IV. Cortex moteur Flashcards
D’où proviennent les afférences que reçoit le cortex moteur
afférences ont pour rôle de raffiner les commandes motrice
- ganglions de la base
- cervelet
Quelles sont les projections du cortex moteur (directe et indirecte)
directe: ME
indirecte:
- voie descendante rubrospinale
- voie descendante réticulospinale
Vrai ou Faux: la majorité des projections du cortex moteur sont indirectes
Vrai
Combien d’aires prémotrices possède l’humain
6
Quelles sont les 3 méthodes pour étudier le système moteur
- IRM fonctionnelle
- Magnétoencéphalographie (MEG)
- Électroencéphalogram (EEG)
Décrire l’IRM fonctionnelle
- signal hémodynamique (pas électrique = indirect) = délai entre le temps de décharge des neurones et l’augmentation de l’apport sanguin
- mesure l’activité cérébrale en détectant les changements dans le flux sanguin, qui sont liés à l’activité neuronale.
- Lorsque certaines zones du cerveau sont activées, le besoin en oxygène et en nutriments augmente, ce qui entraîne un accroissement du flux sanguin dans ces régions.
- basse résolution temporelle (en secondes)
- permet de voir le cerveau au complet
- Mvt de l’eau dans le cerveau interprété comme une activité cérébrale
Décrire le MEG
- $$$
- changements magnétiques causés par l’activité des neurones
- technique non invasive qui mesure les champs magnétiques générés par l’activité électrique des neurones dans le cerveau.
- résolution temporelle beaucoup mieux (en millisecondes)
- Lorsque les neurones du cerveau sont activés, les courants électriques génèrent des champs magnétiques très faibles autour de ces neurones.
- Signal cortical (surface)
- Mauvaise résolution spatiale (mais mieux que l’EEG)
- Meilleure résolution temporelle que l’IRM = utile pour étudier en temps réel
Décrire le EEG
- détecte les potentiels électriques générés par l’activité des neurones dans le cortex cérébral.
- captés à travers des électrodes
- enregistre les variations de potentiel qui reflètent l’activité des réseaux neuronaux sous-jacents.
- oscillations électriques dues à l’activité collective des neurones.
- Ces oscillations varient en fréquence et en amplitude
Décrire comment s’est faite les premières études sur l’organisation de M1
- chez le macaque
- stimulation de surface (sur la dure-mère)
- mvts controlatéraux à la stimulation
- organisation médio-latérale le long du sulcus central
- MI en médial, MS au milieu, visage en latéral
Les premières études sur l’organisation du M1 ont révélées quoi?
- proposition de l’homonculus
- organisation médio-latérale
- certaines parties du corps ont des plus grandes représentations corticales (lèvres, bouche, langue, mains, doigts)
- mais la représentation n’est pas fidèle aux données physiologiques
Qu’est-ce que la stimulation magnétique transcrânienne (TMS)
une technique non invasive qui utilise des impulsions magnétiques pour moduler l’activité électrique du cerveau.
- champs magnétiques focaux (1 cm3)
- sécuritaire, non-douloureux
- on peut enregistrer les réponses évoquées dans les muscles
- test l’excitabilité du cortex moteur chez l’humain
Qu’est-ce que la microstimulation intracorticale (ICMS)
Technique de stimulation électrique très précise qui permet de stimuler directement des régions spécifiques du cortex cérébral, à l’aide d’électrodes implantées dans la couche V. Contrairement à des techniques non invasives comme la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) ou l’EEG, l’ICMS est une méthode invasive qui permet de délivrer des impulsions électriques à un niveau très localisé, offrant un contrôle très fin de l’activité neuronale.
- stimule directement des neurones
- utilisations des trains de stimulations (sommation temporelle des décharges)
- évoque des mvts précis avec des microcourants
- augmente la résolution spatiale dramatique
Pourquoi implantons nous les électrodes (par exemple dans la technique ICMS) sur la couche V
Car celle-ci contient toutes les projections descendantes corticospinales et les neurones pyramidaux corticospinaux = produit plus de mvt facilement lorsque stimulée
Décrire le cortex agranulaire
région du cortex cérébral qui se caractérise par une structure particulière dans laquelle il y a une absence ou une faible présence de certaines couches cellulaires, notamment la couche IV, qui est généralement riche en cellules granulaires (ou cellules pyramidales) dans d’autres régions corticales
Ce type de cortex est souvent associé à des régions du cerveau impliquées dans des fonctions motrices ou de haut niveau, telles que le contrôle du mouvement.
Pourquoi dit-on que les cartes motrices obtenues avec le ICMS ont une forme en fer de cheval
Car l’organisation médio-latérale à l’intérieur du MS ne suit pas l’organisation médio-latérale attendue:
- on voit sur EMG une zone de coactivation des muscles proximaux et distaux lors de la stimulation de sites corticaux spécifiques
Qu’est-ce qui peut expliquer l’organisation en mosaïque dans M1?
La convergence et divergence des projections corticospinales
- principe de connectivité des projections corticospinales
- la stimulation à un endroit précis envoie des projections à plusieurs pool motoneuronales
- certaines zones du corps peuvent partager des représentations corticales, ce qui génère un motif en mosaïque.
- une petite zone de M1 peut contrôler plusieurs muscles ou groupes musculaires liés à un même mouvement fonctionnel
Expliquer la convergence
Lorsque plusieurs cellules ou régions corticales envoient des informations vers une seule cellule pyramidale ou un petit groupe de cellules dans le cortex moteur primaire.
Permet de synthétiser des informations diverses provenant de différentes parties du corps, des informations sensorielles ainsi que des commandes motrices provenant de différentes aires du cerveau, en vue de produire un mouvement coordonné.
La stimulation de nombreuses zones corticales peut amener un même MN à décharger
Expliquer la divergence
Lorsque une seule cellule pyramidale ou un petit groupe de neurones dans une région du cortex moteur envoie des signaux à plusieurs autres neurones qui peuvent contrôler différents muscles ou groupes musculaires.
L’injection de HRP dans un neurone corticospinal montre des projections sur les pools de MN innervant 4 muscles différents
- dendrites d’un seul neurone projettent vers 4 pools neuronals
- ainsi, “spike triggered average of rectified EMG” de neurones dans M1 ont un effet sur plusieurs muscles différents
Vrai ou Faux: lors d’injection de traceur (HRP) dans la représentation des doigts de l’aire 4 de Brodmann, les connexions dans le cortex moteur respectent une topographie claire
Faux: ne respectent pas une topographie claire
Projections vers d’autres zones corticales aussi présentes (épaule, mains, coude, etc.) et pas seulement vers d’autres zones corticales des doigts
Vrai ou Faux: Lors d’injection dans l’aire 1 de Brodmann, les connexions dans le cortex somatosensoriel respectent une topographie claire
Vrai, car elles doivent conserver la précision du message/ de l’information sensorielle, il n’y a donc aucune divergence ici
Quelles sont deux organisations que l’on peut retrouver dans le gyrus précentral qui sont excitable par microélectrode
- colonne corticale (1mm de diamètre_ perpendiculaire à la surface
- organisation tangentielle (perpendiculaire à la surface aussi)
Décrire les structures franchises dans la voie descendante partant du cortex moteur (couche V, cellules pyramidales) (5 étapes)
- cellules pyramidales émettent des axones
- Axones passent dans la capsule interne
- Axones se réunissent dans le pédoncule cérébral, au niveau du mésencéphale ventral
- Axones traversent ensuite le pont et se disposent sur la face ventrale du bulbe = formations des pyramides (voie pyramidale)
- Formation du faisceau corticospinal latéral (>90%, se croisent) ou ventral (<10%, ne se croisent pas) dans le bulbe caudal
Après avoir reçu les signaux des cellules pyramidales, la capsule interne envoit des projections vers quelles voies extra-pyramidales (4)
- V. corticostriatale (NGC)
- V. corticopontique (cervelet)
- V. cortico-rubrale (Noyau rouge)
- V. cortico-réticulaire (sub réticulaire)
Fonction de la voie corticospinale latérale
Cette voie croise la ligne médiane (decussation) et contrôle les muscles distaux des membres (mains, pieds).
Fonction de la voie corticospinale ventrale
Elle reste du côté du corps et contrôle les muscles axiaux (tronc et muscles proximaux).
Décrire les voies pyramidales (origine, structure, mvt, contrôle, rôle, pathologies associées)
- Origine: Cortex moteur primaire (gyrus précentral)
- Structure: Passe par la pyramide bulbaire dans le tronc cérébral
- Type de mvt: Mouvements volontaires fins et précis
- Contrôle: Contrôle volontaire et conscient
- Rôle: Exécution directe des mouvements (p. ex., écrire, jouer)
- Pathologies associées: Paralysie, troubles moteurs volontaires (p. ex., AVC)
Décrire les voies extra-pyramidales (origine, structure, mvt, contrôle, rôle, pathologies associées)
- Origine: Structures sous-corticales (noyaux de la base, cervelet)
- Structure: Ne passent pas par la pyramide bulbaire, voies sous-corticales
- Type de mvt: Mouvements automatiques, posturaux et locomoteurs
- Contrôle: Modulation automatique et involontaire
- Rôle: Coordination, régulation, maintien de l’équilibre, réflexes
- Pathologies associées: Parkinson, chorée de Huntington, tics, troubles moteurs involontaires
Étapes de la méthode de moyennage par spike (5)
- Enregistrement des spikes neuronaux (PA) via électrode
- Les spikes sont détectés et marqués dans le temps (permet de repérer l’instant où chaque spike individuel se produit)
- Identification de l’événement déclencheur (mvt moteur volontaire)
- Extraction des fenêtres temporelles autour de chaque spike
- Moyennage des activités neuronales: calcule la moyenne de l’activité de tous les neurones à chaque point de temps dans la fenêtre (avant et après chaque spike)
Vrai ou Faux: chaque neurone M1 à tendance à se décharger lors des mvts d’une partie particulière du corps
Vrai: exemple, va se décharger pendant l’extension du poignet mais pas la flexion
Expliquer comment l’organisation en colonne corticale est vue lors de l’enregistrement de l’activité neuronale si l’on fait un mvt précis
La plupart ou tous les neurones enregistrés lorsque le chercheur a avancé l’électrode à travers les couches de M1 avaient tendance à décharger lors des mvts de la même partie du corps = organisation en colonne (même type de profil de décharge par principe des colonnes)
Selon quoi varie la décharge d’un neurone simple de M1
varie en fonction des mvts d’une partie limitée du corps controlatéral
Vrai ou Faux: un neurone se décharge pour un direction SPÉCIFIQUE (ex: 80 degrés précisément)
Faux: se décharge pour une direction générale (ex: 135 à 180 degrés)
Que dit Georgopoulos par rapport aux neurones
Différents neurones préfèrent différentes directions de mvt (les neurones dans une même colonne préfèrent la même direction générale)
Expliquer le “population vector hypothesis)
- Cette hypothèse repose sur l’idée que l’activité collective d’un groupe de neurones dans le cortex moteur peut être utilisée pour coder la direction d’un mouvement.
- Lorsqu’un groupe de neurones dans le cortex moteur est activé lors d’un mouvement, l’idée est que la combinaison de ces directions préférentielles peut être utilisée pour prédire la direction générale du mouvement.
- L’activité collective des neurones dans le cortex moteur constitue donc un vecteur de population qui, lorsqu’il est combiné correctement, indique la direction du mouvement.
Que démontre les expériences de Donoghue et Schwartz?
le cortex moteur prépare et encode l’intention de mouvement avant même que l’acte moteur ne se produise.
Les neurones dans le cortex moteur primaire (M1) et d’autres régions corticales sont capables de refléter l’intention d’un mouvement avant son initiation, bien avant qu’un mouvement volontaire ne soit réalisé
Avec quelles structures font synapse la majorité des axones corticospinales
Mammifères: sur les interneurones spinaux dans la zone intermédiaire de la ME
Primates:
- sur les interneurones spinaux dans la zone intermédiaire de la ME
- directement sur des MN alpha dans lamina IX de la corne ventrale (en raison de la complexification des mvts)
Comment sont appelées les neurones corticospinals et où est leur corps cellulaire
Nom: cellules corticomotoneurales (CM)
Corps cellulaires: presque exclusivement dans M1
Vrai ou Faux: les terminaisons corticomotoneurales sont monosynaptiques
Vrai: elles sont directes
Décrire le cortex moteur primaire (M1/Aire 4) (% des projections, contact direct avec MN permet quoi?)
- origine de la majorité des projections corticospinales (35%)
- chez certains primates, les connections corticospinales peuvent être en contact direct avec les MN = mvts indépendants/précis des doigts
- déficits moteurs importants si cette aire est atteinte
Décrire les aires prémotrices (% des projections corticospinales, fonction, etc.)
- elles ont des projections corticospinales (40%/6 aires)
- interconnectées avec M1
- impliquées dans la production de mvts
- en plus d’avoir des décharges associées aux paramètres du mvt, les neurones peuvent avoir des modulations complexes
Décrire la fonction des neurones miroirs du cortex prémoteur (surtout ventral)
- permettent l’apprentissage par observation (peut être observé très tôt)
- prouvé comme efficace à tous les âges, même pour les mvts complexes
- cependant, on ne reproduit pas tout mvt que l’on observe (inhibition)
Vrai ou Faux: les neurones miroir du cortex prémoteur déchargent TOUJOURS lors de l’observation d’un mvt pas un autre individu
Faux: les neurones miroirs vont seulement décharger pendant l’observation si le sujet à de l’intérêt à reproduire le mvt
Décrire les décharges des neurones miroirs lors de l’observation
- lors de l’observation, l’activité du neurone n’est pas associée à des contraction isométriques
- certains neurones arrêtent de décharger lors de l’observation
- ceci pourrait être un mécanisme pour empêcher de faire le mvt observé
Conséquence d’une lésion au niveau de S1
incapacité de raffiner/ajuster la précision d’un mvt
Conséquence d’une lésion au niveau de M1
Incapacité de produire des mvts
Conséquence principale d’un AVC
Perte de contrôle des mvts individuels des doigts car il y a moins de projections M1 restantes, donc moins de mvts de précisions aux doigts
Décrire comment sont les mvts avant la maturation de la voie corticospinale
- mvts similaires en plusieurs points à l’AVC
- Lents et peu précis chez l’enfant
- amélioration du mvt se fait en parallèle à la myélinisation du cortex moteur et de la voie corticospinale
Comment se fait l’adaptation de la locomotion
C’est un processus volontaire en foncction de l’environnement (nécessite l’action du cortex)
L’évolution de la voie corticospinale et des terminaisons corticospinales chez le primate est due à quoi? (3)
- changements associés à la complexification des mvts
- manipulation fine (nécessité d’un contrôle moteur fin et précis des mains et des doigt pour assurer la survie, ex: se nourrir)
- Posture et locomotion (développement de la bipédie et la nécessité de maintenir l’équilibre tout en marchant et en courant)
