Cortex et contrôle du mouvement

Question 1

Décris la localisation des fonctions dans le cortex au milieu du 19e siècle (épilepsie):

Answer 1

• crises épileptiques caractérisées par des mvts involontaires
• Foyers de tissu pathologique dans le cortex cérébral immédiatement antérieure à la scissure centrale
• Activation pathologique des neurones dans les foyers épileptogéniques déclenche des mvts involontaires des crises épileptiques
• activation normale des neurones dans la même aire corticale chez des sujets en bonne santé évoque des mvts volontaires.
• Une aire limitée du cortex cérébral antérieure à la scissure centrale est impliquée dans le contrôle des mvts volontaires dans la vie de tous les jours
• La parole (Broca, Wernicke).

Question 2

Décris la localisation des fonctions dans le cortex cérébral à la fin du 19e siècle:

Answer 2

• anesthésie, chirurgie aseptique, neurochirurgie expérimentale
• stimulation électrique de la surface d’une aire large du cortex évoque mvts du corps en controlatéral
• • facile à évoquer des mvts par stimulation dans une aire antérieure à la scissure centrale (!!!)
• Lésion dans cette région mène à une paralysie d’une partie du corps
• Preuve expérimentale qu’une activation d’une aire limité du cortex cérébral évoque des mvts (localisation de fonction)

Question 3

Qu’est-ce que la «marche jacksonienne»?

Answer 3

Une maladie caractérisée par une séquence fixe des mouvements involontaires, unique à chaque malade

Question 4

Qu’est-ce qu’une carte motrice?

Answer 4

Une représentation systématique des parties du corps controlatérale.

Question 5

Quelles sont les caractéristiques de la carte motrice?

Answer 5

• Chaque partie du corps est contrôlé par une aire relative de la carte, certaines sont plus grandes que d’autre.
• Cela ne veut pas dire que chaque partie du corps est contrôlé par une section séparé et spécifique de la carte.
• L’organisation interne de la carte est bcp plus compliqué et on n’en connait pas encore tous les détails.

Question 6

Quelle forme prend la carte motrice?

Answer 6

• «fer à cheval» (ou cercles concentrique)
• Organisation interne très complexe avec bcp de chevauchement des projections à différentes articulations et différents muscles.
• plusieurs peaks, mais souvent un principal
• EMG: bcp de chevauchement= contraction de divers muscles

Question 7

Résume les connaissances sur la carte motrice:

Answer 7

• Il y a représentation systématique du corps du corps controlatérale
• Carte n’est pas une réplication une-à-une des différentes parties du corps à différents endroits dans la carte
• Stimulations à plusieurs différents endroits dans la carte activeront un seul muscle donné
• Des stimulations à un endroit donné activeront plusieurs différents muscles
• Un mvt donné impliquera un patron d’activité distribué à travers une aire assez large de la carte
• Cette organisation facilite la coordination des mvts multi-musculaires et multi articulaires

Question 8

À quelles structures sous-sorticales le cortex moteur envoie-t-il des axones descendantes?

Answer 8

• moelle épinière (+ étudié): corticospinale
• ganglions de la base: corticopsinale
• Noyaux pontique (+ grande des voies): corticopontique
• Noyau rouge: corticorubrique
• Formation réticulaire: corticoreticulaire

Question 9

Décris le trajet du cortex moteur à la voie corticopsinale:

Answer 9

-Cortex Moteur
-Cellules pyramidales
-Couche V
(capsule interne)
1)Voie pyramidale
-Voie corticospinale: 10% ventra (ipsi)-90% latéral (contra)
2)voies corticostriatale, corticopontique, cortico-rubrale, cortico-réticulaire

Question 10

Décris les terminaisons de l’aire moteur primaire (M1):

Answer 10

• Synapses terminent sur les motoneurones alpha
• **De toute la voie corticopsinale, seul les neurones de l’aire moteur primaire on accès direct aux motoneurones alpha dans la moelle

Question 11

Décris les terminaisons de la supplementary motor area (SMA):

Answer 11

• Terminaisons pour cellules corticospinales
• 99.9% des synapses se terminent sur les réseaux interneuronaux AKA ne font pas synapse sur les motoneurones alpha.
• Contrôle indirect du mvt volontaire

Question 12

Décris les terminaisons de la cingulate motor area (CMA):

Answer 12

• Faisceaux dorsal et latéral (axones corticospinales)

- Termine exclusivement dans la zone intermédiaire et module l’action des interneurones.

Question 13

Où terminent la majorité des projections corticospinales?

Answer 13

Sur les interneurones de la zone intermédiaire de la moelle épinière.

Question 14

Où peuvent terminer une partie des axones corticospinaux chez les primates?

Answer 14

-Sur les motoneurones de la corne ventrale.

Question 15

Qu’est-ce qu’une cellule corticomotoneuronale?

Answer 15

-Neurone corticospinale qui fait directement synapse sur les motoneurones spinaux. (Puisque la majorité terminent sur des interneurones.

Question 16

Quel est le rôle d’un pool de neurones?

Answer 16

-Agoniste; inhibe les antagonistes.

Question 17

Résume les voies descendantes:

Answer 17

• M1 envoie des axones à plusieurs structures motrices sous-corticales (moelle, cervelet, etc.)
• La voie corticospinale a une origine assez large (pas seulement M1).
• Plusieurs aires du cortex peuvent moduler le fonctionnement de la moelle, en parallèle à M1.
• Majorité des axones aboutissent sur les interneurones
• Certains axones (corticomotoneurones) font synapse sur les motoneurones alpha qui innervent 1 ou + muscle.
• Les axones corticomotoneuronale proviennent exclusivement de M1.
• Organisation facilite mvt multi-musculaire et multi-articulaire.

Question 18

Qu’est-ce que l’hypothèse de l’hiérarchie du contrôle?

Answer 18

• le système moteur possède une organisation hiérarchique (sérielle).
• Le contrôle des mvts implique une série (hiérarchie) des étapes de traitement d’info par différentes populations de neurones.

Question 19

Qu’elles sont les 3 séquences du cerveau, d’après la psychologie cognitive:

Answer 19

Perception -» Cognition -» Action

Question 20

Qu’est-ce que qu’une perception?

Answer 20

Construction d’une représentation neuronale interne du monde externe.

Question 21

Qu’est-ce qu’une cognition?

Answer 21

• Analyse et réflexion

- Introspective pour choisir un plan d’action

Question 22

Qu’est-ce qu’une action?

Answer 22

Exécution du plan d’action.

Question 23

Qu’elles sont les 3 sous-catégories de l’action?

Answer 23

• extrinsic kinematics: mvt nécessaire selon notre position, voie spatiale.
• Intrinsic kinematics: calcul des rotations des articulations
• Kinetics: force musculaire

Question 24

Décris l’hypothèse hiérarchique du contrôle moteur:

Answer 24

• Planification + exécution implique une séquence sérielle des étapes.
• Chaque étape est réalisée par une population distincte de neurones.
• Chaque population de neurones représente le mvt voulu en terme de certains paramètres spécifiques.
• patron sériel de projections anatomiques entre les populations qui effectuent les étapes sérielles
• recrutement sériel de l’activité des populations de neurones le long de cette hiérarchie sérielle de contrôle.
• étapes de planification peuvent être temporellement dissocié des étapes d’exécution du mvt (pour un moment + approprié).

Question 25

Décris les 3 tâches et les implications correspondantes du cortex:

Answer 25

1) Pincement index-pouce
- »cortex moteur primaire
2) Mémoriser un séquence de mvts de pincements des doigts.
- » cortex moteur primaire+aire motrice supp. + cortex prémoteur
3) Tracer la bonne voie pour résoudre un labyrinthe avec le doigt
- » cortex moteur primaire + prémoteur +somatosensorielle +cortex pariétal.

*Le cortex moteur primaire est inclut dans toutes les tâches mais n’est pas responsable de toutes les tâches!

Question 26

Qu’amène une lésion du cortex moteur primaire comme perturbations du contrôle moteur?

Answer 26

-faiblesse musculaire, parésie, paralysie

Question 27

Qu’amène une lésion du cortex prémoteur (SMA) comme perturbations du contrôle moteur?

Answer 27

• aucune paralysie
• problèmes d’apprentissage et rappel des nouvelles habiletés motrices
• problèmes d’ utilisation des règles stimulus-réponse arbitraires

Question 28

Qu’amène une lésion du cortex pariétal comme perturbations du contrôle moteur?

Answer 28

• désorientation et désorganisation spatiale des mvts guidés par input sensoriels.
• ataxie, apraxies

Question 29

Qu’amène une lésion du cortex préfrontal comme perturbations du contrôle moteur?

Answer 29

• Désinhibition et persévérance de comportement

- perturbation de l’apprentissage et rappel des nouvelles stratégies.

Question 30

Est-ce qu’il y a un patron sériel (hiérarchique) des connexions axonales entre les différentes aires du cortex cérébral impliquées dans le contrôle des mouvements volontaires?

Answer 30

Oui, et non.

• Bcp de projections et de divergeances
• Projections réciproques et bidirectionnelles.
• Pas une organisation sérielle; réseaux permettant énormément de flexibilité (selon contexte, tâche, etc.)

Question 31

Résume l’hiérarchie de contrôle:

Answer 31

• Plusieurs aires du cortex cérébral contribuent au contrôle moteur
• Patron d’activation du cortex cérébral varie en fonction des exigences de la tâche et des informations nécessaires poour planifier et exécuter le mvt.
• Pas de cascade strictement sériel des projections entre les aires du cortex.
• Lésions différentes =troubles moteurs différents.
• Seul lésion de M1 -» paralysie chez l’humain
• M1= contrôle des mvts volontaires.
• M1 n’est pas responsable de toutes les étapes de planification et d’exécution des mvts volontaires.

Question 32

Que nous dit l’étude des m.canismes du contrôle moteur au niveau des cellules simples?

Answer 32

• l’info traitée par un neurone est encodé et transmise dans le patron temporel de sa décharge (PA)
• Par analyse de ces patrons de décharge et leur rapport avec différents paramètres de mvts, on peut inférer le rôle des neurones dans le contrôle des mvts.

Question 33

Décris l’expérience d’Evarts:

Answer 33

«Le début de la décharge précède le début du mvt».

• lumière allumé, singe pousse sur bouton et reçoit récompense
• Séquence: lumière- décharge neuronale-contraction du muscle. **Lien causal
• Certains neurones sont propres à des muscles spécifiques (ex. décharge en flexion mais pas en extension).
• décharge varie en fonction de la posture statique du bras.

Question 34

Décris l’expérience de Georgopoulos:

Answer 34

• La préférence directionnelle de la décharge des neurones lors des mouvements d’atteinte du bras.
• Différents neurones préfèrent différentes directions de mvt.
• La cellule module sont activité en fonction de la distance entre sont mvt préféré et la position atteinte.
• La direction du mvt est codé par la somme de tous les signaux directionels de tous le neurones actifs: «vecteur de population»

Question 35

Comment fonction le mécanisme de Evarts?

Answer 35

C’est une tâche motrice qui dissocie la direction de mouvement de la direction des forces kinétiques.

• mvt sans charge: le neurone décharge
• charge résistante: activation très intense du neurone
• charge assistante: peu ou pas de décharge du neurone (car la charge fait la tâche de la cellule).

La décharge varie en fonction de la direction et le niveau des forces isométriques, sans mvt.

Question 36

Résume les propriétés des neurones du cortex moteur:

Answer 36

• Décharge des neurones de M1 change avant le déclenchement des mvts volontaires
• décharge d’un neurone de M1 varie en fonction des mvts d’une partie spécifique du corps controlatérale
• décharge des neurones dans «une colonne corticale» verticale varie en fonction des mvts de la même partie du corps controlatérale.
• Stimulation électrique des neurones dans une colonne corticale évoque des mvts de cette même partie du corps controlatéral
• décharge des neurones CS de M1 varie préférentiellement en fonction de la direction et du niveau de force et de l’activité musculaire lors des mvts et lors des tâches isométriques

***Suggère que M1 fonctionne vers la fin de la putative hiérarchique de contrôle!

Question 37

Décris la planification préalable à l’exécution des mvts volontaires:

Answer 37

• Sans connaissance préalable de la direction du mvt imminent à faire, aucune décharge préalable.
• Connaissance préalable du mvt imminent à faire: décharge avant l’action.
• Cellules du cortex prémoteur =planification (M1=exécution)
• Cortex prémoteur contribue préférentiellement aux étapes plus au début de l’hiérarchie.

Question 38

Qu’est-ce que le «brain-machine interface»?

Answer 38

Brain activity -» brain activity decoder algorithm -» control signal -» controlled device

• acte cognitif d’essayer de faire un mvt/penser à un mvt active des neurones des aires motrices chez les paralysés
• matrices multi-électrode permet l’enregistrement de cette activité.
• Algorithms décode et interprète les patrons d’activité, infèrent les intentions motrices et les transformes en signaux pour contrôler des appareils externes.