Vous avez les mains pleines et une cuillère est tombée… Personne ne vous jugera si vous la récupérez entre vos orteils, pas même votre propre cerveau. Pour certaines zones du cerveau impliquées dans la planification et le contrôle des mouvements, peu importe en effet que vous utilisiez votre main ou votre pied : seul compte le type d'action réalisé. Ces résultats publiés dans la revue PNAS pourraient représenter une avancée importante pour la conception de prothèses des membres.
Comparer des sujets lambdas à des personnes dysplasiques
Bien que des études aient trouvé une représentation cérébrale partagée par les deux mains en fonction du type d'action – comme atteindre, saisir -, il était difficile de savoir si cette activité cérébrale était généralisable ou non à d'autres membres capables d'effectuer l'action, comme les pieds. Le souci est que les personnes valides ont développé une préférence dans l'utilisation des mains. Ainsi, en utilisant leurs pieds, il se peut qu'elles essaient de copier l'action de leurs mains, activant au passage les régions cérébrales responsables de ce mouvement : c'est ce qu'on appelle l'imagerie motrice. Résultat, il serait possible de voir les mêmes régions cérébrales s'activer lorsqu'un objet est attrapé par la main ou le pied, juste parce que la main a été mentalement évoquée.
Pour vérifier que les zones du cortex fronto-pariétal impliquées dans la planification et le contrôle des mouvements sont bien activées de la même manière, que le mouvement soir effectué par la main ou le pied, il faut donc comparer avec des personnes qui n'ont jamais disposé de leurs mains. C'est le cas des patients atteints de dysplasie, nées sans bras ni mains, qui ont développé l'usage de leurs orteils pour manipuler des objets. L'activité cérébrale de ces quatre personnes a été comparée à celle de sept individus témoins qui devaient saisir un objet d'abord avec les mains, puis avec les orteils.
Mains ou pieds, même combat pour la zone spécialisée dans l'action d'"atteindre"
Vous avez les mains pleines et une cuillère est tombée… Personne ne vous jugera si vous la récupérez entre vos orteils, pas même votre propre cerveau. Pour certaines zones du cerveau impliquées dans la planification et le contrôle des mouvements, peu importe en effet que vous utilisiez votre main ou votre pied : seul compte le type d'action réalisé. Ces résultats publiés dans la revue PNAS pourraient représenter une avancée importante pour la conception de prothèses des membres.
Comparer des sujets lambdas à des personnes dysplasiques
Bien que des études aient trouvé une représentation cérébrale partagée par les deux mains en fonction du type d'action – comme atteindre, saisir -, il était difficile de savoir si cette activité cérébrale était généralisable ou non à d'autres membres capables d'effectuer l'action, comme les pieds. Le souci est que les personnes valides ont développé une préférence dans l'utilisation des mains. Ainsi, en utilisant leurs pieds, il se peut qu'elles essaient de copier l'action de leurs mains, activant au passage les régions cérébrales responsables de ce mouvement : c'est ce qu'on appelle l'imagerie motrice. Résultat, il serait possible de voir les mêmes régions cérébrales s'activer lorsqu'un objet est attrapé par la main ou le pied, juste parce que la main a été mentalement évoquée.
Pour vérifier que les zones du cortex fronto-pariétal impliquées dans la planification et le contrôle des mouvements sont bien activées de la même manière, que le mouvement soir effectué par la main ou le pied, il faut donc comparer avec des personnes qui n'ont jamais disposé de leurs mains. C'est le cas des patients atteints de dysplasie, nées sans bras ni mains, qui ont développé l'usage de leurs orteils pour manipuler des objets. L'activité cérébrale de ces quatre personnes a été comparée à celle de sept individus témoins qui devaient saisir un objet d'abord avec les mains, puis avec les orteils.
Mains ou pieds, même combat pour la zone spécialisée dans l'action d'"atteindre"
Dans toutes ces situations, les mêmes zones motrices du cortex fronto-pariétal spécialisées dans l'action d'atteindre ont été activées. Simultanément, elles ont activé le cortex moteur primaire qui contrôle les muscles des mains et des pieds. "Ces résultats prouvent que certaines zones d'association sont organisées en fonction de fonctions abstraites de types d'action, indépendamment de l'expérience sensorimotrice spécifique et des paramètres de certaines parties du corps", concluent les chercheurs.
"L'étude montre que certaines zones du système moteur se développent pour calculer une action ou une tâche complexe, comme atteindre et saisir, et ces actions ne dépendent pas de l'expérience motrice d'une personne. Ainsi, l'utilisation d'un bras ou d'une jambe pour atteindre un objet met en évidence les mêmes zones sur les scanners d'IRMf (IRM fonctionnelle, qui permet de voir l'activité cérébrale dans le temps, ndlr)", explique dans un communiqué Ella Striem-Amit, qui a dirigé ces travaux. Un fonctionnement "plus abstrait" que le "contrôle fin d'un bras, par exemple, correspond à une zone du système nerveux central et le contrôle d'une jambe correspond à une autre zone. C'est l'organisation point par point".
Un fonctionnement général du cerveau
D'après la chercheuse, ce travail confirme de précédents résultats sur les personnes nées sourdes ou aveugles. Il semble en effet que le cortex visuel et auditif dites "d'ordre supérieur" accomplisse des tâches spécifiques, indépendamment du sens utilisé. Par exemple, une zone visuelle qui réagit aux lettres, qu'elles soient présentées visuellement à ou en braille aux personnes aveugles de naissance. De même, une zone auditive d'ordre supérieur traite les rythmes temporels à la fois chez des individus lambda exposés à des séquences auditives ou à des personnes nées sourdes face à des séquences visuelles. "Nous construisons un modèle qui démontre que les tâches spécifiques telles que l'atteinte et la préhension sont des fonctions d'action de niveau supérieur, différentes et indépendantes de la fonction d'action de niveau inférieur telle que l'utilisation d'un bras. Nous pensons que cette organisation est un principe général de la conception du cerveau", explique dans un communiqué Yuqi Liu, qui a participé à ces travaux.
Vers des prothèses prenant en compte les commandes "d'ordre supérieur"
En l'occurrence, ces nouveaux résultats sur les mains et les pieds pourraient guider vers de nouvelles prothèses, mieux acceptées par les malades. Les prothèses actuelles fonctionnent en laissant l'utilisateur dicter les paramètres de mouvement coordonné et de faible niveau de la prothèse, ce qui est très complexe et éprouvant. Ce qui peut aider, c'est d'utiliser la commande de niveau supérieur, explique Ella Striem-Amit. "À long terme, si nous comprenons mieux les représentations d'action à un niveau de commande supérieur, nous pourrons peut-être guider les prothèses non seulement au niveau du mouvement de la main, mais aussi à un niveau de but d'action plus élevé, ce qui pourrait conduire à un rejet moins important des prothèses."
