Projet ANR-14-CE30-0007 – MOTION : Contrôle et prédiction du mouvement dans le champ terrestre gravito-inertiel
Programme : Une nouvelle représentation du vivant (DS0401) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Charalambos PAPAXANTHIS (CAPS (Cognition, Action et Plasticité Sensorimotrice), UMR INSERM 1093)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire de Neurosciences Cognitives; Baylor College of Medicine Department of Psychology and Electrical and Computer Engineering
Montant : 229560.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Notre corps est en permanence exposé à la gravité terrestre (G). La façon dont le SNC traite -et se représente- les forces gravito-inertielles (G-I) constitue une question fondamentale dans le domaine du contrôle moteur et des neurosciences cognitives. En effet, les commandes motrices doivent être ajustées aux forces qui agissent sur le corps afin de produire des mouvements coordonnés des membres supérieurs et de préserver l'autonomie motrice. Étonnamment, la majorité des études ont ignoré deux aspects importants des mouvements de bras: i) ils sont soumis aux contraintes gravitaires et ii) ils sont fréquemment produits avec des déplacements du corps qui créent des forces additionnelles sur le bras (e.g. Coriolis). Ceci constitue une sévère limitation pour comprendre les mécanismes de planification et de contrôle du mouvement. C'est à partir de ce constat, et sur la base des théories actuelles qui postulent que les commandes motrices sont construites à partir d'un modèle interne de l'environnement et de la dynamique de la tâche, que nous avons construit le projet MOTION. Notre consortium, composé de deux partenaires français et d'un partenaire américain (subvention NIH acquise), a comme objectif de déterminer comment les représentations internes des forces G-I sont construites et utilisées par le SNC pour contrôler les mouvements de bras. Des preuves grandissantes suggèrent que le contrôle corticospinal des contractions excentriques (allongement du muscle par G) et concentriques (raccourcissement du muscle) diffère. En utilisant des stimulations magnétiques transcrâniennes et électriques périphériques, nous testerons l'hypothèse que ces deux types de contractions sont contrôlés à partir de signaux reliés à G mais qu'ils recrutent différemment le cortex moteur et les circuits spinaux. Pour construire un modèle interne des forces G-I, le SNC utiliserait des informations vestibulaires. Un objectif du projet MOTION est de découvrir les mécanismes neuronaux du contrôle vestibulaire des mouvements de bras (en testant des individus sains et vestibulo-lésés). Des enregistrements EEG et EMG permettront de tester l'hypothèse que la sensibilité du SNC aux entrées vestibulaires augmente lors de la planification de mouvements (e.g. verticaux) fortement affectés par G. La plasticité du SNC permet de nous adapter et de produire des mouvements précis lorsque nous sommes exposés à de nouveaux champs G-I. Nous testerons lors d'expériences en micro- et hyper-gravité, si le modèle interne fraîchement adapté aux nouvelles contraintes G-I permet de planifier les commandes motrices et contrôler le mouvement en cours d'exécution avec la même précision. Nous évaluerons la possibilité d'utiliser des macaques comme modèle de primate non-humain pour étudier l'intégration de G dans les commandes motrices. A cette fin, nous conduirons les premières investigations du rôle potentiel des informations gravitaires otolithiques pour contrôler les mouvements chez le macaque. Enfin, nous exploiterons la technique de simulation mentale pour étudier les mécanismes prédictifs liés aux forces G-I dans le contrôle du mouvement. Nous utiliserons l'IRMf pour déterminer si les régions contribuant à la construction d'une représentation interne de G (e.g. l'insula) sont recrutées lors de simulations mentales de mouvements soumis à G. Nous déterminerons également si la pratique mentale de tels mouvements (e.g. l'atteinte manuelle d'une cible lorsque soumis à des rotations) peut conduire à une adaptation sensorimotrice permettant de diminuer l'effet perturbateur des forces G-I lorsque l'action motrice est réellement réalisée. Finalement, nous donnerons une haute priorité à la formation d'étudiant(e)s et à la diffusion et l'exploitation des résultats. Des stages au sein des instituts français associés permettront aux étudiant(e)s et postdoctorant(e)s d'acquérir les concepts théoriques et techniques liés aux aspects cognitifs et moteurs développés dans le projet MOTION.