Cours 11: planif motrice Flashcards
Quel est le rôle du syst moteur?
Contrôler nos mouvements de façon à atteindre un but
Quel est l’organisation du syst moteur?
Des processus en série – Principes issus de la psychologie, de la robotique. Mais la neurophysiologie suggère que ces modèles sont simplistes et parfois incorrects
L’org du SN est considéré comme en série classiquement pour prod une action et l’action est aussi considéré comme un syst en série mais ya aussi possibilité de décrire mvmts en cinématiques extrinsèques (position de l’objectif) et intrinsèques (angles articulaires; on peut faire un même mvmt avec diff angles articulaires), la cinétique du mvmt permet de dcrire le mvmt à partir des F nécessaires pour le prod
Quelles sont les 3 étapes de l’action?
Transport de la main = Atteinte – Où est la cible? Ma main? – Planifier une trajectoire – Déterminer la configuration des articulations – Appliquer les forces aux muscles pour exécuter le mouvement Transformation de l’espace visuel à la configuration des articulations du bras et aux contractions musculaires = transformations sensorimotrices • Préhension – Quelle est la forme de l’objet? Transformation de la forme à l’orientation et la configuration des doigts; former la main pour prendre la cible; transfo info senso de la forme de l'objet en forme motrice de la main • Processus parallèles: la forme de la pince s’établit pendant le transport; Quand on va chercher un objet, notre main est déjà dans la forme de l'objet
Quel est le fctionnement hiérarchique du syst moteur?
Des centres de « haut niveau » planifient des objectifs généraux (par exemple, une trajectoire pour écrire un mot), de façon abstraite (sans tous les détails), et des niveaux « inférieurs » se chargent de résoudre les problèmes liés à l’exécution de cette trajectoire • On peut planifier une trajectoire désirée… • …et la réaliser avec la main droite, la main gauche, les dents, le pied • Le résultat (presque) équivalent, malgré les effecteurs très différents! • « Motor equivalence » Le plan moteur est d’abord représenté dans le cerveau de façon « abstraite », et non en termes de configurations spécifiques d’articulations ou de contractions musculaires Cortex pariétal et prémoteur sont haut niveau et M1 est + bas niveau
Quelles sont les propriétés du transport?
• Trajet de la main : Propriétés spatiales – Trajectoires droites. Surprenant car les muscles agissent sur les articulations qui pivotent (rotation) – « Invariances » • Trajet de la main: Propriétés temporelles (vitesse) – En forme de cloche – « Invariances » Ces propriétés simples requièrent une grande complexité du contrôle des rotations des articulations (qui elles ont des caractéristiques de mouvements très compliquées, non linéaires)
Que sont les modèles internes?
Processus neuronaux postulés (dans le cervelet?) qui tiennent compte des propriétés physiques des effecteurs afin de contrôler un mouvement et simuler ses conséquences.
Affinés par l’expérience et l’apprentissage.
Le système moteur utilise les modèles internes dans le but :
1. De contrôler le système neuromusculaire pendant le comportement rapide et précis
2. De prédire les conséquences de nos actions
• Le contrôle de l’action démarre avec un comportement désiré utilisé comme entrée pour un modèle « inverse » qui génère une commande motrice appropriée
• La prédiction utilise la commande motrice comme entrée d’un modèle « forward » qui va produire une estimation des conséquences de cette commande motrice
Que sont les contrôles « feedforward » et « feedback »?
• Mouvements sans aucun contrôle: mouvements balistiques (ex: saccades). Mouvements du bras
peuvent être contrôlés pendant l’exécution.
• Contrôle feedforward: utilise un modèle inverse, sans intervention des retours sensoriels (openloop).
Permet d’initier le mouvement en
s’affranchissant des délais sensorimoteurs. Ne permet pas de corriger une erreur de planification.
• Contrôle feedback: permet de corriger les erreurs pendant l’exécution du mouvement grâce aux retours sensoriels (cutanés par ex.). Le système génère un signal de correction proportionnel à
l’erreur. Contrôle dicté par l’erreur et potentiellement lent.
• Un meilleur contrôle: la prédiction des conséquences du mouvement. Utilise la copie de la commande motrice qui alimente un modèle forward pour prédire et corriger le mouvement. S’affranchit des délais sensorimoteurs.
Quelles sont les bases neuronales du ctrl moteur? (8)
Le cortex cérébral pré-moteur et moteur : pas un simple exécuteur passif contrôlé par des régions plus “intelligentes”
• Observation et compréhension des actions d’autrui
• Règle gouvernant l’action
• Décision
– Sélection du but de l’action – l’intention
• Planification
– Transformation des informations sensorielles en un plan moteur
• Exécution
– Transformation du plan au mouvement
• une trajectoire de la main, la forme des doigts
• un patron des contractions musculaires
– Contrôle par « feed-forward » (boucle ouverte, proactif) et/ou
« feedback » (boucle fermée, rétroactif)
Non moteur + cognitif -> moteur
Quelles sont les aires corticales impliquées dans le transport (6), la préhension (3) et l’observation et la compréhension (2)?
• Transport – Cortex moteur primaire (M1/F1/Brodmann area 4) – Cortex prémoteur dorsal (PMd/F2) – Cortex prémoteur ventral (PMv/F4) – Cortex intrapariétal medial (MIP) – Cortex pariéto-occipital (V6A) – Aires pariétales PEip et PEc
• Préhension
– Cortex prémoteur ventral (PMv/F5)
– Cortex intrapariétal antérieure (AIP)
– Aires pariétales PF et PFG
• Observation et compréhension
- Cortex prémoteur ventral (PMv/F5)
- Cortex pariétal inférieur (7b/PF)
Toutes les connexions entre les aires sont bidirectionnelles, c’est pas en série, procède comme un syst intégré
Le cortex pariétal est sensible à quoi? et le PM?
Cortex pariétal est sensible à l’information spatiale
« Où » sont les objets d’intérêt
« Comment » réaliser un action
Position et forme des objets
Cortex prémoteur reflète les intentions du mouvement
Où, comment, et si faire un mouvement
Règles et décision
Comment on dissocie la planif de l’exécution?
• Vous pouvez déplacer la main dès que vous voyez la cible • Mais vous pouvez attendre, réfléchir, et déplacer la main plus tard, ou à un moment plus approprié • Deux étapes: – « Planification » • Décider quoi faire • Spécifier comment le faire • Décider quand le faire – « Exécution » • Lancer un mouvement sans feedback (boucle ouverte) • Faire le mouvement avec feedback (boucle fermée
Décrit la planif vs l’exécution
• Certaines cellules sont plus impliquées dans la préparation, d’autres dans l’exécution • Certaines régions sont plus impliquées dans l’exécution – M1 caudal • Certaines régions sont impliquées dans les deux fonctions: planification et exécution – PMd Dans M1 rostral ya activité inermédiaire (un peu de planif) • Certaines cellules sont impliquées dans le deux fonctions Grande hétérogénéité de réponses neuronales: • Au sein d’une même structure • Même au niveau d’une cellule unique
Qu’est-ce que le motor equivalence?
• Cortex prémoteur dorsal
– Activité similaire avec les deux bras
• Cortex moteur primaire
– Activité pour le bras contralateral
Qu’est-ce que l’intention?
• Si l’animal a décidé de ne pas
bouger, il n’y a pas de réponse
neuronale
Comment on différencie l’intention de l’attention?
• Si l’animal a décidé de ne pas
bouger, la réponse neuronale
reste toujours
Pour tâche Go activité persiste et no Go l’activité est rapidement supprimée
PM représente intention
Dans MIP l’activité persiste dans cell pendant no Go pcq cell sont activées par présence de cible même si singe va pas bouger
MIP représente attention de l’animal
Avant de planifier et d’exécuter un mouvement pour prendre un objet, il faut savoir quoi?
- Où se trouve cet objet dans
l’environnement et par rapport à notre corps - À quoi il ressemble
Quelles sont les deux voies visuelles dans le cortex cérébral?
• La voie ventrale – Occipitale à temporale – « Que » sont les objets – La perception du monde extérieur – L’identité des objets • La voie dorsale – Occipitale à pariétale – L’information spatiale – « Où » sont les objets – « Comment » faire les actions – Le contrôle du mouvement
Qu’est-ce qui arrive lors de lésions dans le cortex pariétal?
Déficit de la planification /
mouvement
Difficulté à faire des mvmts ex pour préparer un mvmt de préhension une personne normale préforme ses doigt avant le contact, une personne avec une lésion du cortex pariétal a de la difficulté à faire ça et nécessite info tactile pour le faire
Personne avec lésion cant finger well
Qu’est-ce qui arrive lors de lésions dans le cortex temporal?
• Déficit de perception
• Mais la planification et le
mouvement sont intacts
Lésion ventral visual stream: tâche de reprod d’orientation d’un objet, a bcp de difficulté mais a pas de difficulté pour mettre un objet dans un trou ;)
Son habileté d’utiliser l’info est fuckée
La voie dorsale est intacte donc permet de faire la tâche motrice
Quelles sont les 4 cartes d’espace, liées à l’effecteur moteur utilisé?
• Différents régions représentent l’information sensorielle de différentes façons – LIP: représentation de l’espace par rapport à la direction de regard (rétinotopie), les mouvements des yeux, attention – VIP: représentation de l’espace par rapport à la tête, les mouvements de la tête – MIP: mouvements du bras dans un repère centré sur les yeux – AIP: sensible à la forme des objets, la préhension
Qu’est-ce que l’espace péri-personnel?
• Les neurones dans l’aire VIP – Sensibles aux stimuli visuels dans un région limitée de l’espace (violet) – Sensibles aux stimuli tactiles dans une région limitée du corps (orange) • Les neurones dans l’aire F4 – Sensibles aux stimuli visuels ou tactiles dans les régions avoisinantes de l’espace et du corps Neurones bimodaux
Comment se font les mouvements du bras dans l’espace des yeux?
• Les neurones dans l’aire MIP/PRR (parietal reach region) – Reçoivent les inputs proprioceptifs et visuels – Sont impliqués dans les mouvements du bras – Encodent la cible dans un système du référence relié à la direction du regard • Ex: Cette cellule préfère des cibles au dessous de la cible que le singe regarde (cercles verts)
Comment se fait la préhension et l’intégration d’informations
sensorimotrices?
Les neurones dans l’aire AIP
– Différentes cellules sont sensibles à l’information
• Visuelle
• Motrice
• Visuo-motrice
– Sensibles à la forme des objets
Concept « d’affordance »
Cell pref certains types de préhension
Activité dépend pas de vision lors de manipulation, si regarde objet sans mvmt ya pas activité (cell relie au mvmt)
Autre cell, moyenne activité avec vision, mvmt sans vision inhi un peu activité et ya activité avec juste vition
=> ya +ieus types de cell diff dans cortex pariétal et chaque cell rép pas pour diff objet ou préhension mais certains objets invitent certains types de mvmts et le cortex pariétal est entrainé pour avoir cell pour diff possibilitéés de préhensions
Quelle est la Sensitivité à la forme des objets?
• Cortex prémoteur ventral (F5) – Cellule active pendant la préhension des anneaux (A) – Répond aussi quand le singe regarde simplement l’anneau (B)
Comment s’encode le but de l’action?
• Les neurones dans le cortex pariétal inférieur (et aussi dans F5) sont sensibles au but de l’action
– La cellule #1 préfère la préhension dans le but de porter l’objet à la bouche
– La cellule #2 préfère la même préhension mais dans le but de mettre l’objet dans une boîte
– La cellule #3 est elle moins modulée par le but de l’action
Singe entrainté pour prendre diff objets et de manger l’objet ou le placer ailleurs
Si l’objet est le même, le mvmt de préhension est le même mais le plan de mvmt est diff donc l’activité est diff
Ya interactions entre pllanif concrète et abstraite
Comment s’encode Les séquences des mouvements?
• Cortex moteur supplémentaire:
– Impliqué dans l’initiation des actions volontaires du bras
– Ces neurones préfèrent des séquences spécifiques des mouvements
Singe entraîné pour faire s de mvmt et stim indique quel est la s à faire (diff combinaisons de 3 mvmts)
La rép cell dans PM ya des cell qui rép à la s (push avant turn cause bcp activité mais pas push avant pull)
Ya interaction entre mvmt concrèt et le contexte du mvmt
Comment s’encode La prise de décision?
• Quand deux cibles possibles sont présentées simultanément, l’activité dans le cortex prémoteur dorsale (PMd) représente les deux possibilités d’action • Après qu’un stimulus indique la cible correcte – l’activité dans PMd reflète la décision
Comment l’Activité est sensible aux règles abstraites?
Tâche est de regarder image, délai et autre image et délai… quand image est même que début, doit faire mvmt, ya certaines règles qui disent d’attendre à répétition du même image et faire mvmt mais ya autre règle ou fiat mvmt quand stim est diff (non match rule)
Compare activité neuronale dans PM et voit que ya certaines cell que activité pendant délais dépend pas de l’objet mais dépend de la règle (plus activité que match que non match)
Activité dépend du contexte
Quel est l’effet de l’Observation des actions?
- Certains neurones de cortex prémoteur ventral (F5) et du cortex intra-pariétal inférieur (aire 7b/PF) sont actifs pendant que le singe prend un objet…
- …et aussi quand le singe regarde une autre personne prendre l’objet
- L’activité est sensible aux propriétés d’action – par exemple, le même neurone est inactif quand le morceau est pris avec un outil
- « Neurone-miroir »
Comment s’encode la Compréhension des actions?
• Pas simplement une réponse visuelle – L’activité dépend de la présence d’un objet – Même si l’objet n’est pas visible pendant l’action! • Conclusion: Ces neurones sont impliqués dans notre capacité à comprendre les actions des autres personnes.
