Une étude montre comment le cerveau équilibre les informations sensorielles pour contrôler le mouvement musculaire

La rétroaction visuelle est tout aussi importante que le sens de la position du corps en ce qui concerne les réflexes involontaires qui activent le mouvement musculaire, dit une nouvelle étude dans le journal en libre accès eLife.

Les résultats donnent un aperçu de la façon dont le cerveau équilibre différents types d'informations sensorielles pour contrôler les premiers stades du mouvement, ajoutant à notre compréhension de la façon dont ces processus sont contrôlés en matière de santé et de maladie.

Tout au long de la vie quotidienne, nous modifions nos mouvements corporels en réponse à des indices changeants. Par exemple, lorsque nous recherchons un objet cible, notre cerveau utilise des informations visuelles sur la position de l'objet, ainsi que des informations sur notre position corporelle actuelle et nos mouvements personnels.

Ces informations changent constamment et rapidement, et il existe donc une boucle de rétroaction continue et sophistiquée où le cerveau convertit les informations en une réponse musculaire correcte et précise.

Un élément clé de cette rétroaction est le «réflexe d'étirement» du muscle, qui se produit des millisecondes avant le mouvement musculaire volontaire réel.

Plusieurs études ont suggéré que le cerveau intègre plusieurs types d'informations sensorielles pour obtenir un contrôle musculaire volontaire.

Cependant, on ne sait pas si le contrôle du réflexe d'étirement initial est calculé à partir de plusieurs sources sensorielles ou à partir d'une seule source, telle que des informations visuelles. Dans cette étude, nous avons examiné comment la modification des indices visuels, comme la déformation ou l'élimination de ces informations, affectait l'intensité des réflexes d'étirement musculaire. « 

Sho Ito, auteur principal et chercheur de l'étude, NTT Communication Sciences Laboratories, Kanagawa, Japon

L'équipe a mené des expériences avec des personnes auxquelles on a demandé de déplacer un curseur vers une cible visuelle. Dans la première expérience, le mouvement du curseur a été modifié, déformant les commentaires visuels reçus par les participants.

Les chercheurs ont calculé l'effet de ce changement de rétroaction visuelle du curseur sur le réflexe d'étirement musculaire en mesurant mécaniquement l'activité musculaire au poignet.

Ils ont constaté qu'en introduisant une différence entre le mouvement réel de la main et le mouvement du curseur sur l'écran, la force du réflexe d'étirement musculaire était réduite.

Ensuite, ils ont comparé le réflexe d'étirement musculaire lorsque les gens ont reçu une rétroaction visuelle normale sur la façon dont le curseur se déplaçait par rapport à recevoir une version inversée de la façon dont le curseur se déplaçait.

Dans la moitié des essais, le curseur a disparu complètement pendant la tâche. La distorsion et le retrait du curseur ont tous deux contribué à modifier le réflexe d'étirement musculaire.

La suppression du curseur a réduit l'intensité du réflexe d'étirement, suggérant qu'il est important de pouvoir voir le curseur pour activer suffisamment la correction de mouvement.

De plus, plus les participants ne sont pas parvenus à voir le curseur longtemps, plus l'intensité du réflexe d'étirement est faible et plus la variabilité globale des mouvements des personnes est grande.

Cela suggère qu'être certain de notre positionnement des membres est important dans la régulation du réflexe d'étirement.

Dans l'expérience finale, les chercheurs ont cherché à savoir si le traitement des informations visuelles pour coordonner le mouvement musculaire s'accompagne toujours d'une réduction du réflexe d'étirement musculaire.

Pour cela, les participants devaient à nouveau déplacer le curseur vers la cible, mais cette fois la cible a sauté. Cela a permis à l'équipe de mesurer les réflexes dans le traitement de l'information visuelle ainsi que les réflexes d'étirement musculaire précédemment calculés.

Ils ont constaté que la diminution de l'intensité du réflexe d'étirement musculaire ne se produisait que lorsque la distorsion était introduite dans la rétroaction visuelle, mais pas par une carte déformée entre la cible visuelle et l'action motrice.

« Notre étude suggère qu'en l'absence d'indices visuels clairs, les participants ne se sentent pas sûrs de leur propre position de la main, ce qui réduit le réflexe d'étirement musculaire et empêche un mouvement inexact ou inapproprié », conclut l'auteur principal Hiroaki Gomi, chercheur émérite principal et chef de groupe chez NTT Laboratoires des sciences de la communication.

« Les résultats montrent que les réactions de rétroaction qui contrôlent le mouvement sont calculées par le cerveau non pas à partir d'un seul signal, mais à partir de multiples sources d'informations sensorielles, y compris notre vision, notre posture et notre sens de l'auto-mouvement. »