Fiche de révision : Neurosciences et perception du mouvement

📋 Plan du Cours

1. Sensation, perception et qualia
2. Canaux sensoriels et système vestibulaire
3. Vision, toucher et perception haptique
4. Fuseaux neuromusculaires et co-activation
5. Afférences et intégration sensorielle
6. Rétrocontrôle des cellules de Renshaw
7. Modèle de Hill et force musculaire
8. Relations force longueur et vitesse
9. Secousse et sommation musculaires
10. Mesure électromyographique
11. Traitement du signal EMG
12. Traitement fréquentiel des signaux EMG
13. Interprétation et fatigue musculaire
14. Neurone et transmission nerveuse
15. Réseaux locomoteurs et théories
16. Contrôle du mouvement volontaire
17. Redondance et degrés de liberté
18. Posture et équilibre debout

📅 Repères chronologiques

1. 1910Sherrington défend la théorie périphériste selon laquelle les activités motrices rythmiques résultent de l’enchaînement de réflexes.
2. 1911Brown défend la théorie centraliste selon laquelle l’activité motrice rythmique est produite par le système nerveux indépendamment des activités sensorielles.
3. début des années 1960Les neurosciences émergent aux États-Unis autour de l’étude électrophysiologique du système nerveux.

📖 1. Sensation, perception et qualia

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurosciences : Étude scientifique du système nerveux, de sa structure et de son fonctionnement, de l’échelle moléculaire aux organes comme le cerveau et jusqu’à l’organisme entier.
• Sensation : Détection d’une information sensorielle et son acheminement vers le système nerveux central ; elle correspond à une information afférente.
• Perception : Ce que devient l’information sensorielle après son traitement par le système nerveux central, c’est-à-dire l’interprétation des messages sensoriels.
• Qualia : Écart entre l’explication d’une expérience perceptive et son ressenti subjectif ; une personne ne peut pas éprouver directement la perception d’autrui.
• Homoncule : Représentation de l’importance motrice et sensorielle des différentes parties du corps, ces deux dimensions étant généralement liées.

★ À maîtriser

📌 Le système nerveux commande les actions des muscles, qui influencent directement la perception, mais il ne commande pas la perception elle-même.

• La couleur est une interprétation construite par le cerveau à partir d’un signal lumineux converti en signal électrique et transmis au cortex.

Compléments

• David Hunter Hubel et Torsten Wiesel enregistrent l’activité électrique des neurones du cortex visuel du chat en fonction des images qui lui sont présentées.

• L’aire corticale motrice droite commande le côté gauche du corps.

• Une personne aveugle depuis toujours ne peut pas connaître le ressenti subjectif des couleurs simplement à partir de leur explication.

• 🔄 Le test de Sally-Anne suit cette séquence :

  1. Sally place un cookie dans une boîte.
  2. Sally quitte la pièce.
  3. Anne déplace le cookie dans un panier.
  4. On demande où Sally cherchera le cookie à son retour.

• Le test de Sally-Anne examine si un enfant comprend que Sally peut croire que le cookie se trouve encore dans la boîte, puisqu’elle n’a pas vu son déplacement.

💡 Astuce mémo

La sensation apporte l’information ; la perception est ce que le SNC en fait.

📖 2. Canaux sensoriels et système vestibulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système vestibulaire : Organe de l’équilibre situé dans l’oreille interne, qui renseigne sur la position angulaire de la tête et ses accélérations.

★ À maîtriser

• Les trois canaux semi-circulaires, remplis d’endolymphe et disposés orthogonalement dans les trois plans, détectent les accélérations angulaires de la tête dans toutes les directions, et non sa position angulaire statique.

• Le saccule et l’utricule contiennent des otoconies et permettent de détecter les accélérations linéaires.

Compléments

• Les canaux sensoriels présentés sont :

  • le goût
  • l’odorat
  • l’audition
  • le système vestibulaire
  • la vision
  • le toucher

• L’audition, assurée par l’oreille, convertit des signaux de fréquence en impulsions électriques afférentes ; elle est présentée comme peu intéressante pour le mouvement et ne désigne pas le système vestibulaire.

• Le labyrinthe membraneux postérieur comprend :

  • trois canaux semi-circulaires
  • le saccule
  • l’utricule

📖 3. Vision, toucher et perception haptique

🔑 Notions clés & Définitions

• Perception haptique : Revesz, 1934 - Regroupement du toucher et des phénomènes kinesthésiques ou somesthésiques, résultant de la stimulation de la peau lors de mouvements actifs d’exploration tactile avec des objets.
• Organe tendineux de Golgi : Mécanorécepteur dont les terminaisons nerveuses sont disposées entre les fibrilles de collagène du tendon, à la jonction myotendineuse.

★ À maîtriser

• La vision, assurée par l’œil, convertit les signaux lumineux en impulsions électriques afférentes et permet de déterminer des référentiels ainsi que des positions par rapport à ces référentiels.

📌 La vision centrale, consciente, s’appuie sur les cônes pour la perception des couleurs et l’identification, tandis que la vision périphérique, inconsciente, s’appuie sur les bâtonnets pour la vision en noir et blanc et la détection du mouvement.

Compléments

📐 Formule - L’accélération est la dérivée de la vitesse, elle-même dérivée de la position : $a = \frac{dv}{dt}, \quad v = \frac{dx}{dt}$.

• La trichromatie normale repose sur trois types de cônes fonctionnels ; la dichromatie repose sur deux types, la monochromatie à cônes sur un seul type, et l’achromatopsie correspond à une absence de perception des couleurs, sans impliquer nécessairement une absence anatomique de cônes.

• Les déficiences citées et les couleurs perçues sont :

  • protanopie : vert et bleu
  • deutéranopie : rouge et bleu
  • tritanopie : rouge et vert

• Les récepteurs cutanés cités et leurs rôles sont :

  • corpuscules de Meissner : toucher léger dans le derme
  • cellules de Merkel : toucher léger dans l’épiderme
  • corpuscules de Ruffini : fortes pressions
  • corpuscules de Pacini : variations de pression
  • thermorécepteurs : température
  • nocicepteurs : douleur

• La pulpe des doigts compte 2 500 récepteurs par cm², et le toucher est présenté comme primordial pour la construction du mouvement humain.

• Les explorations tactiles mobilisent notamment : les récepteurs sensitifs du toucher, les organes tendineux de Golgi dans les tendons, les fuseaux neuromusculaires dans les muscles, le système vestibulaire pour l’orientation du corps dans l’espace et l’équilibre

📖 4. Fuseaux neuromusculaires et co-activation

🔑 Notions clés & Définitions

• Fuseau neuromusculaire : Récepteur encapsulé composé de 4 à 15 fibres, situé dans le corps musculaire et disposé parallèlement aux fibres musculaires squelettiques.

★ À maîtriser

📌 Le fuseau neuromusculaire renseigne sur la longueur du muscle par ses récepteurs toniques et statiques, ainsi que sur la variation de longueur par ses récepteurs phasiques et dynamiques.

• Lors d’un étirement musculaire, le fuseau s’étend et sa fréquence de potentiels d’action augmente, tandis que lors d’une contraction musculaire, le fuseau se raccourcit et son activité sensorielle diminue.

• Le motoneurone alpha innerve les fibres musculaires extrafusales et provoque la contraction musculaire, tandis que le motoneurone gamma innerve les fibres intrafusales et règle la sensibilité fusoriale.

Compléments

• La co-activation des motoneurones alpha et gamma permet au fuseau neuromusculaire de conserver sa fonction pendant la contraction du muscle.

• Les fuseaux neuromusculaires sont particulièrement denses dans les muscles de la main et des doigts, de la nuque et les muscles extraoculaires, ce qui permet un contrôle fin du mouvement.

💡 Astuce mémo

Alpha contracte le muscle, gamma maintient sensible le fuseau

📖 5. Afférences et intégration sensorielle

★ À maîtriser

📌 Les fibres sensorielles de type I sont myélinisées, de grand diamètre et à vitesse élevée ; les fibres Ia sont associées aux fuseaux neuromusculaires et les fibres Ib aux organes tendineux de Golgi.

📌 L’intégration sensorielle est redondante lorsque plusieurs informations convergent vers le même résultat, et complémentaire lorsque plusieurs canaux apportent des informations différentes qui composent ensemble la situation.

• L’arc réflexe comprend :
  • Un récepteur
  • Un neurone sensitif afférent
  • Un centre d’intégration
  • Un neurone moteur efférent
  • Un effecteur

📌 Le réflexe myotatique est monosynaptique, tandis que le réflexe de flexion est polysynaptique et fait intervenir de nombreux interneurones, ce qui contribue à sa lenteur.

• L’étirement des fuseaux neuromusculaires déclenche une afférence sensorielle qui entraîne une réponse motrice dans le réflexe myotatique.

• Les afférences tendineuses de Golgi du groupe Ib activent un interneurone qui inhibe les motoneurones alpha et gamma, ce qui régule la contraction musculaire.

Compléments

• Les fibres sensorielles de type II sont myélinisées, de diamètre moyen et de vitesse moyenne ; elles sont associées aux terminaisons fusoriales et aux récepteurs encapsulés de pression.

• Les fibres sensorielles de type III sont myélinisées, de petit diamètre et à vitesse faible, et possèdent des terminaisons libres associées à la pression profonde.

• Les fibres sensorielles de type IV sont amyélinisées, de très petit diamètre et à vitesse très faible, et possèdent des terminaisons libres nociceptives.

• Pendant la marche, les canaux sensoriels apportent les informations suivantes :

  • La vision périphérique indique le déplacement de l’environnement vers l’arrière
  • Le système vestibulaire informe sur les mouvements de la tête
  • Le système musculo-articulaire informe sur les mouvements des jambes
  • Le système cutané informe sur les contacts alternés des pieds avec le sol

• Dans l’inhibition réciproque, l’excitation du muscle agoniste entraîne sa contraction et l’inhibition du muscle antagoniste entraîne son relâchement.

📖 6. Rétrocontrôle des cellules de Renshaw

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule de Renshaw : Interneurone inhibiteur situé dans la corne antérieure de la moelle spinale, qui exerce un rétrocontrôle négatif sur les motoneurones alpha et gamma.

★ À maîtriser

• Une collatérale de l’axone d’un motoneurone active une cellule de Renshaw, qui inhibe ensuite le motoneurone et limite ainsi la contraction musculaire.

• L’inhibition de Renshaw permet d’augmenter la co-contraction agoniste-antagoniste, qui contribue à soutenir les articulations.

Compléments

• Plus l’influx descendant des centres supérieurs est élevé, plus l’inhibition des motoneurones par les cellules de Renshaw est importante.

• L’inhibition des cellules de Renshaw permet un changement soudain de l’activité des motoneurones et la production soudaine de force.

• La strychnine peut bloquer les boucles des cellules de Renshaw et agit comme un stimulant à faible dose.

• Le rétrocontrôle des cellules de Renshaw plafonne la force musculaire, bien que des forces importantes restent possibles.

• Les cellules de Renshaw favorisent l’activité inhibitrice et inhibent elles-mêmes l’inhibition, ce qui produit un effet net facilitateur sur la co-contraction.

💡 Astuce mémo

Décharge motrice accrue → activation de Renshaw → inhibition motrice renforcée

📖 7. Modèle de Hill et force musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Composante élastique parallèle : Représente la tension passive et la rigidité du muscle au repos, comparée à celle des tendons.
• Composante élastique série : Rend compte du comportement du muscle lors d’un étirement au repos et pendant l’exercice, notamment au cours du cycle étirement-détente.

★ À maîtriser

📌 Un muscle isolé est étudié indépendamment, sans attache ni vascularisation et dissocié du SNC, tandis qu’un muscle in situ reste attaché proximalement et distalement, vascularisé, associé au SNC et synergique avec d’autres muscles.

📌 Une contraction isométrique ne modifie pas la longueur du muscle, tandis qu’une contraction isotonique peut être concentrique si le muscle raccourcit ou excentrique s’il s’allonge.

• Le modèle musculaire de Hill (1951) comprend une composante élastique parallèle (CEP), une composante élastique en série (CES) et une composante contractile (CC).

• La composante contractile comprend un générateur de force (GF), modélisé par les sarcomères, et un amortisseur visqueux (AV), qui intervient dans la relation force-vitesse.

📐 Formule - La tension musculaire estimée vérifie $T = a \times PCSA \times \omega_{max}$, où a est l’activation, PCSA la surface de section physiologique et $\omega_{max}$ la contrainte musculaire admissible fixée à 35 N/cm².

Compléments

• Un muscle in situ est activé par une contraction maximale volontaire, tandis qu’un muscle isolé peut être activé par stimulation électrique ou par ajout de Ca2+.

💡 Astuce mémo

Un ressort parallèle et un ressort en série entourent le moteur contractile.

📖 8. Relations force longueur et vitesse

🔑 Notions clés & Définitions

• Contraction concentrique : Une contraction musculaire où la longueur du muscle diminue alors que la force développée reste constante ou augmente.
• Unité motrice : La plus petite unité contrôlable du muscle et comprend un motoneurone, une jonction neuromusculaire et plusieurs fibres musculaires.
• Point moteur : L’ensemble des plaques motrices, généralement situées vers le milieu du muscle.

★ À maîtriser

• La transmission neuromusculaire est chimique et non électrique ; l’arrivée d’un potentiel d’action nerveux provoque un potentiel d’action musculaire qui se propage dans les deux directions le long de la fibre.

Compléments

• Pour un muscle passif, la force ne se développe pas lorsque sa longueur est inférieure à sa longueur optimale L0 et augmente de manière non linéaire, exponentielle, lorsqu’il est étiré au-delà de celle-ci.

• À longueur optimale L0 et à activation constante, un raccourcissement musculaire de 10 % réduit la force d’environ 80 %, tandis qu’un étirement de 10 % la réduit d’environ 60 %.

• La charge en contraction excentrique peut atteindre 40 % de plus qu’en contraction isométrique, mais les dommages structuraux musculaires sont plus importants.

📌 Les fibres de type I, lentes, génèrent difficilement de la force à vitesse élevée, tandis que les fibres de type II, rapides, sont mieux adaptées à la production concentrique rapide.

• L’entraînement combinant contractions concentriques et excentriques est plus efficace pour développer la force que l’utilisation d’un seul de ces modes.

• Une unité motrice comprend de 10 à 2000 fibres musculaires, et une augmentation du nombre de fibres par unité motrice réduit la précision du contrôle.

💡 Astuce mémo

Concentrique : raccourcit ; excentrique : s’allonge sous charge.

📖 9. Secousse et sommation musculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Secousse musculaire : Contraction puis détente d’un muscle stimulé par un seul potentiel d’action.
• Sommation : Addition à la contraction précédente d’une contraction provoquée par un potentiel d’action supplémentaire avant la relaxation totale, ce qui augmente la tension totale produite par le muscle.
• Tétanos musculaire : Augmentation de la fréquence des potentiels d’action qui produit une tension musculaire sans relaxation et atteint un plateau correspondant à la contraction maximale.

★ À maîtriser

• 🔄 La secousse musculaire comprend trois phases successives :
  1. Période de latence entre le stimulus et le début de la contraction
  2. Période de contraction
  3. Relaxation et retour à la position de repos

📌 La sommation spatiale augmente la force en recrutant davantage d’unités motrices, tandis que la sommation temporelle l’augmente en accroissant la fréquence des potentiels d’action envoyés aux fibres musculaires.

Compléments

📌 Selon le principe de la taille, les plus petites unités motrices, plus excitables, sont recrutées en premier, puis des unités motrices de plus en plus grosses lorsque le signal augmente.

• Les potentiels d’action n’arrivent pas de manière synchrone et seulement 1 % des fibres musculaires se contractent simultanément dans les conditions décrites.

• Lors d’une contraction maximale volontaire, le recrutement peut atteindre presque 100 % des unités motrices selon le muscle et les conditions ; il n’existe pas de limite générale de 30 % des fibres contractées simultanément destinée à protéger les muscles et les tendons.

• Le tétanos résulte de la sommation simultanée des recrutements temporel et spatial, jusqu’à la saturation du potentiel d’action.

💡 Astuce mémo

Latence → contraction → relaxation : les trois temps de la secousse.

📖 10. Mesure électromyographique

🔑 Notions clés & Définitions

• Électromyographie : Basmajian et De Luca, 1985 - Étude de la fonction musculaire par l’analyse du signal électrique émis par le muscle.

★ À maîtriser

• Le signal EMG reflète la commande motrice du système nerveux central et permet de déterminer le niveau d’activation d’un muscle.

📌 L’EMG élémentaire est invasif et utilise des aiguilles ou des fils fins pour recueillir l’activité de quelques unités motrices, tandis que l’EMG de surface est non invasif et utilise des électrodes posées sur la peau pour enregistrer une activité plus globale.

Compléments

📌 La détection monopolaire utilise une électrode d’analyse et conserve le bruit commun au signal, tandis que la détection bipolaire utilise deux électrodes et permet d’éliminer ce bruit par différence.

📐 Formule - En détection bipolaire, la différence des signaux mesurés donne $\text{Signal} = \text{gain}(A_2-A_1)$.

• Le signal EMG est la somme algébrique des potentiels d’action des unités motrices actives et dépend de paramètres physiologiques, comme le recrutement des unités motrices, la température, l’épaisseur du tissu cutané et la sueur, ainsi que de paramètres techniques, comme les électrodes, les filtres et l’amplification.

• En détection bipolaire, l’amplitude EMG diminue lorsque l’espacement inter-électrodes est réduit ou que les électrodes sont placées de part et d’autre de la zone d’innervation ; elle est maximale avec un écartement relativement large, d’environ 2,5 cm selon la longueur du muscle, lorsque les électrodes sont du même côté du point d’innervation.

• La mesure EMG consiste à mesurer d’abord la différence de potentiel entre chaque électrode et l’électrode de référence, puis la différence de potentiel entre les deux électrodes de recueil afin d’obtenir un signal tension-temps.

💡 Astuce mémo

L’aiguille explore quelques unités motrices ; les électrodes de surface enregistrent une activité plus globale.

📖 11. Traitement du signal EMG

★ À maîtriser

📌 Le théorème d’échantillonnage de Nyquist-Shannon exige une fréquence d’échantillonnage supérieure ou égale au double de la fréquence maximale du signal ; pour l’EMG décrit, l’échantillonnage doit être d’au moins 2000 Hz.

Compléments

• Les électrodes matricielles augmentent le nombre d’électrodes afin d’améliorer la résolution spatiale et de détecter la propagation de l’onde EMG, notamment pour des muscles de forme complexe.

• Le déphasage temporel des tracés enregistrés par une matrice d’électrodes permet de localiser le point moteur, c’est-à-dire le point d’innervation du motoneurone, y compris lorsque le muscle est étudié en dynamique.

📐 Formule - La période et la fréquence d’un signal sont liées par $T=\frac{1}{F}$, où T est exprimée en millisecondes et F en hertz.

• Sur un muscle isolé, le potentiel d’action est un courant de type sinusoïdal d’amplitude 140 mV et de durée 10 ms, avec une fréquence de 100 Hz.

• Sur l’ensemble du muscle, l’amplitude EMG peut varier de quelques µV à quelques mV et sa fréquence de 1 à 3000 Hz ; 75 % de l’activité musculaire se situe entre 25 et 1000 Hz.

• Une fréquence d’échantillonnage trop basse viole le théorème de Nyquist-Shannon et entraîne un repliement du spectre, ou aliasing, qui déforme la reconstruction du signal.

• Les filtres se distinguent par leur effet sur les fréquences :

  • Le filtre passe-bas conserve les fréquences basses
  • Le filtre passe-haut conserve les fréquences hautes
  • Le filtre passe-bande conserve les fréquences d’une bande choisie
  • Le filtre coupe-bande supprime les fréquences d’une bande choisie

📖 12. Traitement fréquentiel des signaux EMG

🔑 Notions clés & Définitions

• RMS : Opération mathématique qui extrait l’enveloppe d’un signal et évolue de manière similaire à la force.
• Densité spectrale de puissance : Transformation d’un signal du domaine temporel au domaine fréquentiel qui indique l’énergie correspondant à chacune de ses fréquences.
• Fréquence médiane : Fréquence qui partage le spectre en deux parties de surfaces égales.

📝 Points essentiels

• L’ordre d’un filtre détermine la pente de sa réponse dans le domaine fréquentiel.

• Plus la fréquence de coupure d’un filtre passe-haut est élevée, moins le signal EMG conserve ses composantes d’amplitude et de basse fréquence.

• Le redressement d’un EMG consiste à supprimer les valeurs situées sous zéro.

• Dans les études en STAPS, les fréquences supérieures à 400 Hz sont considérées comme du bruit plutôt que comme de l’EMG, tandis que des études plus poussées peuvent analyser le signal jusqu’à 500 Hz.

📖 13. Interprétation et fatigue musculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cross-talk : Interférence d’un premier signal avec un second, dans lequel on retrouve des traces du premier signal.

★ À maîtriser

• L’EMG de surface correspond à la sommation de potentiels d’action musculaires issus de multiples unités motrices, asynchrones et irrégulièrement disposées dans un milieu hétérogène anisotrope.

• La complexité des signaux EMG de surface rend difficile leur interprétation en termes d’activité des unités motrices et de recrutement.

• La fatigue en contraction isométrique à 50 % de la force maximale jusqu’à épuisement augmente les amplitudes EMG, les tremblements du poignet et la puissance totale du spectre, tout en déplaçant le spectre vers les basses fréquences et en diminuant les fréquences moyenne et médiane.

Compléments

• Les signaux EMG bruts ne peuvent pas être comparés entre deux sujets ni entre les côtés gauche et droit d’un même sujet.

• La procédure classique de normalisation consiste à rapporter le RMS du signal à celui enregistré lors d’un essai de force maximale volontaire.

• La relation entre l’EMG et le moment externe peut être linéaire ou curvilinéaire et dépend du muscle considéré ainsi que du type de fibres des groupes musculaires sollicités.

• En contraction isométrique maintenue à 40 % du maximum, l’activité électrique peut continuer à augmenter alors que la force atteint un plateau, car le recrutement d’unités motrices supplémentaires contribue au maintien de la force.

• La diminution de la fréquence moyenne avec la fatigue est d’autant plus importante que le muscle est riche en fibres rapides et peut aussi être liée à une baisse de la vitesse de conduction associée à l’accumulation de lactate.

💡 Astuce mémo

Fatigue → puissance spectrale accrue et fréquences diminuées

📖 14. Neurone et transmission nerveuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurone : Élément unitaire de l’architecture du système nerveux qui achemine les informations sous forme d’impulsions électriques.

★ À maîtriser

• Le neurone comprend trois parties :

  • un corps cellulaire avec noyau
  • des dendrites qui conduisent les informations vers le corps cellulaire
  • un axone qui relie le neurone à un autre neurone, à un muscle ou à un organe sensoriel

• La myéline est produite par les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique et par les oligodendrocytes dans le système nerveux central.

• La sommation des potentiels provenant des synapses des dendrites et du corps cellulaire déclenche un potentiel d’action si le seuil d’excitabilité de −55 mV est atteint ; sinon, le message n’est pas relayé par l’axone.

• À la synapse, le neurone émetteur libère un neurotransmetteur qui diffuse dans la fente synaptique et se lie aux récepteurs postsynaptiques du neurone récepteur.

Compléments

• La myéline autour des axones accélère la conduction de l’influx nerveux par conduction saltatoire entre les nœuds de Ranvier.

• La période réfractaire absolue dure environ 1,5 ms, durant lesquelles le seuil d’excitabilité devient infini et aucun nouveau potentiel d’action ne peut apparaître au même endroit.

• Les potentiels d’action nerveux ont la même amplitude, environ +100 mV, et l’influx nerveux est donc codé en modulation de fréquence.

📖 15. Réseaux locomoteurs et théories

🔑 Notions clés & Définitions

• Locomotion : Succession de cycles de flexion et d’extension des membres alternant phases de transfert et phases d’appui pour assurer la propulsion de l’animal.

• CPG : Réseau de neurones interconnectés situé dans la moelle épinière, qui élabore une activité rythmique organisée.

★ À maîtriser

📌 La théorie périphériste explique les activités motrices rythmiques par l’enchaînement de réflexes, tandis que la théorie centraliste attribue leur production au système nerveux indépendamment des activités sensorielles.

• Dans l’expérience de Brown (1911), la moelle spinale est sectionnée en amont des nerfs moteurs des membres postérieurs et les racines dorsales des neurones sensitifs sont sectionnées ; une activité EMG persiste dans les muscles.

• Un CPG peut fonctionner de manière autonome, indépendamment des commandes descendantes et des retours sensoriels.

📌 Pour qu’un neurone soit considéré comme appartenant à un CPG, son activité doit suivre le rythme du CPG et sa perturbation doit entraîner une perturbation de l’ensemble du CPG.

Compléments

• Un cycle de marche comprend deux pas et alterne deux phases : l’appui et l’oscillation.

• Les exemples de mouvements semi-volontaires ou automatisés comprennent :

  • la respiration
  • le rythme cardiaque
  • le vol
  • la marche

• Les CPG interviennent notamment dans :

  • la marche
  • la nage
  • le vol
  • la respiration
  • les battements du cœur

📌 Les CPG peuvent être déclenchés par une activation extérieure, comme la marche volontaire, ou être actifs en permanence sous forme de pacemaker.

• Dimitrijevic (1998) rapporte que la stimulation électrique de la moelle épinière chez des patients ayant une lésion complète peut déclencher une activité rythmique des muscles des membres inférieurs.

💡 Astuce mémo

Périphériste : réflexes en chaîne ; centraliste : rythme produit par le système nerveux

📖 16. Contrôle du mouvement volontaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Redondance cinématique : Existence d’une infinité de combinaisons angulaires permettant d’obtenir une même attitude de l’organe terminal.

★ À maîtriser

• 🔄 La production d’un mouvement volontaire mobilise :
  1. l’analyse sensorielle
  2. la détermination d’une trajectoire
  3. le choix d’un programme moteur
  4. le contrôle de la commande
  5. l’apprentissage par adaptation

📌 La vision construit des repères environnants et distants, tandis que la proprioception construit des repères égocentrés et internes.

📌 Un mouvement de moins de 100 ms relève du contrôle en boucle ouverte, tandis qu’un mouvement de plus de 100 ms relève du contrôle en boucle fermée.

Compléments

• Pour saisir une poignée, différents trajets de la main peuvent aboutir au même point final, ce qui illustre la redondance cinématique.

📌 Les modèles internes directs ou indirects relèvent des hauts niveaux corticaux et estiment ou calculent des grandeurs physiques pour planifier le mouvement, tandis que le modèle de Feldman (lambda model, EPT) relève des bas niveaux spinaux et s’appuie sur un système auto-organisé et des arcs réflexes correcteurs.

• Les commandes motrices sont généralement accompagnées d’une copie efférente émise simultanément à la commande motrice.

• La comparaison de la copie efférente avec l’information sensorielle émulée engendre une décharge corollaire utilisée pour anticiper les résultats de l’action.

• La copie efférente et la décharge corollaire sont à l’origine de la sensation d’effort (Turvey 1994).

📌 La boucle ouverte repose sur la prédiction et concerne les mouvements balistiques, tandis que la boucle fermée corrige le mouvement à partir des retours sensitifs, notamment pour les mouvements lents en rampe.

• Les erreurs de commande motrice peuvent provenir : de la localisation de la cible, de la localisation ou de la posture de la main, de l’estimation des grandeurs physiques, d’un mauvais programme moteur, de perturbations comme le déplacement de la cible, du bruit dans le système

💡 Astuce mémo

Percevoir, planifier, commander, contrôler, apprendre : les cinq questions du geste.

📖 17. Redondance et degrés de liberté

🔑 Notions clés & Définitions

• Principe d’optimalité : Le principe d’optimalité pose que le système nerveux central choisit une solution parmi les solutions possibles en minimisant une fonction de coût.
• Redondance : Surnombre par rapport à la normale ou à la logique, qui peut être superflu ou volontaire pour prévenir un dysfonctionnement.
• Redondance musculo-squelettique : Existence d’une infinité de combinaisons de contractions musculaires permettant d’obtenir un angle donné à une articulation.
• Redondance dynamique : Présente dans les chaînes parallèles, elle correspond à l’existence d’une infinité de combinaisons de forces pour une force résultante donnée.

📝 Points essentiels

• L’équation $x+y=5$ est sous-déterminée et admet plusieurs solutions.

• À l’articulation MCP d’un doigt long, l’analyse indique 2 degrés de liberté et 6 à 8 muscles, soit un ratio de 3 à 4 fois plus d’actionneurs.

• Latash (1995) associe la notion de synergie à la gestion de la redondance.

• Dans le modèle simplificateur du gel des degrés de liberté, les degrés de liberté sont d’abord réduits au minimum lors du premier apprentissage, puis les restrictions sont graduellement levées, avant l’utilisation de toute la chaîne articulaire et éventuellement de la gravité ou de l’élasticité d’une barre.

📖 18. Posture et équilibre debout

🔑 Notions clés & Définitions

• Posture : Élaboration et maintien actifs de la configuration des différents segments du corps dans l’espace, exprimant la manière dont l’organisme affronte les stimulations extérieures et se prépare à y réagir.

★ À maîtriser

• En station debout, le corps effectue un balancement de repos autour des chevilles dans le plan médian, assimilé au mouvement d’un pendule inversé.

• Le mouvement intentionnel perturbe la posture et nécessite des ajustements posturaux pour maintenir l’équilibre.

Compléments

📌 Un pendule simple tend vers sa position stable la plus basse, tandis qu’un pendule inversé tend vers une position instable et chute après une petite variation.

📌 Le centre des pressions (CP) est le barycentre des forces de pression et est associé à l’EMG et au contrôle neuromusculaire, tandis que le centre de gravité (CG) est le barycentre des centres segmentaires et indique la posture du sujet.

💡 Astuce mémo

Pendule simple stable en bas ; pendule inversé instable en haut.

📊 Tableaux de synthèse

Fibres sensorielles afférentes

Types de redondance