécessaire à l’exécution d’une action
Dans conditionnement de clin d’oeil et jet d’aire , qu’apprend l’animal?
Qeski se passe si lésion cervelet ?
L’animal apprend que le stimulus auditif prédit jet d’air dans l’œil il arrive à cligner des yeux (pas de problème moteur) mais il n’arrive pas apprendre quand exactement quand exactement aura lieu ce jet d’air
Lésions cervelet : Il n’y aura pas eu d’apprentissage
Adaptation prismatique
Pointer le plus vite possible vers les cibles
au bout d’un moment lunettes prismatique déviation du champ visuel, c’est plus dur mais on apprend à corriger
ensuite si on enlève les lunettes il faut apprendre de nouveaux à faire une autre commande
Même avec les lunettes prismatique il va apprendre à envoyer la balle au bon endroit quand on enlève les lunettes commande va devoir ré-adapter
Qeski se passe si lésion cervelet ?
Une lésion du cervelet empêche l’adaptation prismatique
le cervelet n’était pas la seule structure impliqué dans cette forme d’apprentissage
TDCS : transcranial direct current stimulation :
On applique un courant qui traverse le cerveau le site de l’anode augmente en excitabilité- plasticité
Anode au niveau cervelet : Apprentissage+ rapide si TMS -> corrigé + rapidement par rapport à control -> on facilite apprentissage moteur
Quand on enlève prisme : ceux qui ont lésions 0 diff avec contrôle
TMS sur M1: diff + lente à apprendre infos, ils ont mieux retenus info appris
Conclusions :
La tDCS sur cervelet accélère apprentissage
Le cervelet est impliqué dans l’apprentissage d’un nouveau mapping
La tDCS sur M1 prolonge la rétention
Le cortex moteur est impliqué dans la consolidation de ce nouveau mapping (long terme rétention)
Le rôle de dopamine
On a supprimé la dopamine animal on regarde l’apprentissage moteur
Lésion dans cervelet mais un ou on injecte dopamine et l’autre on injecte solution saline
Quel résultat ?
Quand on injecte dopamine augmente apprentissage et pas la solution saline.
Conclusion
Il y a une multitude de représentation code neuronaux dans le système moteur
Ces signaux neuronaux peuvent être exploité pour contrôler des machines
le cerveau a une puissance d’apprentissage incroyable aussi bien pour apprendre à contrôler les prothèses robotique pour s’adapter à de nouveaux environnement
La dopamine a un contrôle sur quoi?
Timing du mvmt-> Lerner de réguler début et fin de mvmt
Il n’y a pas que codage de direction mais autres aussi explique
Avec mains prenant une barre
Dans le cortex moteur on trouve des neurones qui codent plus spécifiquement pour certains patterns de contractions musculaires
Ce qui change = orientation + réponses neurones
Activité dans cortex dorso premoteur :
On a +++ plan d’actions en compétition
On enregistre activité de 2 neurones qui ont champs récepteurs diff
Il doit bouger vers direction mais ne sais pas laquelle
On regarde activité de celle qui code pour cible rouge , vert, bleu
Quand on regarde au niveau des tuyaux spatial en activation des deux cibles animal sais pas encore vers qui bouger (il prépare les plans pour les deux)
Quel résultat ?
Quand on donne la couleur il y a activation pour neurones rouge qui augmente et pas pour neurones bleue une fois qu’oj sait à la sélection il y a différenciation et en allemand pour la c’est prévu en huit pour l’autre
