Cours 4

Question 1

Ou se trouve M1?

Answer 1

Dans le gyrus précentral

Question 2

M1 et prémoteur correspondent à quelles aires de Brodmann? L’aire prémotrice se divise en quoi?

Answer 2

M1 = aire 4
Prémotrice = aire 6, se divise en 5 ou 6 aires (est hétérogène) qui se connectent entre eux

Question 3

Qu’est-ce que l’organisation médio-latérale de M1?

Answer 3

Organisation médio (jambe) -latérale (face) qui est cste d’un individu à un autre
Réflète disproportionnalité de certaines parties du corps (mains doigts lèvres et bouche) sont surreprésentées, ce qui fait en sorte qu’on a un très bon contrôle de ces composantes

Question 4

Quelles étaient les 1res études sur l’organisation de M1? (5)

Answer 4

• Faite à partir de stim de surface (applique courant à surface et regarde mvmt causé)
• 1re aire pré-motrice = aire suplémentaire motrice
• Stimulation de cortex dans patients épileptiques
• Cartographie motrice chez des humains réveillés, organisation médio-latérale
• très primaire; bouche avait l’air médial mais est actually très latéral

Question 5

Qu’est-ce que le robotic TMS motor mapping? Ça nous sert à quoi?

Answer 5

Stim magnétique transcrânienne, bobines électriques créent champ mag pour dépola 1cm cube sans ouvrir cerveau
Démocratise la capacité d’aller investiger le contrôle moteur chez l’humain, confirme comportements animaux chez humain
Peut utiliser protocoles répétitifs pour exciter ou inhiber certaines parties (ex inhiber de façon non invasive la douleur chronique)
- Méthodes non-invasives pour faire cartographie motrice, robot permet de cartographier précis et répétitif chez humain, fait image par IRM et utilise TMS et neuroinvestigation grâce à logiciel, syst robotisé nous dit on est ou dans cerveau

Question 6

Décrit les stimulations invasives

Answer 6

Stim intra corticale; insère électrode et fait trains de stim (série de petites décharges qui fait sommation temporelle qui excite syst au dela du seuil pour évoquer output vers muscles)

Question 7

Comment on utilise ICMS pour l’étude de M1?

Answer 7

Enlève dure-mère, se rend à la pie
À chaque pt de stim, desc électrode pour stim couche 5 (cell pyramidales et de Betz qui ont connections cortico spin) permet avoir courant min pour évoquer mvmt
Déplacements de 250 à 500 um qui permettent d’évoquer diff mvmts, extrêmement précis
I=kr à la 2
Dit à quelle distance on doit bouger pour stim une autre colonne

Question 8

Comment on a déterminé l’organisation du cortex moteur à l’aide de techniques encore plus précises?

Answer 8

Fait un pulse à la place de trains, enregistre EMG dans diff muscles, à chaque pulse on cumule ce qui se passe, à 100 stim il commence a avoir des choses qui cumulent et à 1000 pulses ya des mvmts, avec des single pulse on peut voir quels muscles sont connectés aux cell pyramidales (outputs du cortex moteur)
1 pulse on voit rien pcq ya bcp de bruit mais à 1000 pulses on voit dépola dans muscle

Question 9

Qu’est-ce qu’on a déterminé lorsqu’on faisait des pulses simples au lieu de trains?

Answer 9

Organisation médio-lat mais dans le bras, au milieu ya des neurones qui contrôlent des muscles distaux (doigt), intermédiaire ya la transition proximodistale et autour ya contrôle des muscles proximaux = ORGANISATION FER À CHEVAL
Intensité de la rép; + le peak est haut, moins ça prend de courant pour évoquer rép dans muscle, ya une zone périphérique qui prend moins de courant pour évoquer mvmts proximaux et au milieu prend moins de stim pour évoquer mvmts distaux

Question 10

Quelle est l’organisation de la représentation des doigts dans M1 chez le singe?

Answer 10

Enregistre neurones pendant que animal fait mvmts
Mvmts isolés des diff articulations (gant avec sensors, signaux disaient au singre de bouger doigts spécifiques (flexion/extention)), permet de voir neurones qui ont déchargé max pour des doigts spécifiques ou poignet, organisation somatotoopique des diff mvmts dans cortex moteur ==> ya pas d’organisation somatotopique des mvmts des doigts dans cortex moteur!!! , ya pas d’organisation du tout!!, complètement le contraire du cortex sensoriel

Question 11

Qu’est ce qui peut expliquer l’organisation en mosaique dans M1?

Answer 11

La convergence et la divergence des projections corticospinales
Injection de traceur (mapping de main et bras) bidirectionel et regarde les nerones connectés à main sont connectés avec quoi
Connections sont étendues, neurones qui projettent à main et doigts mais connecte aussi à muscles proximaux (divergence) mais ya aussi convergence
Stim intra corticaux, trains, regarde temps, a quel endroit ya de l’activité suite à stim, ya des zones activées proches et loin des zones de stim
C’est pas uniforme, c’est patchy, zones de haute densité de connection => topographie non respectée

Question 12

Qu’est-ce que la convergence?

Answer 12

Convergence = +ieurs neurones dans cartes motrice peuvent aller au même muscle
La stimulation de nombreuses zones corticales peuvent amener un même motoneurone à décharger

Question 13

Qu’est-ce que la divergence?

Answer 13

Divergence = 1 spot dans carte motrice peut aller dans diff muscles
Isolation et injection intra cell (un neurone) de HRP (traceur qui colore 1 neuone) pour pouvoir reconstruire le trajet du neurone coloré et ce neurone connecte +ieurs pools motoneuronales donc un seul neurone stim +ieurs muscles
Enregistre 1 neurone isolé dans corex et mesure activité des muscles, à 10 000 décharges du neurone, peut voir que neurone activait +ieurs muscles (+ieurs muscles ont probabilité stat significative de décharger quand 1 seul neurone décharge)

Question 14

Est-ce qu’il y a de la divergence et convergence dans les connections prémotrices avec M1?

Answer 14

Injections prémoteur, représentations de la main dans prémoteur ventral, connections sont pa yek dans aire de la main mais aussi proximal = divergence
Ya aussi convergence; autres neurones envoient vers aire de la main

Question 15

Résume les connections motrices (6)

Answer 15

• Les connections prémotrices sont largement étenduent dans la mosaique de M1
• Des petites populations neuronales dans M1 ont accèss à de grand territoire dans M1
• Donc chaque population de neurones dans M1 ont des connections avec de nombreux muscles
• Il apparait que les petits groupes de neurones dans le cortex moteur ont peu de biais anatomique pour un muscle ou un autre (universal topographic access)
• Ainsi, les propriétés émergentes du output d’un groupe de neurones peut être modulé par la facilitation d’une des connections existantes (competition for output effect)
• Nous pouvons imaginer que la force d’un tel système est qu’il permet une réorganisation dramatique et rapide des outputs corticospinaux

Question 16

Décrit la voie pyramidale

Answer 16

Cortex Moteur, Cellules pyramidales, Couche V –> passe par capsule int –>
Voie pyramidale –>
Voie corticospinale (<10% ventral et >90% latéral), mais aussi
Voie corticostriatale
Voie corticopontique
Voie cortico-rubrale
Voie cortico-réticulaire (bilatérale)

Question 17

Comment on visualise les voies descendantes? (2)

Answer 17

Traceur anatomique antérograde qui est transporté le long des axones CS du cortex cérébral à la moelle
épinière
Virus trans-syn, saute un neurone donc si ya yek une sy entre motoneurone et cell pyramidale, les neurones du cortex vont être colorés

Question 18

La voie cortico-spin termine ou?

Answer 18

Bcp de terminaisons dans laminaux intermédiaires mais ya aussi des neurones qui connectent dans corne anté pour aller dans muscles distaux (projections cortico-motoneuronales; bypass tous les autres syst, a contrôle direct = évolution du contrôle moteur raffiné au niveau de M1)
La majorité (sinon tous) des axones CS font synapse sur les interneurones spinaux dans la zone intermédiaire de
la moelle épinière, chez tous les mammifères
Cependant, chez les primates, certaines des axones CS aussi font synapse directement sur les motoneurones alpha dans lamina IX de la corne ventrale
-ces neurones CS sont appelés « les Cellules Corticomotoneuronales » (« CM »)
-leurs corps cellulaires se trouvent presque exclusivement dans M1

Question 19

Qu’est-ce qui arrive si injecte du musimol dans S1? et dans M1?

Answer 19

Lésions réversibles (injection de musimol; agoniste de GABA) injection dans représentation corticale du pouce, empêche de mettre force dans pouce si lésion en S1, lésion dans M1 = pas capable de bouger pouce

Question 20

Comment la décharge d’un neurone varie avant et pendant un mvmt?

Answer 20

Le début de la décharge précède le début du mouvement
• Environ 125ms le signal GO, les neurones de M1 décharges vigoureusement
• 80ms plus tard, l’activité musculaire
• Encore 80ms plus tard le bras commence à bouger
• Le temps entre l’activé neuronale et le mouvement s’explique par le temps nécessaire pour le signal de se rendre du cortex jusqu’aux muscles
• Les neurones causent le mouvement

Question 21

Quels sont les effets des mvmts d’une partie du corps spécifique sur la décharge d’un neurone?

Answer 21

La décharge d’un neurone simple de M1 varie en fonction des mouvements d’une partie limitée du corps controlatéral
• Chaque neurone M1 a tendance à se décharger lors des mouvements d’une partie particulière du corps
• Mouvement spécifique (ex. extension et non flexion du poignet)
==> les neurones déchargent p/r à une partie du corps mais ya aussi une spécificité du mvmt
• La plupart ou tous les neurones enregistrés lorsqu’il a avancé l’électrode à travers les différentes couches de M1 avaient tendance à décharger lors des mouvements de la même partie du corps = organisation en colonne

Question 22

Comment la direction du mvmt affecte la décharge des neurones?

Answer 22

La décharge varie en fonction de la direction de mouvement et les postures stables
Singe fait extension/flexion du poignet, ya de la variabilité du patron de décharge d’un essai à un autre mais quand fait moyenne des décharges dans le temps, lorsque fait déplacement, activité aug bcp mais y’avait de l’activité était activé avant, neurone continue même de décharger après mvmt est finit
• Activité tonique du neurone après la fin de l’extension et l’inverse pour la flexion
• D’autres neurones montreraient le schéma inverse

Question 23

Selon le modèle hiérarchique, quels sont les 3 paramètres de mouvement qui sont potentiellement
contrôlé par le cortex moteur?

Answer 23

• Les paramètres cinématiques extrinsèque:
  Location du cible (position finale du mouvement)
  Trajectoire du membre vers la cible
• Les paramètres cinématiques intrinsèque:
  Angles et rotations des articulations
• Les paramètres cinétiques:
  Forces statique et dynamique
  Couples de torsion
  Activité électromyographique

Question 24

Comment la décharge est affectée lorsqu’une F contre ou aide un mvmt? Que peut-on conclure?

Answer 24

Sans charge: pendant flexion, muscle extenseur est inhibé et flexeur activé, activité neuronale un peu avant et pendant mvmt
F contre: muscle force bcp + et neurone décharge bcp + si F contre le mvmt
F aide: extenseurs retiennent donc forcent, flexeurs travaillent pu et eurone décharge pu, ya des neurones qui sont spécifiques à des F
Profil d’activité du neurone change en fction des F ext même si mvmts (cinématique) est identique
• Indique que l’activité est plus étroitement liée à la cinétique du mouvement qu’à la cinématique

Question 25

L’activité des cell CM signalent quoi?

Answer 25

L’activité des cellules CM pourrait signaler et contrôler différentes composantes de l’activité contractile de leurs muscles cibles
Certains neurones ont des patrons d’activations corrélés à ce qui se passe dans certains muscles (activité similaire)
Une partie des codes des neurones code l’activité muscu

Question 26

Qu’est-ce qu’on a appris lors de tâches de center-out?

Answer 26

La préférence directionnelle de la décharge d’un neurone M1 lors des mouvements d’atteinte du bras
Cette préférence est générale – (broad tuning)
Différents neurones préfèrent différentes directions de mouvement
Si on regarde l’activité d’un seul neurone, on ne sait pas la direction (ex. Neuron 1 = même décharge pour 90- 270 deg)
En combinant l’activité des neurones, on peut prédire le mvmt que le singe va faire
Trouve direction pref pour chaque neurone et met tous les neurones ensemble
Si on fait la moyenne de tous les neurones, ils co-agissent pour envoyer un output coordonné et précis

Question 27

L’activité des muscles varie en fction de quoi?

Answer 27

L’activité contractile des muscles varie en fonction de la direction de mouvement d’atteinte et la direction des forces externes
L’activité du muscles est en fonction de la force à produire pour faire le mouvement
Le muscle s’adapte en fction de F ext, muscle permet quand même de faire tâche despite F ext

Question 28

L’activité d’un neurone varie en fction de quoi selon Kalaska?

Answer 28

L’activité d’un neurone simple du cortex moteur varie en fonction de la direction des mouvements et de la direction des forces externes
Profil d’adaptation des neurones est similaire à celui des muscles
Neurone intéressé à la direction du mvmt et à la F (relations linéaires; activité aug avec l’amplitude de la F), neurone est influencé par les 2 paramètres comme un muscle; appuie hypothèse de la cinématique
NEURONES SONT INFLUENCÉS PAR CINÉTIQUE ET CINÉMATIQUE
ya des neurones qui rép yek à direction du mvmt (cinématique) ou yek à F (cinétique) ou aux 2

Question 29

Brain-machine interface utilise quoi?

Answer 29

utilise pop neuronales pour lire et prédire l’intention des neurones
Brain Activity –> Brain Activity Decoder Algorithm –> Control Signal –> Controlled Device