## II. Préparation expérimentale

Un total de cinq chats, identifiés par les lettres E à I, ont contribué à l'acquisition des résultats présentés plus loin. Avant l'acquisition des données, les chats ont suivi successivement deux phases: une phase de conditionnement et une phase chirurgicale.

### 1. Conditionnement des animaux et description de la tâche

Dans un premier temps, le chat est habitué à rester dans un hamac et à manger dans une cuillère tenue par l'expérimentateur. Au bout de quelques séances journalières, l'animal est placé au centre du dispositif expérimental et entraîné avec le dispositif "écran". Devant lui, à une distance de 41 cm, se trouve un écran opaque noir centré sur le plan sagittal. Le chat est alors récompensé avec le contenu de la cuillère pour diriger son regard vers celle-ci et maintenir une fixation pendant 1 à 2 secondes. Puis progressivement, il apprend qu'il doit préalablement fixer une pièce de plastique blanc (qui se trouve au centre de l'écran) avant l'apparition de la cuillère. Lorsque le conditionnement est jugé satisfaisant (au bout de 15 jours environ), le chat subit une opération chirurgicale.

### 2. Opération chirurgicale

L'opération chirurgicale est effectuée sous anesthésie générale au Nembutal (pentobarbital 30 mg/kg) dans des conditions stériles. Un électrocardiogramme permet un contrôle continu du niveau d'anesthésie. Au cours de cette opération, une bobine sclérale, une chambre d'enregistrement et un système qui permettra d'immobiliser la tête sont mis en place sur l'animal. Dans certains cas, des électrodes de stimulation sont implantées au niveau des couches profondes du colliculus supérieur.

#### 2.1. Mise en place de la bobine sclérale

Après avoir écarté la membrane conjonctive, on suture sur la sclère de l'oeil droit, autour de l'iris, une bobine qui permettra d'enregistrer les mouvements oculaires. L'électrocardiogramme permet de s'assurer que le réflexe oculo-cardiaque n'entraîne pas d'arythmies cardiaques. L'extrémité de la bobine est passée sous la peau pour être ensuite soudée à un connecteur fixé sur le crâne.

#### 2.2. Mise en place d'une chambre d'enregistrement et d'un système d'immobilisation de la tête
L'animal est placé dans l'appareil stéréotaxique. Après avoir perforé l'os du crâne aux coordonnées antéropostérieure et latérale convenables, une chambre d'enregistrement (diamètre interne de 10 mm) est mise en place au-dessus de cette ouverture avec une inclinaison de 20° par rapport au plan frontal. Cette inclinaison évite que notre canule ne rencontre la tente osseuse. Le puit est rendu solidaire du crâne grâce à une pâte acrylique et des vis de petite taille. Son centre est dirigé vers le point dont les coordonnées stéréotaxiques horizontale (H) latérale (L) et frontale (AP) sont $H = -10, L = 0$ et $P = 6,5$.

## 2.3. Implantation d'électrodes de stimulation colliculaire

Chez deux chats (F et H), des électrodes de stimulation colliculaire ont également été implantées de façon stéréotaxique au niveau des couches profondes des deux colliculi supérieurs (coordonnées $H = 3, L = \pm 2,5$ et $P = 1$ ou $A = 2,5$).

# III. Phase expérimentale

Après une période de rétablissement d'une dizaine de jours, au cours de laquelle l'animal recevra un traitement antibiotique (Clamoxyl, 50 mg/kg/24 heures pendant 5 jours i.m.), la phase expérimentale peut commencer.

## 1. Repérage électrophysiologique

Une ou plusieurs séances d'enregistrement électrophysiologique permettent de collecter des indices susceptibles d'affiner les coordonnées du site d'injection calculées préalablement sur une base stéréotaxique. Ce repérage est réalisé avec une électrode de tungstène (impédance<0,5 MΩ, longueur de pointe < 30µm) préparée selon la méthode de Merril et Ainsworth (1972). Les indices recueillis sont les profondeurs auxquelles sont rencontrées le plancher du 4ème ventricule et les transitions d'activité électrophysiologique entre les régions cérébelleuses corticales (présence de potentiels d'action complexes, enregistrement très souvent multi-unitaire) et le noyau fastigial (cellules plus facilement isolables, cellules avec décharge tonique spontanée très soutenue, cellules avec bouffées éventuellement saccadiques).

## 2. Enregistrements contrôles
Méthodologie

Chaque séance d'injection pharmacologique est systématiquement précédée (24 ou 48 heures avant) d'une séance contrôle pré-injection. Les données enregistrées servent de base de comparaison dans l'exploitation des données de la séance d'injection suivante. Cette séance contrôle permet aussi de vérifier la complète réversibilité des injections pharmacologiques.

Tout d'abord, la stabilité de l'œil dans l'orbite (condition "tête fixe") est contrôlée dans l'obscurité totale. Cette étape permet de vérifier l'absence de nystagmus oculaire spontané ou de dérive de l'œil. Puis une série de 150 à 300 mouvements d'orientation du regard sont enregistrés (condition "tête libre"). Des mouvements de différente amplitude sont enregistrés en utilisant des écrans de longueur différente.

Deux types d'essais sont enregistrés: les essais "cible transitoire" (environ 90 % des cas) et les essais "cible visible" (environ 10 % des essais). Lors des essais "cible transitoire", toute information visuelle est brusquement éliminée dès le début du mouvement d'orientation par fermeture de l'obturateur. L'animal termine donc son déplacement dans l'obscurité et ne peut pas bénéficier d'informations visuelles sur la précision finale de son mouvement d'orientation. A la fin de l'essai, l'obturateur s'ouvre et l'animal peut être récompensé. Lors des essais "cible visible", la commande de l'obturateur est inactivée et la cible reste visible tout au long de l'essai. Au terme du mouvement d'orientation, l'animal doit fixer la cible pour recevoir sa récompense.

Par ailleurs, lorsque le dispositif "écran" est utilisé, l'animal doit, pour la majorité des essais, fixer la pièce de plastique blanc qui se trouve au centre de l'écran pour que la cible lui soit présentée. Avec le dispositif panoramique, la position initiale du regard est contrôlée en attirant celui-ci par un mouvement des doigts au travers d'un orifice donné.

3. Enregistrements après injection de muscimol

L'injection terminée, la canule reste en place encore quelques minutes. La canule est ensuite retirée très lentement du cerveau de l'animal. Après l'enregistrement des mouvements oculaires spontanés dans la lumière et dans l'obscurité, la tête de l'animal est libérée. L'enregistrement des mouvements d'orientation du regard peut alors commencer. L'expérience dure approximativement 3 heures. Evidemment, elle dépend également du niveau de motivation de l'animal.
Méthodologie

IV. Analyse des données

Les données acquises sont traitées par un programme de détection développé par le Dr Denis Pélisson. Ce programme détecte les instants de début, de fin et de vitesse maximale des mouvements du regard, de la tête et de l'oeil dans l'orbite pour fournir les valeurs de position, de vitesse et de temps pour chacun des évènements. Les fichiers de données sont ensuite traités à l'aide de logiciels commerciaux (123 de Lotus et Statistica de StatSoft).
# Inactivation du Noyau Fastigial caudal et précision spatiale des déplacements du regard

## I. Observations préliminaires

Tout de suite après injection de muscimol dans le Noyau Fastigial caudal (NFc), deux observations peuvent être faites dès lors que la tête de l'animal est libérée:

i) lorsque le dispositif "écran" est utilisé, l'animal ne dirige plus correctement son regard vers le point de fixation situé au centre de l'écran (voir paragraphe III.2. du chapitre méthodologie): son regard et sa tête présentent une déviation vers le côté injecté.

ii) une déviation de la tête vers le côté injecté est également observée au moment où l'animal est récompensé avec le contenu de la cuillère: au lieu de diriger, comme dans la session contrôle, sa gueule vers le milieu de la cuillère, le chat, soit mange sur le bord (ipsilatéral) de la cuillère, soit "mastique dans le vide", à côté de la cuillère (paragraphe III.2. de ce chapitre).

En ce qui concerne l'orientation du regard vers une cible visuelle, l'inactivation du NFc entraîne une dysmétrie caractéristique. L'amplitude du mouvement ne correspond plus à l'amplitude normalement requise. Cette dysmétrie du regard dépend de la direction du mouvement. Les mouvements dirigés vers le côté injecté (mouvements ipsilatéraux) sont hypermétriques tandis que les mouvements dirigés vers le côté opposé (mouvements controlatéraux) sont hypométriques.

L'exposé qui va suivre est une description détaillée de la dysmétrie de l'orientation du regard vers une cible visuelle. La description de réponses représentatives et de certaines observations particulières précèdera l'analyse quantitative du déficit induit par l'injection de muscimol (paragraphe II). Puis nous examinerons les modifications métriques des composantes oculaires et céphaliques (paragraphe III).

## II. Dysmétrie du regard

### 1. Description qualitative

La figure R-A1 est une illustration du déficit observé après injection de muscimol au niveau du NFc gauche chez le chat G (injection G1). Des exemples caractéristiques de
<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure R-A1
Injection de muscimol dans le NFe gauche (chat G)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_13.png" /></figure>
Résultats: propriétés métriques

déplacements du regard vers une cible située à 35 degrés à gauche ou à 35 degrés à droite (par rapport au plan sagittal du corps) sont représentés respectivement dans la partie A et la partie B. De haut en bas, les positions horizontales de l'oeil dans l'orbite, de la tête et du regard sont successivement représentées en fonction du temps pour des réponses typiques qui précèdent (tracé fin: contrôle) et ou qui suivent l'injection de muscimol (tracé épais). Les trajectoires représentées ont été sélectionnées du fait de leurs conditions initiales comparables: même excentricité de cible, approximativement mêmes positions initiales du regard et de la tête. L'hypermétrie des déplacements ipsilatéraux est illustrée dans la partie A: après injection de muscimol, le regard va bien au-delà de la cible vers laquelle il se dirige correctement lors de la session contrôle. L'amplitude du mouvement est augmentée d'environ 20 degrés. L'examen des trajectoires de l'oeil et de la tête montre que l'hypermétrie du regard résulte d'une hypermétrie cumulée des composantes oculaire et céphalique. En ce qui concerne les déplacements controlatéraux (partie B), leur amplitude est considérablement réduite après injection. Cette réponse hypométrique résulte d'une hypométrie à la fois de l'oeil et de la tête.

1.1. Hypermétrie ipsilatérale

1.1.1. Effet de la position initiale horizontale du regard

Lorsqu'on compare différents déplacements ipsilatéraux, on constate que
l'erreur terminale de la saccade principale (écart entre la position finale du regard et la position
de la cible) ne dépend pas de la position initiale du regard. En effet, pour une cible donnée,
quelle que soit la position initiale du mouvement d'orientation, le regard dépasse son but avec
une *erreur constante*. Tout se passe comme si l'animal orientait son regard vers une position
finale qui est, par rapport à la position de la cible, décalée d'une valeur constante dans la
direction horizontale. La figure R-A2 illustre ce comportement par une série de réponses du
regard à la présentation d'une cible à 35 degrés à gauche après injection de muscimol dans le
NFc gauche (chat G: injection G1). Les positions horizontale et verticale du regard sont
représentées en fonction du temps dans les parties A et B, respectivement. L'origine de l'axe
des temps correspond à l'instant de présentation de la cible (trait pointillé) tandis que l'origine
de l'axe des ordonnées correspond au plan sagittal corporel. La position finale moyenne des
saccades principales du regard enregistrées lors de la session contrôle est représentée par le
symbole "triangles tête-bêche". Après injection de muscimol dans le NFc gauche, les
déplacements vers la gauche (trajectoires 1 à 4) dépassent la cible et la position finale moyenne
contrôle dans la dimension horizontale (partie A). Malgré leur position initiale différente, ils
convergent tous approximativement vers la même position terminale (55 degrés à gauche).
<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure R-A2
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
Lorsque la position initiale horizontale du regard est située entre cette position terminale et la
position de la cible, alors que la cible est située à droite par rapport à la direction de l'axe visuel,
un déplacement du regard vers la gauche est effectué, toujours dirigé vers la même position
terminale (trajectoire 5). Lorsque le regard est initialement dirigé vers cette position finale (55
degrés à gauche), aucun mouvement n'est produit (trajectoire 6). Au-delà de cette position, un
mouvement controlatéral est effectué (trajectoire 7). L'amplitude de ce déplacement n'est
cependant pas suffisante pour que le regard atteigne la cible: le mouvement est hypométrique.
Le regard s'arrête dans une position identique à celle qui est atteinte lors des déplacements
ipsilatéraux. La dysmétrie des déplacements du regard ne concerne que la composante
horizontale des mouvements d'orientation. En effet, la partie B nous montre que la position
finale verticale des trajectoires sélectionnées est approximativement équivalente à la position
finale verticale contrôle.

1.1.2. Effet de la position initiale verticale du regard

Bien que notre objectif initial était de privilégier l'étude et
l'enregistrement des déplacements horizontaux, certains essais ont été enregistrés au cours
desquels la position initiale verticale du regard, au moment de la présentation de la cible, était
en dehors de l'intervalle ± 10 degrés d'élévation. La cible étant présentée dans le plan horizontal
du corps, une composante verticale est donc requise pour l'orientation du regard. Cette dernière
ne semble pas être affectée par l'injection de muscimol.

La figure R-A3 regroupe un ensemble de réponses enregistrées après
injection de muscimol dans le NFc droit chez le chat F (injection F2). Cette figure représente la
trajectoire spatiale du regard lors de différentes réponses à la présentation d'une cible à 19
degrés à droite (représentée par une astérisque). Les positions initiale et finale de ces différents
mouvements sont représentées par les carrés vide et plein, respectivement. La position finale
moyenne (± 2 écart-types) enregistrée lors de la séance contrôle est illustrée par l'ellipse
hachurée. Le décours temporel des mouvements est indiqué par les flèches superposées sur les
trajectoires. On peut constater que tous ces mouvements d'orientation convergent vers une
même position qui est décalée d'environ 10 degrés par rapport à la position finale contrôle. Il
est important de noter ici que la position finale de chacun des déplacements obliques
(trajectoires 2 à 5) n'est pas dans la direction du vecteur "position initiale du regard-position de
la cible". Le regard ne se dirige pas correctement vers la cible mais vers une position qui est
translatée, selon l'azimut, d'une valeur constante. Ceci indique que la dysmétrie du regard ne
résulte pas d'un déficit dans le contrôle de l'amplitude vectorielle du mouvement mais d'un
problème dans le codage directionnel du mouvement. La convergence vers une même position
finale suggère soit:
Figure R-A3

Injection de muscimol dans le NFc droit (chat F)

<figure><img src="image_15.png" /></figure>
i) une mauvaise appréciation de la position horizontale de la cible (translatée horizontalement)
ou

ii) une spécification incorrecte des commandes motrices (addition d'une composante horizontale), en amont des processus qui assurent le couplage temporel des générateurs horizontaux et verticaux.

### 1.1.3. Effet de l'excentricité de la cible

Les observations précédentes sont valables quelle que soit l'excentricité de la cible par rapport au plan sagittal. Les déplacements ipsilatéraux sont hypermétriques. Ils dépassent la cible avec une erreur constante. La valeur de cette erreur constante est approximativement la même pour les différentes cibles. Cet aspect sera illustré plus en détail au cours de l'analyse quantitative.

### 1.1.4. Effet de la rétroaction visuelle

En raison de l'hypermétrie, la cible se retrouve, au terme de la saccade principale, dans l'hémi-champ visuel controlatéral par rapport au NFc inactivé. Si la cible reste visible, une saccade secondaire, en direction de la cible, peut parfois être observée. Lorsqu'elle apparaît, cette saccade de correction est très souvent unique et son amplitude est fortement hypométrique.

Un exemple de saccade de correction produite consécutivement à une saccade principale hypermétrique du regard est illustré dans la figure R-A4 (injection G1). La saccade principale emmène le regard quelques 23 degrés au-delà de la position de la cible (représentée par le trait pointillé). Après une latence intersaccadique d'environ 130 ms, une saccade correctrice (indiquée par l'astérisque), de direction controlatérale, est produite. Aucune autre saccade de correction ne suit cette deuxième saccade controlatérale hypométrique, malgré l'erreur résiduelle de 18 degrés.

## 1.2. Hypométrie controlatérale

### 1.2.1. Effets de la position initiale du regard et de la cible

Contrairement à l'hypermétrie ipsilatérale, l'hypométrie des déplacements controlatéraux du regard dépend à la fois de la position initiale du regard et de la position de la cible. Pour une position donnée de la cible, l'hypométrie dépend de la position initiale du regard. De la même manière, pour une position initiale du regard, l'hypométrie
Figure R-A4

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)

<figure><img src="image_16.png" /></figure>
Résultats: propriétés métriques

dépend de l'excentricité de la cible. En fait, l'amplitude de la dysmétrie est d'autant plus grande
que la cible est excentrée par rapport à la direction initiale du regard.

La figure R-A5 illustre la différence qui existe entre les déplacements
ipsilatéraux et controlatéraux. Les mouvements d'orientation représentés ici ont été enregistrés
chez le chat I avec le dispositif expérimental "panoramique" (injection I3). La partie A illustre
une série de mouvements enregistrés lors de la session contrôle, la partie B une série de
mouvements enregistrés après injection de muscimol dans le NFc gauche. Tous ces
mouvements horizontaux du regard sont dirigés vers une cible présentée droit devant (dans le
plan sagittal du corps). Lors de la session contrôle, les déplacements du regard se terminent près
de la cible (partie A). Après injection de muscimol (partie B), les déplacements dirigés vers la
gauche convergent tous vers une même position finale, décalée par rapport à la cible de
quelques 10 degrés. Au contraire, les déplacements controlatéraux ne se dirigent pas vers une
position unique. La position atteinte par le regard au terme des saccades controlatérales semble
dépendre de la position du regard au moment où la cible apparaît et donc, de l'excentricité de la
cible par rapport au regard (excentricité rétinienne). Plus l'excentricité rétinienne de la cible
augmente, plus l'erreur terminale augmente.

1.2.2. Effet de la rétroaction visuelle

Au terme d'une saccade principale hypométrique, aucune saccade de
correction n'est observée lorsque la cible disparaît dès l'initiation du mouvement, c'est-à-dire
lors des essais "cible transitoire". En revanche, lors des essais "cible permanente", une
succession de saccades de correction est fréquemment observée, emmenant le regard sur, ou
près de la cible restée visible (figure R-A6: injection G1). Comme la saccade principale, toutes
ces saccades de correction sont hypométriques, ce qui se traduit par une décroissance
progressive de leur amplitude au fur et à mesure que l'écart restant entre la cible et le regard
décroît. Dans certains cas, il arrive qu'une certaine erreur terminale subsiste. Nous aurons
l'occasion de revenir sur les caractéristiques métriques de ces saccades de correction (chapitre
2.3.).

2. Analyse quantitative

2.1. Description détaillée d'une injection

Au cours de ce chapitre, nous allons détailler les caractéristiques spatiales des
mouvements d'orientation du regard, avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche
Figure R-A5

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

<figure><img src="image_18.png" /></figure>
Figure R-A6

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)

<figure><img src="image_19.png" /></figure>
(injection G1). Les figures qualitatives R-A1, R-A2, R-A4 et R-A6 présentées précédemment sont extraites de la même expérience.

Nous avons choisi de commenter en détail cette expérience parce qu'elle se caractérise par:

i) le plus grand nombre d'essais enregistrés,

ii) l'effet du muscimol le plus important

iii) certaines observations particulièrement intéressantes.

Les résultats des autres expériences seront résumés ensuite.

### 2.1.1. La relation métrique horizontale

Nous allons décrire successivement les caractéristiques métriques des déplacements ipsilatéraux au site d'injection puis celles des déplacements contralatéraux (figure R-A7, parties A et B respectivement). Les points sur chacun des graphes correspondent à des essais individuels enregistrés lors de la session contrôle (carrés vides) et après injection de muscimol (carrés pleins). Pour chaque réponse, l'amplitude horizontale du déplacement du regard est portée en fonction de l'erreur rétinienne horizontale (errRh). Celle-ci est égale à la différence entre la position horizontale de la cible ($C_{Eh}$) et la position horizontale du regard ($R_{Eh}$) dans l'espace.

$$errRh = C_{Eh} - R_{eh}$$

Autrement dit, l'erreur rétinienne horizontale correspond à l'excentricité horizontale de la cible par rapport à la direction du regard. Une erreur rétinienne horizontale nulle (origine de l'axe des abscisses) correspond aux cas suivants:

i) le regard est initialement dirigé vers l'endroit où la cible va apparaître,

ii) le regard est dirigé vers un point à la verticale de cet endroit.

Une erreur rétinienne horizontale positive signifie que, par rapport à la direction du regard, la cible est présentée à droite tandis qu'une erreur négative signifie que la cible est présentée à gauche. En ce qui concerne l'axe des ordonnées, l'origine correspond à l'absence de réponse horizontale (pas de mouvement ou mouvement exclusivement vertical), les valeurs positives correspondent aux déplacements du regard dirigés vers la droite, et les valeurs négatives aux déplacements vers la gauche. Les mêmes conventions s'appliquent aux figures ultérieures.

#### 2.1.1.1. Déplacements ipsilatéraux du regard (A)

Lors de la session contrôle, l'amplitude horizontale des déplacements du regard ($amplRh$) correspond approximativement à l'erreur rétinienne horizontale: l'orientation du regard est relativement précise. Une analyse de régression linéaire
<caption>Figure R-A7</caption>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)

<figure><img src="image_20.png" /></figure>
Résultats: propriétés métriques

de la relation entre ces deux variables conduit à une droite (représentée sur le graphe)
d'équation:

$$
\text{amplRh} = 1,01\text{xerrRh} - 2,68 (R^2 = 0,95).
$$

La pente proche de l'unité (a=1,01), la valeur négligeable de
l'ordonnée à l'origine (b=-2,68) et le pourcentage élevé de la variance expliquée par la relation
(R²=0,95) témoignent de la grande précision des mouvements d'orientation du regard.

Après injection de muscimol dans le NFc gauche, l'amplitude du
déplacement est augmentée d'environ 20 degrés (en moyenne). Pour une erreur rétinienne nulle,
qui n'engendre aucune réponse lors de la session contrôle (ou en tout cas aucun mouvement à
composante horizontale), on constate ici la production d'une saccade du regard dont l'amplitude
horizontale est approximativement de 20 degrés. On observe aussi certains mouvement dirigés
dans la direction opposée à la cible (figure R-A2, trajectoire 5). L'amplitude de ces mouvements
diminue à mesure que l'erreur rétinienne se rapproche de la valeur +20 degrés. Nous verrons
plus loin que ces mouvements dirigés dans la direction opposée ont des caractéristiques
cinématiques (vitesse et durée) comparables à celles des mouvements contrôles d'amplitude et
de direction comparables. Les essais au cours desquels aucune saccade n'a été produite en
réponse à la présentation de la cible sont également reportés sur cette figure. Lors de ces essais,
la cible présentait par rapport à la direction du regard une excentricité horizontale comprise
entre 10 et 20 degrés à droite.

La relation entre l'amplitude horizontale des déplacements
ipsilatéraux et l'erreur rétinienne horizontale après injection de muscimol, est quantifiée par
l'équation de la droite de régression:

$$
\text{amplRh} = 1,19\text{xerrRh} - 20,19 (R^2 = 0,93).
$$

La comparaison des équations des droites de régression contrôle
et muscimol montre que l'injection de muscimol a entraîné un changement considérable de
l'ordonnée à l'origine (-20,19 contre -2,68) et une légère augmentation de pente (1,19 contre
1,01). La valeur moyenne d'erreur rétinienne pour laquelle aucun déplacement ipsilatéral du
regard n'est produit (ampRh=0) est errRh=16,96 degrés (abscisse à l'origine).

2.1.3. Déplacements controlatéraux du regard (B)

Lors de la session contrôle, l'amplitude horizontale des
déplacements du regard vers la droite correspond approximativement à l'erreur rétinienne
horizontale: l'orientation du regard est relativement précise. Cette relation peut être quantifiée
par une droite de régression dont l'équation est:
Résultats: propriétés métriques

$$ \text{amplRh} = 0,92\text{xerrRh} + 0,03 (R^2 = 0,78). $$

Après injection de muscimol, on constate que, pour une erreur rétinienne donnée, l'amplitude du mouvement d'orientation est bien moins importante par rapport à la session contrôle. Il est également intéressant de noter une plus grande variabilité des réponses. Par exemple, pour une erreur rétinienne d'environ 45 degrés, l'amplitude du mouvement varie approximativement entre 15 et 35 degrés. Nous verrons plus loin comment la variabilité de latence des mouvements est en partie responsable de cette grande variabilité spatiale.

Une analyse de régression linéaire de la relation qui lie l'amplitude horizontale des déplacements controlatéraux à l'erreur rétinienne horizontale après injection de muscimol donne une droite d'équation:

$$ \text{amplRh} = 0,63\text{xerrRh} - 5,92 (R^2 = 0,78). $$

La comparaison des équations des droites de régression contrôle et muscimol montre que l'injection de muscimol entraîne une réduction importante de la pente de la relation (0,63 contre 0,92) et une modification de l'ordonnée à l'origine (-5,92 contre 0,03). La réduction de pente par rapport à la situation contrôle témoigne d'une hypométrie qui augmente avec l'excentricité rétinienne de la cible. La valeur moyenne d'erreur rétinienne pour laquelle aucun déplacement du regard n'est produit (ampRh=0) est errRh=9,39 degrés (abscisse à l'origine).

## 2.2. Généralisation aux autres injections

Ce tableau, avec d'une part une hypométrie controlatérale par réduction de pente et d'autre part une hypermétrie ipsilatérale par augmentation de l'ordonnée à l'origine de la relation métrique horizontale, a été observé sur un nombre total de 13 injections effectuées sur une population de 5 chats.

La figure R-A8 montre la relation métrique horizontale observée chez le chat F après injection de muscimol dans le NFc droit (injection F2). Le dispositif expérimental utilisé est celui qui est constitué d'écrans de différentes tailles. Les exemples illustrés dans la figure R-A3 sont également tirés de cette expérience. La figure R-A9 montre la relation métrique horizontale observée chez le chat I après injection de muscimol dans le NFc gauche (injection I3). Au cours de cette session, le dispositif "panoramique" fut utilisé. Les mouvements représentés dans la figure R-A5 sont extraits de cette expérience. Ces deux autres exemples montrent un motif de dysmétrie du regard identique à celui décrit pour le chat G (figure R-A7) avec de légères différences quantitatives.
<caption>Figure R-A8</caption>

Injection de muscimol dans le NFc droit (chat F)

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

<figure><img src="image_22.png" /></figure>
<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>Figure R-A9
Relation métrique horizontale (dispositif "panoramique")
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)</figcaption></figure>
# Tableau R-A10

## Relations métriques horizontales

$$ \text{ampRh} = a \cdot \text{errRh} + b $$

## Déplacements ipsilatéraux

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="4">CONTRÔLE</th><th colspan="4">MUSCIMOL</th></tr><tr><th>a</th><th>b</th><th>R²</th><th>N</th><th>a</th><th>b</th><th>R²</th><th>N</th></tr></thead><tbody><tr><td>E1 (NFc droit)</td><td>0.91</td><td>5.64</td><td>0.84</td><td>65</td><td>1.06</td><td>8.44</td><td>0.68</td><td>74</td></tr><tr><td>E2 (NFc gauche)</td><td>0.80</td><td>3.41</td><td>0.48</td><td>47</td><td>0.81</td><td>-7.68</td><td>0.59</td><td>81</td></tr><tr><td>F1 (NFc gauche)</td><td>0.81</td><td>-4.77</td><td>0.85</td><td>57</td><td>0.90</td><td>-11.04</td><td>0.86</td><td>81</td></tr><tr><td>F2 (NFc droit)</td><td>0.88</td><td>-0.11</td><td>0.89</td><td>69</td><td>0.85</td><td>10.78</td><td>0.83</td><td>85</td></tr><tr><td>G1 (NFc gauche)</td><td>1.01</td><td>-2.68</td><td>0.95</td><td>90</td><td>1.19</td><td>-20.19</td><td>0.93</td><td>165</td></tr><tr><td>G2 (NFc droit)</td><td>0.94</td><td>1.02</td><td>0.76</td><td>104</td><td>1.02</td><td>19.87</td><td>0.70</td><td>59</td></tr><tr><td>H1 (NFc gauche)</td><td>0.98</td><td>-1.01</td><td>0.98</td><td>55</td><td>1.39</td><td>-8.60</td><td>0.98</td><td>45</td></tr><tr><td>H2 (NFc droit)</td><td>0.97</td><td>2.80</td><td>0.97</td><td>100</td><td>1.20</td><td>12.18</td><td>0.97</td><td>97</td></tr><tr><td>H3 (NFc droit)</td><td>0.93</td><td>3.22</td><td>0.97</td><td>75</td><td>1.29</td><td>10.13</td><td>0.96</td><td>38</td></tr><tr><td>I1 (NFc gauche)</td><td>1.02</td><td>-0.78</td><td>0.94</td><td>117</td><td>1.27</td><td>-12.51</td><td>0.87</td><td>164</td></tr><tr><td>I2 (NFc droit)</td><td>0.86</td><td>3.84</td><td>0.86</td><td>92</td><td>1.37</td><td>7.15</td><td>0.94</td><td>82</td></tr><tr><td>I3 (NFc gauche)</td><td>0.96</td><td>0.60</td><td>0.97</td><td>84</td><td>1.12</td><td>-8.16</td><td>0.95</td><td>113</td></tr><tr><td>I4 (NFc droit)</td><td>0.90</td><td>-2.19</td><td>0.93</td><td>90</td><td>1.00</td><td>4.51</td><td>0.92</td><td>64</td></tr></tbody></table>

## Déplacements controlatéraux

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="4">CONTRÔLE</th><th colspan="4">MUSCIMOL</th></tr><tr><th>a</th><th>b</th><th>R²</th><th>N</th><th>a</th><th>b</th><th>R²</th><th>N</th></tr></thead><tbody><tr><td>E1 (NFc droit)</td><td>0.83</td><td>-0.22</td><td>0.74</td><td>72</td><td>0.46</td><td>-1.48</td><td>0.53</td><td>76</td></tr><tr><td>E2 (NFc gauche)</td><td>0.74</td><td>9.64</td><td>0.81</td><td>41</td><td>0.25</td><td>8.34</td><td>0.23</td><td>58</td></tr><tr><td>F1 (NFc gauche)</td><td>0.79</td><td>0.82</td><td>0.82</td><td>73</td><td>0.47</td><td>3.63</td><td>0.56</td><td>63</td></tr><tr><td>F2 (NFc droit)</td><td>0.72</td><td>-6.16</td><td>0.89</td><td>75</td><td>0.34</td><td>-5.86</td><td>0.45</td><td>81</td></tr><tr><td>G1 (NFc gauche)</td><td>0.92</td><td>0.03</td><td>0.78</td><td>105</td><td>0.63</td><td>-5.92</td><td>0.78</td><td>145</td></tr><tr><td>G2 (NFc droit)</td><td>0.99</td><td>-1.90</td><td>0.92</td><td>101</td><td>0.68</td><td>-0.61</td><td>0.85</td><td>59</td></tr><tr><td>H1 (NFc gauche)</td><td>0.98</td><td>2.83</td><td>0.97</td><td>60</td><td>0.66</td><td>-3.45</td><td>0.89</td><td>43</td></tr><tr><td>H2 (NFc droit)</td><td>1.02</td><td>-0.48</td><td>0.98</td><td>99</td><td>0.62</td><td>3.86</td><td>0.74</td><td>77</td></tr><tr><td>H3 (NFc droit)</td><td>1.05</td><td>-0.83</td><td>0.98</td><td>67</td><td>0.62</td><td>2.93</td><td>0.85</td><td>43</td></tr><tr><td>I1 (NFc gauche)</td><td>0.87</td><td>2.81</td><td>0.94</td><td>113</td><td>0.40</td><td>-1.85</td><td>0.72</td><td>102</td></tr><tr><td>I2 (NFc droit)</td><td>1.00</td><td>0.00</td><td>0.93</td><td>112</td><td>0.49</td><td>1.66</td><td>0.86</td><td>92</td></tr><tr><td>I3 (NFc gauche)</td><td>0.94</td><td>-2.81</td><td>0.96</td><td>86</td><td>0.51</td><td>-3.41</td><td>0.85</td><td>82</td></tr><tr><td>I4 (NFc droit)</td><td>0.91</td><td>1.62</td><td>0.93</td><td>102</td><td>0.55</td><td>1.89</td><td>0.83</td><td>61</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure R-A11
Relations métriques horizontales</figcaption></figure>
Résultats: propriétés métriques

Les résultats obtenus pour l'ensemble des sessions pharmacologiques sont résumés dans la figure R-A10. Les droites de régression exprimant les relations métriques horizontales sont regroupées, pour les déplacements ipsilatéraux et controlatéraux dans les parties A et B, respectivement. Les valeurs d'ordonnée à l'origine et de pente de ces équations sont reportées dans le tableau R-A11 avec les valeurs obtenues lors des séances contrôles.

2.3. Saccades de correction

Lorsque la cible reste visible tout au long de l'essai (essai "cible permanente"), il arrive qu'une saccade de correction suive la saccade principale dysmétrique. Celle-ci a toujours une direction controlatérale par rapport au site d'injection. En effet, suite aux réponses ipsilatérales hypermétriques, la cible apparaît dans l'hémi-champ visuel controlatéral, appelant donc à produire une saccade controlatérale. De la même manière, après chaque réponse controlatérale hypométrique, la cible reste dans l'hémi-champ visuel controlatéral.

Comme les saccades principales controlatérales, les saccades de correction sont hypométriques. Une analyse détaillée de cette hypométrie est présentée ici pour deux séances pharmacologiques. Les résultats obtenus avec les autres injections sont qualitativement similaires si l'on considère les expériences utilisant les écrans rectangulaires. Les saccades de correction observées avec le dispositif "panoramique" ne sont pas considérées ici à cause de la possibilité pour l'animal d'adopter une stratégie de balayage visuel des différents orifices du dispositif.

Les figures R-A12 et R-A13 montrent chacune la relation métrique horizontale des saccades de correction et des saccades principales controlatérales. La figure R-A12 illustre les réponses obtenues chez le chat G après injection de muscimol dans le NFc gauche (injection G1), la figure R-A13 les réponses obtenues chez le chat F après injection dans le NFc droit (injection F2). Les saccades de correction qui suivent une saccade principale controlatérale ou ipsilatérale sont représentées par les symboles "triangle vide" et "triangle plein", respectivement. Les symboles "cercle vide" et "cercle plein" correspondent aux saccades principales. Leur distinction sera précisée ultérieurement.

Chez le chat G (figure R-A13), on constate que les saccades qui corrigent l'hypométrie ("triangles vides") se distinguent nettement des saccades qui corrigent l'hypermétrie ("triangles pleins"). Pour une même erreur rétinienne post-saccadique, l'amplitude de la saccade de correction est moins grande si celle-ci suit une saccade ipsilatérale (hypermétrique) que si elle suit une saccade controlatérale (hypométrique). Pour évaluer cette hypométrie de façon quantitative, nous définirons, pour chacune de ces saccades, un gain G tel que:

$$
G = \text{amplitude horizontale} / \text{erreur rétinienne} (=\text{ampRh}/\text{errRh}),
$$
<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>Figure R-A12</figcaption></figure>
<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>Figure R-A13</figcaption></figure>
Résultats: propriétés métriques

On trouve que les saccades de correction de l'hypométrie ont un gain moyen beaucoup plus important que les saccades de correction de l'hypermétrie. Pour les premières, le gain moyen est de 0,64 ± 0,17 (moyenne ± écart-type; N=29) tandis que pour les secondes, il est de 0,13 ± 0,06 (N=14). La différence entre ces deux valeurs est statistiquement significative (test de Student, t=10,6; p<0,001).

Le gain moyen des saccades de correction à l'hypométrie est légèrement plus important que le gain des saccades principales (0,47 ± 0,13; N=136). Cette différence de gain est statistiquement significative (test de Student, t=5,9, p<0,001).

Les mêmes observations sont faites chez le chat F (figure R-A13). Les saccades de correction de l'hypométrie ont un gain (0,54 ± 0,15; N=23) plus grand que les saccades de correction de l'hypermétrie (0,30 ± 0,17; N=7) (t=3,4, p<0,001). Cependant, contrairement au chat G, il n'y a pas de différence entre le gain des saccades de correction de l'hypométrie et le gain des saccades principales controlatérales (0,54 ± 0,10; N=81).

En conclusion, le gain des saccades qui corrigent l'hypermétrie est beaucoup plus faible que le gain des saccades qui corrigent l'hypométrie. Rappelons que cette observation a été faite chez les chats F et G avec le dispositif expérimental qui fait appel aux écrans de différentes tailles. Dans ce protocole, les saccades qui corrigent l'hypermétrie sont donc des saccades:

i) qui sont dirigées vers une cible présentée dans l'hémi-espace ipsilatéral au NFc inactivé,

ii) qui se rapprochent de l'axe sagittal corporel (saccades centripètes),
tandis que les saccades qui corrigent l'hypométrie sont des saccades:

i) qui sont dirigées vers une cible présentée dans l'hémi-espace controlatéral,

ii) qui s'éloignent de l'axe sagittal corporel (saccades centrifuges).

Il est donc possible que la différence de gain constatée plus haut résulte:

i) d'un effet de position de la cible par rapport au corps, ou

ii) d'un effet de la direction de la saccade par rapport à l'axe du corps.

Ces deux possibilités sont testées au niveau des saccades principales, dans les paragraphes suivants.

2.3.1. Effet de la position de la cible par rapport au corps

Lors de l'injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat G, il fut extrêmement difficile d'attirer le regard à proximité de la cible (petites erreurs rétiniennes
Résultats: propriétés métriques

positives) à cause de sa déviation du regard et de la tête vers le côté ipsilatéral (voir paragraphe I). Par contre, de tel essais ont pu être obtenus pour une cible présentée dans l'hémi-espace ipsilatéral. Les saccades principales évoquées sont représentées par les symboles "cercle vide" dans la partie A de la figure R-A12.

Le gain des saccades principales controlatérales produites en réponse à la présentation d'une cible dans l'hémi-espace ipsilatéral est très différent des réponses à la présentation d'une cible dans l'hémi-espace controlatéral (représentées par les symboles "cercles pleins"). Si le gain moyen des premières est de $0,13 \pm 0,07$ (N=10), le gain moyen des secondes est de $0,50 \pm 0,09$ (N=126). Cette différence est statistiquement significative (t=12,6; p<0,001). L'hypométrie des saccades principales controlatérales dépend donc de la position de la cible par rapport au corps.

Par ailleurs, il est intéressant de constater que, pour une cible présentée dans l'hémi-espace ipsilatéral, le gain des saccades principales controlatérales est égal au gain des saccades de correction qui suivent l'hypermétrie des saccades ipsilatérales ($0,13 \pm 0,07$ et $0,13 \pm 0,06$). Une telle égalité nous amène à suggérer que ces deux types de saccades font partie d'un même ensemble dont le dénominateur commun est qu'elles sont produites vers une cible présentée dans l'hémi-espace ipsilatéral.

Ces résultats suggèrent donc un effet de la position de la cible par rapport au corps (position égocentrée) sur le gain des réponses controlatérales (principales et correctrices), ce gain étant plus petit lorsque la cible est présentée dans l'hémi-espace ipsilatéral ($G$ moyen = $0,13 \pm 0,06$; N=24) que lorsqu'elle est présentée dans l'hémi-espace controlatéral ($G$ moyen = $0,50 \pm 0,09$; N=126).

En fait, cette observation est fortement dépendante du contexte expérimental. Nous avons en effet pu constater que cet effet de la position égocentrée dépend du dispositif expérimental utilisé. Avec le dispositif "panoramique", après injection de muscimol dans le NFc gauche du chat I (injection I3), le gain des saccades controlatérales est de $0,37 \pm 0,11$ (N=25) pour une cible située à 24 degrés à droite et de $0,31 \pm 0,08$ (N=16) pour une cible située à 24 degrés à gauche. Il n'y a pas de différence statistiquement significative entre ces deux valeurs (t=1,7; p>0,05). En revanche, avec le dispositif ayant recours aux écrans, une injection similaire (même site et même quantité injectée) a produit les résultats suivants pour les saccades controlatérales: le gain est plus faible pour une cible située dans l'hémi-espace ipsilatéral ($0,21 \pm 0,12$; N= 17) que pour une cible située dans l'hémi-espace controlatéral (0,36
Résultats: propriétés métriques

± 0,08; N=75). La différence entre ces deux valeurs est statistiquement significative (t=5,95; p<0.001).

2.3.2. Effet de la direction de la saccade par rapport à l'axe du corps

Le dispositif "panoramique" nous a permis de comparer les saccades dirigées vers l'axe du corps (cible=0 degré; saccades centripètes) aux saccades qui s'en éloignent (cible=+24 degrés; saccades centrifuges). Après injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat I, le gain des saccades controlatérales centripètes est de 0,32 ± 0,10 (N=29) alors que le gain des saccades centrifuges (cible=24 degrés) est de 0,37 ± 0,11 (N=25). Il n'y a pas de différence statistiquement significative entre ces deux valeurs (t=1,62; p>0,05). Il en est de même après injection de muscimol dans le NFc droit du même chat (t=1,04; p>0,05): le gain des saccades centripètes est de 0,46 ± 0,19 (N=28) tandis que le gain des saccades centrifuges (cible=-24 degrés) est de 0,38 ± 0,17 (N=8).

2.3.3. En résumé

Cet ensemble de résultats réfute l'existence d'un effet

i) de la position égocentrée de la cible et

ii) de la direction égocentrée de la saccade
sur l'hypométrie des saccades controlatérales.

Le gain des saccades controlatérales ne dépend ni de la position de la cible ni de la direction du mouvement par rapport à l'axe du corps.

La différence d'hypométrie qui existe entre les saccades qui corrigent l'hypermétrie et celles qui corrigent l'hypométrie dépend du dispositif expérimental utilisé ("écran" ou "panoramique"). Cet effet suggère une défaillance accentuée, après injection de muscimol, dans les processus qui "calculent" l'excentricité de la cible lorsque la structure du champ visuel est complexe. En effet, avec le dispositif "écran", la structure du champ visuel n'est pas la même entre la situation où le regard est initialement dirigé quelque part au milieu de l'écran (partie B de la figure R-A14) et la situation où le regard est dirigé en dehors des limites de l'écran (partie A). Il est probable que les contours de l'écran favorisent un codage exocentrique de la cible davantage dans le premier cas que dans le second cas.
<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>Figure R-A14</figcaption></figure>
Résultats: propriétés métriques

3. Conclusions

Après injection de muscimol dans la région caudale du noyau fastigial, les déplacements du regard sont dysmétriques. Cette dysmétrie présente trois caractéristiques:

i) elle dépend de la direction du mouvement (hypermétrie ipsilatérale, hypométrie controlatérale),

ii) elle ne concerne que la dimension horizontale,

iii) l'hypermétrie ipsilatérale ne dépend pas de l'excentricité rétinienne (erreur constante) de la cible tandis que l'hypométrie controlatérale en dépend (erreur proportionnelle).

L'examen de la *relation métrique horizontale* (la relation qui lie l'amplitude horizontale du déplacement du regard à l'erreur rétinienne horizontale) permet de rendre compte de ces trois effets. Tout d'abord, on peut constater "macroscopiquement" qu'après injection de muscimol dans le NFc, la relation métrique des déplacements ipsilatéraux est soumise à une perturbation de type additif (changement d'ordonnée à l'origine) tandis que celles des déplacements controlatéraux subit une perturbation de type multiplicatif (changement de pente). Le changement d'ordonnée à l'origine pour les déplacements ipsilatéraux signifie que la dysmétrie résulte d'une erreur constante horizontale, indépendante de l'erreur rétinienne. Autrement dit, dès lors qu'un mouvement ipsilatéral est déclenché, il emmène le regard vers une position finale qui est, par rapport à la cible, translatée horizontalement d'une valeur constante. En revanche, un changement de pente pour les déplacements controlatéraux (ici une diminution) signifie que la dysmétrie est proportionnelle à l'excentricité rétinienne de la cible au départ du mouvement.

Le déficit des déplacements ipsilatéraux aurait pu être compatible avec un déficit intervenant lors du déroulement même du mouvement d'orientation du regard si certaines réponses tout à fait singulières n'avaient pu être observées après injection de muscimol. En effet, si la cible est présentée dans la direction du regard (erreur rétinienne nulle), alors que, dans la situation contrôle, aucun mouvement d'orientation n'est produit, après inactivation du NFc, un déplacement ipsilatéral est produit. Ce déplacement éloigne donc le regard de la cible et l'emmène approximativement vers la même position finale que celle vers laquelle tous les autres mouvements ipsilatéraux se dirigent. Tout se passe comme si l'animal orientait son regard vers un but "fantôme" qui est, par rapport à la position de la cible, translaté d'une valeur constante dans la direction horizontale. Lorsque le regard est initialement dirigé vers une position intermédiaire, située entre la position de la cible et ce but "fantôme", au lieu de diriger son regard vers la cible, l'animal s'oriente vers le second (donc dans la mauvaise direction). Au-delà de ce but "fantôme", le mouvement devient controlatéral. De telles observations conduisent à rejeter l'hypothèse d'une hypermétrie résultant d'un déficit intervenant lors du déroulement
même du mouvement d'orientation du regard pour défendre plutôt l'hypothèse alternative d'une hypermétrie résultant d'un déficit dans la préparation du mouvement. Les trajectoires rectilignes du regard vers le but "fantôme" sont compatibles avec une telle hypothèse.

Nous allons maintenant étudier la contribution respective de l'oeil et de la tête au déficit des mouvements d'orientation du regard.

### III. Contribution de l'oeil et de la tête à la dysmétrie du regard

Nous avons vu que la dysmétrie du regard résulte d'une réponse dysmétrique à la fois au niveau de l'oeil et de la tête (figure R-A1). Au cours de ce chapitre, nous allons examiner plus en détail la dysmétrie oculaire, la dysmétrie de la tête et les contributions relatives de l'oeil et de la tête à l'orientation du regard.

#### 1. Dysmétrie oculaire

La dysmétrie du déplacement du regard résulte en partie d'une dysmétrie de la saccade oculaire dans l'orbite. La figure R-A15 montre la relation métrique horizontale des saccades oculaires enregistrées chez le chat G, avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche (injection G1). L'amplitude horizontale de la saccade oculaire est portée en fonction de l'erreur rétinienne horizontale. L'amplitude horizontale de la saccade oculaire est égale à la différence entre la position maximale atteinte par l'oeil au terme de la saccade oculaire et la position initiale de l'oeil dans l'orbite. La partie A illustre l'hypermétrie des saccades oculaires ipsilatérales, la partie B l'hypométrie des saccades controlatérales.

Pour une erreur rétinienne négative, la saccade oculaire qui accompagne le déplacement du regard a une amplitude plus grande que celle qui est générée lors de la session contrôle. De plus, pour une erreur rétinienne nulle (partie A), une saccade oculaire de plus de 10 degrés est produite vers la gauche. Cette saccade oculaire éloigne donc le regard de la cible vers laquelle il était initialement dirigé. Nous avons vu que pour la même erreur rétinienne (même injection chez le même chat), un mouvement de 20 degrés éloigne le regard de la cible (figure R-A7). La différence entre ces deux mesures (environ 10 degrés) correspond à l'amplitude du mouvement effectué par la tête. Enfin, la composante oculaire des déplacements du regard dirigés dans la direction opposée à la cible est également représentée: un certain nombre de saccades oculaires sont produites vers la gauche alors que la cible est présentée à droite du regard (erreur rétinienne positive). Nous verrons plus loin que ces deux types de saccades ipsilatérales (saccades produites pour une erreur rétinienne nulle ou opposée) ont des caractéristiques cinématiques comparables aux saccades produites lors de la session contrôle.
<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>Figure R-A15
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
En ce qui concerne les déplacements controlatéraux (partie B), l'amplitude horizontale de la saccade après injection de muscimol est systématiquement inférieure aux valeurs contrôles.

La figure R-A16 montre la dysmétrie oculaire observée chez le chat F après injection de muscimol dans le NFc droit (même dispositif expérimental, injection F2). La figure R-A17 montre la relation métrique horizontale observée chez le chat I après injection de muscimol dans le NFc gauche (dispositif "panoramique"). Ces deux exemples supplémentaires montrent un motif de dysmétrie oculaire identique à celui décrit initialement pour le chat G.

## 2. Dysmétrie de la tête

La dysmétrie observée au niveau du regard se manifeste également au niveau de l'orientation de la tête (figure R-A1). La tête contribue en effet à déplacer le regard vers la cible. Mais elle joue également un autre rôle fonctionnel dans nos conditions expérimentales: elle assure l'orientation de la bouche vers la cible (ici une cuillère de nourriture). Nous rappellerons à ce titre qu'après injection de muscimol dans le NFc, l'animal ne dirige plus correctement sa gueule vers le milieu de la cuillère: il mange sur le bord (ipsilatéral) de la cuillère, voire "mastique dans le vide", à côté de la cuillère. Cette première observation du positionnement de la gueule par rapport à la cuillère laisse supposer un déficit également au niveau des déplacements orientés de la tête.

Nous allons, au cours de ce chapitre, décrire la dysmétrie de la tête dans le cadre fonctionnel de l'orientation de l'ouverture buccale vers une cible appétitive. Il est en effet très probable que le déplacement horizontal de la tête soit contrôlé par un signal d'erreur crâniocentrée (errTh), c'est-à-dire par l'écart angulaire entre la position horizontale de la cible ($C_{Eh}$) et la position horizontale de la tête ($T_{Eh}$):

$$errTh = C_{Eh} - T_{Eh}$$

L'erreur crâniocentrée est égale à la somme de l'erreur rétinienne avec l'amplitude de la déviation de l'oeil dans l'orbite.

$$errTh = errRh + O_{Th}$$

Dans le cas où l'oeil ne présente aucune déviation horizontale dans l'orbite ($O_{Th}=0$), alors l'erreur crâniocentrée est égale à l'erreur rétinienne.
<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>Figure R-A16
Injection de muscimol dans le NFc droit (chat F)</figcaption></figure>
<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Figure R-A17
Saccades oculaires
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)</figcaption></figure>
## 2.1. Position initiale de l'oeil dans l'orbite

L'examen des valeurs (moyennes et écart-types) de position initiale de l'oeil dans l'orbite ($O_{Th}$), pour chaque séance expérimentale (contrôle et muscimol) et pour chaque chat, montre:

i) une moyenne proche de zéro

ii) une variabilité relativement importante

iii) une tendance à une déviation de l'oeil dans l'orbite, vers le côté injecté, après injection de muscimol. Néanmoins, la différence par rapport aux sessions contrôles n'est pas significative à cause des écart-types élevés.

Or, l'utilisation du dispositif "panoramique" nous a permis de mettre en évidence que, lorsqu'un chat normal (session contrôle) fixe un point, l'oeil ne présente pas systématiquement une déviation nulle dans l'orbite. Une déviation horizontale tonique de l'oeil dans l'orbite accompagne une déviation horizontale tonique de la tête par rapport au tronc: plus la tête est déviée par rapport à l'axe sagittal corporel plus la déviation de l'oeil dans l'orbite augmente.

La figure R-A18 nous montre cette relation chez le chat I avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche (injection I3). La position de la tête (en abscisse) et la position de l'oeil dans l'orbite (en ordonnée) ont été mesurées lorsque le regard de l'animal est dirigé vers un point de fixation situé à différentes excentricités (0, 12, 24, 36, 48 degrés) à gauche et à droite par rapport au plan sagittal corporel. On peut constater que lors de ces périodes de fixation, une déviation horizontale croissante de l'oeil dans l'orbite ($O_{Th}$) accompagne la déviation horizontale de la tête par rapport au tronc ($T_{Eh}$).

Lors de la session contrôle, la droite de régression de cette relation a pour équation:

$$O_{Th} = 0,20 \times T_{Eh} - 1,24 \quad (R^2 = 0,85).$$

L'injection de muscimol dans le NFc n'affecte pas cette relation, comme l'indique l'équation de la droite de régression suivante:

$$O_{Th} = 0,21 \times T_{Eh} - 1,26 \quad (R^2 = 0,79).$$

Cette relation permet donc d'insister sur le fait que, en condition "tête libre", l'erreur rétinienne et l'erreur crâiocentrée ne sont pas toujours identiques. Nous allons maintenant étudier comment évolue l'amplitude du déplacement de la tête en fonction de l'erreur crâiocentrée.
<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>Figure R-A18
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)</figcaption></figure>
## 2.2. Dysmétrie de la tête et erreur crâniocentrée

La figure R-A19 montre la relation entre l'amplitude horizontale du déplacement total de la tête (amplTh) et l'erreur crâniocentrée horizontale (errTh) obtenue chez le chat G (injection G1). Les déplacements de la tête représentés ici sont les déplacements effectués lors des essais "cible transitoire". L'exclusion des essais "cible permanente" tient à la difficulté de déterminer la fin de la phase principale des déplacements controlatéraux. En effet, une réaccélération de la tête est fréquemment observée, conjointement à chaque saccade correctrice oculaire. Cette réaccélération se produit souvent alors même que la tête n'a pas encore atteint une vitesse nulle (voir figure R-A6). Comme l'instant de réaccélération de la tête dépend de la latence de la saccade correctrice, plus courte est cette latence, plus la vitesse de la tête au moment de la réaccélération a de chance d'être importante. Une mesure du déplacement de la tête qui ne prendrait en compte que le mouvement de la tête jusqu'à l'instant de réaccélération lors de ces essais "cible permanente" est donc susceptible d'introduire une variabilité parasite.

Lors de la session contrôle (symboles ouverts), on peut constater que l'amplitude du déplacement horizontal de la tête évolue linéairement avec l'erreur crâniocentrée. L'analyse de régression linéaire de cette relation donne les équations:

$$ \text{amplTh} = 0,93\text{xerrTh} - 1,79 (R^2=0,91) \text{ pour les déplacements vers la gauche (partie A) et} $$

$$ \text{amplTh} = 0,65\text{xerrTh} - 2,05 (R^2=0,73) \text{ pour les déplacements vers la droite (partie B).} $$

Après injection de muscimol dans le NFc gauche, les déplacements ipsilatéraux de la tête (partie A) sont hypermétriques. On peut également constater une plus grande variabilité des réponses: pour une même erreur crâniocentrée, l'amplitude du déplacement de la tête peut prendre des valeurs très différentes (près de 20 degrés d'écart entre les valeurs minimales et maximales pour une erreur de 15 degrés). La tête se déplace en moyenne de 10 degrés vers la gauche pour une erreur crâniocentrée nulle. Enfin, on retrouve également pour certaines erreurs positives (cible située à droite par rapport à l'axe céphalique) un déplacement de la tête vers la gauche. La droite de régression de la relation entre l'amplitude horizontale de la tête et l'erreur crâniocentrée se caractérise par une augmentation d'ordonnée à l'origine, avec l'équation suivante:

$$ \text{amplTh} = 0,92\text{xerrTh} - 11,39 (R^2=0,62). $$

En ce qui concerne les déplacements controlatéraux (partie B), l'amplitude du mouvement d'orientation de la tête est moins grande après injection de muscimol que lors de la session contrôle, et ceci quelle que soit la valeur d'erreur crâniocentrée. Pour ces mouvements controlatéraux, la droite de régression a pour équation:

$$ \text{amplTh} = 0,62\text{xerrTh} - 4,33 (R^2=0,51). $$
<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Figure R-A19
Dysmétrie de la tête
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
La comparaison des équations obtenues nous indique que l'hypermétrie ipsilatérale et l'hypométrie controlatérale de la tête résultent essentiellement d'un changement d'ordonnée à l'origine (-11,39 contre -1,79 pour les déplacements ipsilatéraux et -2,05 contre -4,33 pour les déplacements ipsilatéraux).

### 3. Contribution de la tête au déplacement du regard

Chez le chat, le déplacement du regard implique souvent une contribution de la tête. Cette contribution est illustrée dans la figure R-A20 pour les déplacements horizontaux du regard. L'amplitude du déplacement horizontal de la tête qui est produit pendant le déplacement du regard (amplTh/Rh) est portée en fonction de l'amplitude du déplacement du regard (amplRh). Les données illustrées ici ont été recueillies chez le chat G avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche (injection G1).

Lors de la session contrôle (symboles ouverts), la contribution de la tête au déplacement du regard augmente avec l'amplitude du mouvement du regard. Une analyse de régression linéaire de cette relation conduit aux équations:

$$ \text{amplTh/Rh} = 0,63\text{xamplRh} + 3,92 (R^2=0,92) $$

pour les déplacements ipsilatéraux du regard (partie A),

$$ \text{amplTh/Rh} = 0,54\text{xamplRh} - 1,39 (R^2=0,89) $$

pour les déplacements controlatéraux du regard (partie B).

L'injection de muscimol dans le NFc gauche ne semble pas affecter la contribution de la tête pour les déplacements du regard. Pour une amplitude donnée du regard, l'amplitude du déplacement de la tête est approximativement la même entre la session contrôle et la session muscimol. L'analyse de régression de la relation entre ces deux paramètres donne les équations:

$$ \text{amplTh/Rh} = 0,65\text{xamplRh} - 2,34 (R^2=0,91) $$

pour les déplacements ipsilatéraux du regard (partie A),

$$ \text{amplTh/Rh} = 0,58\text{xamplRh} + 1,62 (R^2=0,87) $$

pour les déplacements controlatéraux du regard (partie B).

Pour comparer la contribution de la tête entre les conditions contrôle et muscimol, nous avons calculé pour chacune des deux conditions le pourcentage de déplacement du regard effectué par la tête. Ce pourcentage, égal au rapport de l'amplitude effectuée par la tête pendant le déplacement du regard sur l'amplitude du déplacement du regard, ne change pas de façon significative après injection de muscimol dans le NFc (test de Student sur mesure appariées) non seulement pour les mouvements ipsilatéraux du regard (Différence=0,025 ± 0,075; t=1,21; 12 ddl; p>0,05) mais aussi pour les mouvements controlatéraux (Différence=0,013 ± 0,075;
<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Figure R-A20
Contribution de la tête au déplacement du regard
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
Figure R-A21

Contribution de la tête au déplacement du regard

A Déplacements ipsilatéraux

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

B Déplacements contralatéraux

<figure><img src="image_35.png" /></figure>

test t de Student
* p<0,05
** p<0,001
NS p>0,05
Résultats: propriétés métriques

t=0,62; 12 ddl; p>0,05). Les comparaisons entre les séances contrôle et muscimol sont illustrées
dans la figure R-A21. La partie A concerne les déplacements ipsilatéraux, la partie B les
déplacements controlatéraux.

4. Conclusion

L'inactivation de la région caudale du noyau fastigial entraîne une dysmétrie des mouvements d'orientation du regard et de la tête. Les mouvements ipsilatéraux du regard et de la tête sont hypermétriques tandis que les mouvements controlatéraux sont hypométriques. La dysmétrie apparaît également au niveau de la saccade oculaire qui accompagne le déplacement de la tête au cours de l'orientation du regard. Un certain nombre de questions se posent quant à la nature du (ou des) déficit(s) fonctionnel(s) qui se manifestent au niveau comportemental.

Une première question est de savoir quel(s) est (sont) le(s) système(s) moteur(s) perturbé(s) par l'inactivation du NFc. D'un point de vue fonctionnel, la dysmétrie du regard peut être interprétée de deux façons :

i) l'injection de muscimol dans le NFc perturbe simultanément les systèmes prémoteurs céphalique et oculaire, d'une façon telle que la dysmétrie du regard qui en résulte, n'est pas accompagnée de changement important au niveau de la contribution respective de la tête et des yeux (hypothèse 1),

ii) l'injection de muscimol dans le NFc ne perturbe ni l'un ni l'autre de ces deux systèmes mais affecte plutôt une étape de commande située en amont, une étape qui commande l'orientation du regard (hypothèse 2).

La comparaison de la dysmétrie du regard entre les conditions "tête fixe" et "tête libre" permettra de trancher entre ces deux hypothèses. Selon l'hypothèse 1, la dysmétrie sera différente selon que l'orientation du regard est effectuée en condition "tête fixe" ou "tête libre". En revanche, l'hypothèse 2 prédit une dysmétrie équivalente entre les deux conditions. Compte tenu des limites restreintes de son champ oculomoteur, cette hypothèse est difficilement testable chez le chat.

Une autre question est de savoir si la dysmétrie provoquée par l'inactivation du NFc correspond à un déficit de représentation spatiale ou à un trouble d'une autre nature. En effet, la dysmétrie correspond-elle:

i) à une perturbation de processus préparatoires dont la fonction serait par exemple, de spécifier les paramètres spatiaux de la cible ou du mouvement (hypothèse A), ou

ii) à une perturbation des processus contrôlant la cinématique du déplacement (hypothèse B) ?
Résultats: propriétés métriques

La présence, au niveau des déplacements ipsilatéraux, d'une erreur constante indépendante de l'excentricité rétinienne de la cible, indique l'existence d'un biais dans les étapes de transformation visuo-motrice. De plus, la production de mouvements d'éloignement du regard et de mouvements dirigés dans la mauvaise direction nous amène à écarter l'hypothèse B en ce qui concerne les déplacements ipsilatéraux. Tout se passe comme si l'inactivation unilatérale du NFc avait opéré un changement d'origine (ou de référence) dans la programmation des mouvements d'orientation du regard (hypothèse A).

Ceci nous conduit au deuxième point à savoir dans quelle mesure la présence de cette erreur constante (et donc l'utilisation de cette référence) dépend de la direction du mouvement. Nous avons insisté au cours de la présentation de nos résultats, sur une distinction entre la dysmétrie ipsilatérale et la dysmétrie controlatérale; la première résultant principalement d'une erreur constante, la seconde d'un changement de pente dans la relation métrique horizontale. Néanmoins, nous avons également vu que les mouvements controlatéraux ne sont produits qu'à partir du moment où le regard est au-delà d'une certaine position décalée par rapport à la cible (le but "fantôme" atteint par tous les mouvements ipsilatéraux). Cette dernière observation suggère que l'hypométrie controlatérale résulte de la combinaison de deux erreurs :

i) une erreur proportionnelle (réduction de pente) avec

ii) une erreur constante (identique à celle des déplacements ipsilatéraux).

Aussi, lorsqu'on examine les saccades de correction, il apparaît clairement que celles-ci sont davantage soumises à une erreur proportionnelle qu'à une erreur constante. Ceci nous amène donc à supposer que si les déplacements controlatéraux sont soumis à une erreur constante, cette erreur doit résulter d'un processus qui est mis en oeuvre lors de la préparation d'une saccade principale et non pas lors des saccades de correction. Nous développerons davantage ce point plus loin (chapitre C). Avant cela, il nous faut vérifier si la dysmétrie observée après inactivation du NFc ne peut pas résulter d'un déficit au niveau de l'exécution même du déplacement du regard (hypothèse B).
# Inactivation du Noyau Fastigial caudal et cinématique des déplacements du regard

## I. Cinématique des mouvements d'orientation du regard

Au cours de ce chapitre, nous allons voir que l'injection de muscimol dans le NFc ne modifie pas la cinématique des déplacements controlatéraux du regard. Par contre, elle réduit la vitesse maximale horizontale et augmente conjointement la durée des déplacements ipsilatéraux.

### 1. Relation amplitude-vitesse maximale

Dans la partie A de la figure R-B1, la vitesse maximale du déplacement horizontal du regard est portée en fonction de l'amplitude du déplacement horizontal (injection G1). Les valeurs négatives correspondent aux déplacements vers la gauche, les valeurs positives aux déplacements vers la droite.

Pour les déplacements controlatéraux, on peut constater un bon recouvrement entre les valeurs obtenues après injection de muscimol et celles obtenues lors de la session contrôle. Quelle que soit l'amplitude horizontale du mouvement, la vitesse maximale du regard après injection de muscimol, reste approximativement la même que lors de la session contrôle.

Pour les déplacements ipsilatéraux, un léger changement de la vitesse maximale est observé après injection de muscimol, en particulier pour les grandes amplitudes. Pour une amplitude horizontale donnée, la vitesse maximale du déplacement est moins importante que la valeur atteinte lors de la session contrôle. Ceci peut s'énoncer d'une façon différente: en considérant une vitesse maximale donnée, l'amplitude du mouvement d'orientation augmente après injection par rapport à la session contrôle.

La partie A de la figure R-B2 montre les résultats obtenus avec le dispositif "panoramique" pour une autre injection dans le NFc gauche (chat I). Les observations énoncées précédemment s'appliquent également à ces données, ainsi qu'à toutes les autres injections.
<caption>Figure R-B1
Cinématique des saccades du regard</caption>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)
dispositif "écran"

<figure><img src="image_36.png" /></figure>
<caption>Figure R-B2
Cinématique des saccades du regard</caption>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)
dispositif panoramique

<figure><img src="image_37.png" /></figure>
## 2. Relation amplitude-durée

La partie B de la figure R-B1 illustre l'effet de l'injection de muscimol sur la relation qui lie l'amplitude vectorielle à la durée totale du mouvement.

Pour les mouvements controlatéraux, comme pour la relation amplitude-vitesse maximale horizontale, on peut observer un bon recouvrement des données muscimol et contrôle. Après inactivation fastigiale, la durée du mouvement controlatéral est approximativement la même que celle d'un mouvement de même amplitude enregistré lors de la session contrôle. En ce qui concerne les mouvements ipsilatéraux, la durée des déplacements a tendance à être augmentée. L'augmentation de la durée des saccades est d'autant plus évidente que l'amplitude du mouvement augmente.

Les mêmes observations peuvent être formulées pour les résultats obtenus chez le chat I avec le dispositif "panoramique" (partie B de la figure R-B2), ainsi que pour toutes les autres injections.

## 3. Une injection particulièrement intéressante

Nous allons décrire ici une expérience (injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat I) particulièrement intéressante dans la mesure où, au niveau des mouvements ipsilatéraux, elle est composée de deux périodes distinctes du point de vue cinématique (séances 1 et 2). Entre ces deux périodes, pendant environ 10 minutes, les mouvements d'orientation étaient effectués dans une ambiance lumineuse permanente. Lors de la seconde séance, la relation entre l'amplitude horizontale et la vitesse maximale horizontale montre une réduction importante de la vitesse maximale des mouvements ipsilatéraux. Ce changement de vitesse maximale est associé à une augmentation de la durée des mouvements.

Si on considère séparément les données enregistrées au cours de chacune de ces séances (figure R-B3 pour la séance 1, R-B4 pour la séance 2), on constate que la réduction de vitesse et l'augmentation de durée des mouvements ipsilatéraux se produisent principalement lors de la séance 2 (figure R-B4). Or il est intéressant de noter que cette modification importante de cinématique entre les deux séances n'est pas associée à une modification notable dans les caractéristiques métriques du mouvement du regard (figure R-B5). Les relations métriques sont décrites par les équations suivantes:

$$ampRh= 1,40xerrRh - 12,33 (R^2=0,84) \text{ pour la séance 1 et}$$

$$ampRh= 1,20xerrRh - 13,07 (R^2=0,87) \text{ pour la séance 2.}$$

Dans le cadre de cette injection tout à fait particulière, la modification importante de la cinématique des mouvements ipsilatéraux ne semble donc pas accompagnée de changements considérables au niveau des propriétés métriques du mouvement.
<caption>Figure R-B3
Cinématique des saccades du regard</caption>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)
Cas particulier : séance 1

<figure><img src="image_38.png" /></figure>
<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Figure R-B4
Cinématique des saccades du regard</figcaption></figure>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)

Cas particulier : séance 2
<caption>Figure R-B5
Relation métrique horizontale des saccades du regard</caption>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat l)
Cas particulier

<figure><img src="image_40.png" /></figure>
## 4. Cinématique et relation métrique des mouvements ipsilatéraux

Les résultats précédents montrent que l'injection de muscimol dans le NFc modifie la cinématique des déplacements ipsilatéraux. Pour une amplitude donnée, la vitesse maximale du déplacement du regard est diminuée tandis que sa durée augmente.

Dans le cadre d'un modèle de contrôle par rétroaction, il y a un asservissement des processus d'exécution du mouvement à une référence pré-spécifiée. Si cette référence est une amplitude désirée de mouvement (modèle spatial), l'hypermétrie et les changements réciproques, pour une amplitude finale observée, de la vitesse maximale (diminution) et de la durée (augmentation) peuvent être interprétés de la façon suivante:

i) l'amplitude du mouvement ipsilatéral est pré-spécifiée de façon "hypermétrique" (augmentation de l'amplitude du mouvement pour une même erreur rétinienne)

ii) le gain de la voie pro-active est atténué (réduction de la vitesse maximale) et

iii) l'asservissement est épargné (compensation de la réduction de vitesse par une augmentation de durée).

Si on considère au contraire que l'amplitude du mouvement n'est pas pré-spécifiée mais qu'elle constitue le résultat d'un processus qui s'accomplit au cours du temps (modèle temporel), l'hypermétrie peut résulter d'un déficit qui prend place au cours du déplacement du regard (exécution du mouvement). Certains auteurs ont suggéré par exemple que le NFc interviendrait dans les processus d'accélération et de décélération des mouvements controlatéraux et ipsilatéraux, respectivement (Fuchs et al., 1993; Dean, 1995).

### 4.1. La phase de décélération

La partie A de la figure R-B6 montre la relation entre l'amplitude horizontale pendant la phase de décélération (ordonnée) et la vitesse maximale horizontale (abscisse) des déplacements du regard enregistrés chez le chat G (injection G1).

Dans le cas des mouvements ipsilatéraux, on peut constater que, pour une vitesse maximale donnée, l'amplitude du mouvement du regard pendant la phase de décélération est plus importante après injection de muscimol que lors de la session contrôle. La partie B montre par contre que le déplacement pendant la phase d'accélération ne change pas après injection de muscimol. Ces modifications différentes des phases d'accélération et de décélération suggèrent que le changement de la relation amplitude-vitesse maximale (partie A de la figure R-B1) est la conséquence d'une perturbation qui se produit lors de la phase de décélération du mouvement d'orientation.
<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>Figure R-B6
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
Résultats: propriétés cinématiques

La question qui se pose maintenant est de savoir si ce changement constaté au niveau de la phase de décélération peut être responsable de la réponse hypermétrique du regard. Ceci permettra de vérifier dans quelle mesure le modèle temporel peut rendre compte de l'hypermétrie des déplacements ipsilatéraux.

4.2. Amplitude de décélération et dysmétrie

Nous avons vu plus haut (paragraphe 3) le cas particulier d'une expérience qui présentait deux périodes: au cours de la première, la relation amplitude-vitesse maximale n'est que peu, voire pas du tout, changée (figure R-B3) et au cours de la seconde au contraire, cette relation est fortement affectée (figure R-B4). Nous avons vu également que malgré ces modifications dans la cinématique du mouvement, les caractéristiques métriques restaient inchangées (figure R-B5). Que se passe-t-il au niveau de la phase de décélération du regard ? Un changement dans la phase de décélération entraîne-t-il une erreur plus grande ?

La figure R-B7 montre l'amplitude horizontale pendant la phase de décélération en fonction de la vitesse maximale pour les mouvements d'orientation du regard enregistrés lors de la session contrôle et après injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat I (injection I1). Les parties A et B correspondent aux séances 1 et 2, respectivement.

Lors de la séance 1, l'amplitude horizontale du mouvement pendant la décélération de la majorité (sauf pour 10 à 15 essais) des déplacements ipsilatéraux du regard reste la même pour une vitesse maximale donnée par rapport à la séance contrôle. Au contraire, pendant la séance 2, la grande majorité des mouvements se caractérise par une augmentation importante, par rapport à la session contrôle, de l'amplitude de décélération pour une même vitesse maximale. Cette grande différence d'amplitude de décélération entre les séances 1 et 2 (jusqu'à plus de 20 degrés de différence pour une vitesse maximale de 400 degrés/s) n'est pas retrouvée au niveau des relations métriques horizontales (figure R-B5).

Le cas particulier de cette injection n'est donc pas compatible avec l'hypothèse d'une dysmétrie du regard après injection de muscimol provenant d'un déficit au niveau de la phase de décélération du regard.

Jusqu'ici, nous avons considéré la cinématique des mouvements d'orientation avec le postulat que la variable principale contrôlée par le système nerveux est le regard lui-même. Si le contrôle de la précision de l'orientation du regard est a priori fonctionnellement concevable, l'idée qu'il existe également un contrôle de sa cinématique est loin d'être évidente. Par souci d'objectivité, nous allons maintenant examiner les caractéristiques cinématiques des mouvements oculaire et céphalique.
<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Figure R-B7

Cinématique et métrique

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)

Cas particulier</figcaption></figure>
## II. Cinématique des saccades oculaires

La cinématique des saccades oculaires produites lors des déplacements du regard n'est pas changée lorsque la direction du mouvement est controlatérale par rapport au site d'injection. Par contre, l'injection de muscimol affecte légèrement la vitesse maximale horizontale et la durée des saccades ipsilatérales.

### 1. Relation amplitude-vitesse maximale

La partie A de la figure R-B8 illustre la relation entre la vitesse maximale horizontale de la saccade oculaire et son amplitude horizontale observée chez le chat G après injection de muscimol dans le NFc gauche (même injection que la figure R-B1).

Pour les déplacements controlatéraux (amplitudes positives dans notre exemple), on peut constater un bon recouvrement entre les valeurs obtenues après injection de muscimol et celles obtenues lors de la session contrôle. Quelle que soit l'amplitude horizontale de la saccade oculaire, la vitesse maximale de l'oeil est approximativement la même dans les deux sessions expérimentales.

Pour les déplacements ipsilatéraux (amplitudes négatives dans notre exemple), la vitesse maximale de la saccade oculaire est réduite pour les amplitudes les plus grandes. Pour une amplitude horizontale donnée, la vitesse maximale du déplacement est moins importante après injection de muscimol que lors de la session contrôle. L'écart est d'autant plus important que l'amplitude du mouvement est grande. Autrement dit, pour une vitesse maximale donnée, l'amplitude du mouvement d'orientation augmente considérablement après injection de muscimol par rapport à la session contrôle.

Les mêmes observations sont faites pour toutes les injections. Les résultats obtenus chez le chat I avec le dispositif "panoramique" sont illustrés dans la partie A de la figure R-B9. En ce qui concerne le cas particulier de l'injection de muscimol chez le chat I qui est caractérisée par deux phases distinctes (paragraphe 3), la figure R-B10 montre que la modification de la cinématique des déplacements ipsilatéraux entre sessions 1 et 2 concerne à la fois l'oeil (partie A) et la tête (partie B).

### 2. Relation amplitude-durée

L'effet de l'injection de muscimol sur la relation qui lie l'amplitude à la durée totale du mouvement est illustré dans la figure R-B8 (partie B).
<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>Figure R-B8
Cinématique des saccades oculaires</figcaption></figure>
<caption>Figure R-B9
Cinématique des saccades oculaires</caption>

Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)
dispositif panoramique

<figure><img src="image_44.png" /></figure>
<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>Figure R-B10
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat I)
Cas particulier</figcaption></figure>
Résultats: propriétés cinématiques

Pour les mouvements controlatéraux, comme pour la relation amplitude-vitesse maximale horizontale, on peut observer une égalité des données enregistrées lors de l'injection de muscimol avec les données contrôles. Pour une amplitude donnée, la durée du mouvement controlatéral est approximativement la même que celle du mouvement comparable enregistré lors de la session contrôle. Pour les mouvements ipsilatéraux, la durée des saccades oculaires est augmentée. Cette augmentation, d'autant plus évidente que l'amplitude du mouvement augmente, est observée pour toutes les injections. Les résultats obtenus chez le chat I avec le dispositif "panoramique" sont reportés dans la partie B de la figure R-B9.

3. Conclusion

L'injection de muscimol affecte la cinématique des saccades oculaires de direction ipsilatérale: leur vitesse maximale est diminuée et leur durée augmentée. Ce changement n'explique probablement pas à lui seul les modifications cinématiques observées au niveau du regard. En effet, l'examen des déplacements de la tête montre également un changement au niveau de leur cinématique.

III. Cinématique des déplacements de la tête

La figure R-B11 illustre la relation entre la vitesse maximale horizontale du déplacement de la tête et son amplitude horizontale observée après injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat G (partie A, dispositif "écran") et chez le chat I (partie B, dispositif "panoramique").

Pour le chat G, la vitesse maximale de la tête est légèrement inférieure après injection de muscimol par rapport aux réponses contrôles. Cette tendance apparaît pour les deux directions (ipsilatérale et controlatérale) du déplacement de la tête. Chez le chat I, seule la vitesse maximale des déplacements ipsilatéraux est affectée.

Les modifications cinématiques observées au niveau des déplacements ipsilatéraux du regard résultent donc de changements à la fois au niveau de l'œil et de la tête.
<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Figure R-B11
Cinématique des déplacements de la tête</figcaption></figure>
Résultats: propriétés cinématiques

IV. Conclusion

L'injection de muscimol dans le NFc n'affecte pas les relations amplitude-vitesse maximale et amplitude-durée des déplacements controlatéraux du regard. Par contre, pour les déplacements ipsilatéraux, on observe, par rapport à un mouvement contrôle de même amplitude, une réduction de la vitesse maximale et un allongement de la durée totale du mouvement. Cette modification de la cinématique des déplacements ipsilatéraux résulte principalement d'une perturbation de la phase de décélération du mouvement. En effet, pour une vitesse maximale donnée, seule l'amplitude effectuée lors de la phase de décélération est augmentée après inactivation du NFc (l'amplitude effectuée lors de la phase d'accélération est inchangée). Cette observation conforte et étend à la condition "tête libre", l'hypothèse d'une participation du Noyau Fastigial caudal aux processus neuronaux qui prennent en charge le freinage du mouvement d'orientation de l'axe visuel (Fuchs et al., 1993; Robinson et al., 1993; Dean, 1995).

Néanmoins, certains de nos résultats suggèrent que cette participation ne se fait pas dans le cadre d'un contrôle de l'amplitude du mouvement mais plutôt dans le cadre d'un contrôle de la cinématique du mouvement. En effet, l'analyse d'une injection particulière, au cours de laquelle s'est produit -pour des raisons que nous ignorons encore- un changement considérable dans la cinématique du mouvement, nous a permis de constater une indépendance entre des changements de cinématique et les propriétés métriques du mouvement d'orientation. Lors de cette expérience, nous avons pu constater une insensibilité de la relation métrique du regard aux modifications cinématiques de l'oeil et de la tête. Dans le cadre du modèle spatial où l'amplitude du mouvement est contrôlée par le jeu d'une boucle de rétroaction (Robinson, 1975; Zee et al., 1976a; Jürgens et al., 1981), ce résultat suggère que le mécanisme d'asservissement qui prend en charge l'orientation précise du regard vers une cible visuelle est épargné après inactivation du NFc. Dans ce contexte, l'hypermétrie résulterait d'une mauvaise spécification du mouvement d'orientation du regard, et non d'une détérioration des processus assurant son exécution.
# Inactivation du Noyau Fastigial caudal et déclenchement des déplacements du regard

## I. Latence des mouvements saccadiques du regard

Après injection de muscimol dans le NFc, la latence des mouvements d'orientation du regard est modifiée. La latence des mouvements ipsilatéraux est réduite tandis que celle des mouvements controlatéraux est augmentée.

La figure R-C1 illustre la distribution des latences des mouvements d'orientation du regard enregistrés avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat G (injection G1). On constate une réduction de la latence des déplacements ipsilatéraux (médiane=118 ms) après injection par rapport à la session contrôle (médiane=128 ms). Cette réduction est significative (test U de Mann-Whitney, p<0,05). Quant aux déplacements controlatéraux, leur latence est fortement augmentée après injection de muscimol (médiane=184 ms) par rapport à la séance contrôle (médiane=141 ms). La différence est statistiquement significative (p<0,001).

La figure R-C2 résume pour les 11 sessions (contrôle et muscimol) analysées les médianes et les écarts inter-quartiles des latences des mouvements. La réduction de latence des mouvements ipsilatéraux (partie A) est statistiquement significative (test U de Mann-Whitney) pour 9 injections sur 11; l'augmentation de la latence des mouvements controlatéraux l'est pour 10 injections sur 11 (partie B). On peut par ailleurs remarquer une augmentation de la variabilité (écart inter-quartile) des latences des mouvements controlatéraux.

## II. Latence et précision spatiale

### 1. Mise en évidence

Les modifications de latence observées après inactivation pharmacologique du NFc nous ont permis de découvrir un effet de la latence du mouvement sur les propriétés métriques des mouvements controlatéraux du regard.
<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>Figure R-C1
Déclenchement des saccades du regard
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Figure R-C2
Déclenchement du mouvement d'orientation du regard</figcaption></figure>
Résultats: initiation du mouvement

Pour mettre en évidence cet effet, nous allons d'abord scinder, pour une session donnée, chacun des deux ensembles de mouvements (ipsilatéraux ou controlatéraux) en deux sous-groupes, en fonction de leur latence par rapport à la valeur médiane. Puis, la relation métrique horizontale sera estimée pour chacun des sous-groupes de réponses.

La figure R-C3 illustre la relation métrique horizontale des saccades produites après une injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat G (injection G1). Les réponses de latence courte sont représentées par les losanges pleins, les saccades de latence élevée par les losanges ouverts. On peut constater une légère différence entre les caractéristiques métriques des deux types de saccades lorsque leur direction est ipsilatérale au côté injecté (partie A). L'analyse de régression de la relation entre l'amplitude horizontale du regard (ampRh) et l'erreur rétinienne horizontale (errRh) pour chacun des deux sous-ensembles donne les équations suivantes:

ampRh = 1,17xerrRh - 22,58 (R²=0,89) pour les saccades de latence courte et

ampRh = 1,09xerrRh - 19,64 (R²=0,95) pour les saccades de latence élevée.

Pour une erreur rétinienne donnée, l'amplitude des saccades de latence longue est moins grande que l'amplitude des saccades de latence courte (pente et valeur absolue d'ordonnée à l'origine plus petites). Autrement dit, dans le cas de cette injection, l'hypermétrie est légèrement réduite pour le groupe des mouvements à plus longue latence. Cet effet du muscimol n'est pas systématiquement observé au cours des 12 injections analysées, comme l'indique la figure R-C4 qui résume les changements de pente (partie A) et d'ordonnée à l'origine (partie B).

Au niveau des saccades controlatérales (partie B de la figure R-C3), il apparaît clairement que pour une erreur rétinienne donnée, l'amplitude des saccades de latence élevée est en moyenne plus petite que l'amplitude des saccades de latence courte. L'analyse de régression des deux sous-ensembles conduit aux équations suivantes:

ampRh = 0,65xerrRh - 3,65 (R²=0,86) pour les saccades de latence courte et

ampRh = 0,48xerrRh - 1,40 (R²=0,58) pour les saccades de latence élevée.

Nous pouvons ainsi observer à la fois une diminution de la pente (0,65 contre 0,48) et une réduction de l'ordonnée à l'origine (3,65 contre 1,4) dans la relation métrique des saccades de longue latence. Si la réduction de la valeur d'ordonnée à l'origine n'est pas une observation systématique, la réduction de la pente est constatée dans la majorité des injections étudiées (figure R-C5).

Un test statistique (test de Student sur mesures appariées) des coefficients de régression montre que, pour les mouvements controlatéraux, la réduction de pente de la relation métrique horizontale observée entre les réponses de latence courte et les réponses de latence longue est statistiquement significative (t=2,77; 11 ddl; p<0,05). Pour les mouvements ipsilatéraux, cet
<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>Figure R-C3
Latence et précision
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)</figcaption></figure>
<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>Figure R-C4
Latence et relation métrique</figcaption></figure>

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

latence < médiane

latence > médiane

A

B
<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Figure R-C5
Latence et relation métrique
Déplacements controlatéraux</figcaption></figure>
effet de la latence n'apparaît pas (t=1,61; 11 ddl; p>0,05). En ce qui concerne la valeur d'ordonnée à l'origine, il n'y a pas de changement statistiquement significatif tant au niveau des réponses controlatérales (t=0,27; 11 ddl; p>0,05) qu'au niveau des réponses ipsilatérales (t=0,08; 11 ddl; p>0,05).

Cet effet de la latence n'est pas retrouvé lorsqu'on effectue les mêmes comparaisons au niveau des réponses contrôles (analyse réalisée sur 10 séances contrôles). La pente de la relation métrique horizontale n'est pas différente entre les réponses de latence courte et les réponses de latence longue (t=1,20; 10 ddl; p>0,05). De même, il n'y a pas de changement d'ordonnée à l'origine (t=1,54; 10 ddl; p>0,05).

En résumé, les pentes des relations métriques des saccades controlatérales de latence courte sont systématiquement différentes de celles des saccades de latence élevée. Nous allons maintenant étudier plus spécifiquement cette liaison entre la latence et le degré d'hypométrie des réponses controlatérales. L'hypométrie peut être estimée en calculant pour chacun des mouvements soit une valeur de gain, soit une valeur d'erreur terminale.

## 2. Latence et gain des réponses controlatérales

La figure R-C6 montre la relation entre le gain des mouvements controlatéraux et leur latence. Les réponses obtenues avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche chez le chat G, sont représentées par les symboles ouverts et symboles pleins, respectivement. Les réponses illustrées ont été sélectionnées sur la base des critères suivants: latence comprise entre 80 et 400 ms, gain inférieur à 1,5. La corrélation entre la latence et le gain n'est pas statistiquement significative pour les réponses contrôles (coefficient de Spearman R=0,12; p>0,05). En revanche, une corrélation négative apparaît entre ces deux paramètres après injection de muscimol (coefficient de Spearman R=0,72; p<0,001), avec l'équation de régression suivante:

$$gain=-1,376.10^{-3} \times \text{latence} + 0,751 \quad (R^{2}=0,53).$$

Ainsi, après injection, le gain des réponses controlatérales diminue lorsque la latence du mouvement augmente. Cet effet de la latence sur le gain des réponses controlatérales se vérifie au niveau de 8 injections sur 11 (voir tableau R-C7).

## 3. Latence et erreur terminale des réponses controlatérales

Une autre façon d'illustrer l'hypométrie est de calculer un paramètre d'erreur: l'erreur terminale (errTermRh). Cette erreur est égale à la différence entre l'amplitude horizontale du regard (en valeur absolue) et l'erreur rétinienne (en valeur absolue).
<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>Figure R-C6</figcaption></figure>
Figure R-C7

Latence et précision des saccades contrôlatérales
après injection de muscimol dans le NFe

$$ \text{Gain} = a \cdot \text{Latence} + b $$

<table><thead><tr><th>injections</th><th>a</th><th>b</th><th>R<sup>2</sup></th><th>significativité</th><th>N</th></tr></thead><tbody><tr><td>E1</td><td>- 0,6.10<sup>-3</sup></td><td>0,69</td><td>0,24</td><td>p&lt;0,001</td><td>72</td></tr><tr><td>E2</td><td>- 0,9.10<sup>-3</sup></td><td>0,76</td><td>0,29</td><td>p&lt;0,001</td><td>38</td></tr><tr><td>F1</td><td>- 0,3.10<sup>-3</sup></td><td>0,64</td><td>0,06</td><td>NS</td><td>59</td></tr><tr><td>F2</td><td>- 0,6.10<sup>-3</sup></td><td>0,67</td><td>0,18</td><td>p&lt;0,001</td><td>72</td></tr><tr><td>G1</td><td>- 1,3.10<sup>-3</sup></td><td>0,75</td><td>0,53</td><td>p&lt;0,001</td><td>129</td></tr><tr><td>G2</td><td>- 0,7.10<sup>-3</sup></td><td>0,86</td><td>0,05</td><td>NS</td><td>58</td></tr><tr><td>H1</td><td>- 0,4.10<sup>-3</sup></td><td>0,60</td><td>0,02</td><td>NS</td><td>35</td></tr><tr><td>H2</td><td>- 1,5.10<sup>-3</sup></td><td>0,84</td><td>0,19</td><td>p&lt;0,001</td><td>65</td></tr><tr><td>H3</td><td>- 1,0.10<sup>-3</sup></td><td>0,71</td><td>0,14</td><td>p&lt;0,05</td><td>39</td></tr><tr><td>I1</td><td>- 1,3.10<sup>-3</sup></td><td>0,65</td><td>0,39</td><td>p&lt;0,001</td><td>83</td></tr><tr><td>I3</td><td>- 0,7.10<sup>-3</sup></td><td>0,56</td><td>0,20</td><td>p&lt;0,001</td><td>50</td></tr></tbody></table>
<caption>Figure R-C8</caption>

Latence et précision des déplacements controlatéraux
Injection de muscimol dans le NFc gauche (chat G)

<figure><img src="image_55.png" /></figure>
Figure R-C9

Latence et précision des saccades controlatérales
après injection de muscimol dans le NFc

$$ \text{Erreur Terminale} = a.\text{Latence} + b $$

<table><thead><tr><td>injections</td><td>a</td><td>b</td><td>R²</td><td>significativité</td><td>N</td></tr></thead><tbody><tr><td>E1</td><td>- 0,02</td><td>- 9,78</td><td>0,08</td><td>NS</td><td>72</td></tr><tr><td>E2</td><td>- 0,06</td><td>- 0,32</td><td>0,36</td><td>p&lt;0,001</td><td>38</td></tr><tr><td>F1</td><td>- 0,01</td><td>- 9,99</td><td>0,10</td><td>NS</td><td>59</td></tr><tr><td>F2</td><td>- 0,04</td><td>- 6,09</td><td>0,23</td><td>p&lt;0,001</td><td>72</td></tr><tr><td>G1</td><td>- 0,04</td><td>- 12,80</td><td>0,18</td><td>p&lt;0,001</td><td>129</td></tr><tr><td>G2</td><td>- 0,003</td><td>- 11,06</td><td>0,0008</td><td>NS</td><td>58</td></tr><tr><td>H1</td><td>- 0,004</td><td>- 12,13</td><td>0,002</td><td>NS</td><td>35</td></tr><tr><td>H2</td><td>- 0,03</td><td>- 8,31</td><td>0,06</td><td>p&lt;0,05</td><td>65</td></tr><tr><td>H3</td><td>0,01</td><td>- 15,82</td><td>0,01</td><td>NS</td><td>39</td></tr><tr><td>I1</td><td>- 0,03</td><td>- 11,51</td><td>0,09</td><td>p&lt;0,01</td><td>83</td></tr><tr><td>I3</td><td>- 0,003</td><td>0,31</td><td>0,035</td><td>NS</td><td>50</td></tr></tbody></table>
$$errTermRh = lampRhl - lerrRhl$$

Une erreur terminale négative correspond à une réponse hypométrique tandis qu'une erreur terminale positive correspond à une hypermétrie.

La figure R-C8 montre la relation entre l'erreur terminale du regard et la latence pour les mêmes réponses que celles illustrées dans la figure R-C6. A nouveau, les symboles ouverts et pleins représentent les réponses obtenues avant et après injection de muscimol dans le NFc gauche, respectivement. Une corrélation entre la latence et l'erreur terminale apparaît non seulement après injection de muscimol (r=0,42; p<0,001) mais aussi au niveau des réponses contrôles (r=0,24; p<0,01). L'analyse de régression de ces relations donne les équations:

$$errTermRh=-20,56 \times 10^{-3} \text{xlatence} + 1,01 (R^{2}=0,06) \text{ pour les valeurs contrôles et}$$

$$errTermRh=-40,20 \times 10^{-3} \text{xlatence} - 12,80 (R^{2}=0,18) \text{ pour les valeurs muscimol.}$$

Ainsi, après injection de muscimol, l'erreur terminale des réponses controlatérales augmente lorsque la latence du mouvement augmente. Cet effet de la latence sur l'erreur terminale des réponses controlatérales est vérifié au niveau de 5 injections sur 11 (voir tableau R-C9).

On peut également noter qu'après injection de muscimol, la corrélation entre la latence et l'erreur terminale est plus faible que la corrélation entre le gain et la latence. Ceci est compatible avec la réduction des pentes des relations métriques pour les réponses de latence plus longue (voir paragraphe II).

### III. Couplage oculo-céphalique

Après injection de muscimol au niveau du NFc, le délai entre le départ du mouvement de l'œil et le début du déplacement de la tête (délai œil-tête) tend à diminuer pour les déplacements ipsilatéraux et à augmenter pour les déplacements controlatéraux.

La figure R-C10 illustre les valeurs de délai œil-tête (moyenne ± écart-type) obtenues lors des sessions contrôles (histogrammes noirs) et après injection de muscimol dans le NFc (histogrammes hachurés). Les résultats relatifs aux déplacements ipsilatéraux et controlatéraux sont reportés dans les parties A et B, respectivement. La diminution du délai œil-tête pour les déplacements ipsilatéraux est statistiquement significative (différence moyenne=-8,79 ± 11,04 ms; test de Student sur mesures appariées: t=2,64; p<0,05). De même, l'augmentation du délai pour les déplacements controlatéraux est statistiquement significative (différence moyenne=6,48 ± 7,76 ms; t=2,77; p<0,05). Néanmoins, quand on considère isolément chacune des injections, cette tendance n'est pas toujours significative (voir résultats des tests de Student sur mesures indépendantes dans la figure R-C10).
<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Figure R-C10</figcaption></figure>
## IV. Conclusion

Les modifications de latence observées après injection de muscimol dans le NFc suggèrent une participation de ce territoire cérébelleux aux processus qui contribuent au déclenchement des saccades. Cependant, cet effet sur le déclenchement des saccades dépend de la direction du mouvement: l'inactivation du NFc favorise le déclenchement des saccades ipsilatérales tandis qu'elle retarde le déclenchement des saccades controlatérales.

Cette asymétrie en fonction de la direction du mouvement rappelle l'asymétrie des performances spatiales (hypermétrie ipsilatérale, hypométrie controlatérale). La question qui se pose est de savoir si ces modifications au niveau du déclenchement et des caractéristiques métriques des saccades font partie d'une seule et même perturbation fonctionnelle ou si ces deux "déficits" sont indépendants l'un de l'autre.

En ce qui concerne les déplacements controlatéraux, nous avons pu mettre en évidence une influence de la latence sur les caractéristiques métriques. Plus la latence du mouvement d'orientation augmente, plus son amplitude diminue. Il est important de rappeler ici que la cible reste visible tant que le regard ne bouge pas. Dans ces conditions, une augmentation de latence signifie donc une plus grande durée accordée pour la prise d'informations visuelles sur la position de l'objet. Malgré cela, on observe une aggravation de l'hypométrie. En ce qui concerne les déplacements ipsilatéraux, nous n'avons pu mettre en évidence d'effet systématique de la latence sur la précision des saccades.

L'effet de l'augmentation de la latence sur la précision des saccades controlatérales peut se faire de deux façons différentes (figure R-C11). D'une part, elle peut opérer une sorte de translation sur la relation métrique horizontale de telle façon que la pente de cette relation ne change pas mais que son ordonnée à l'origine diminue (hypothèse A). D'autre part, elle peut diminuer la pente de la relation métrique (hypothèse B). L'absence de réduction systématique de l'ordonnée à l'origine pour les saccades de latence longue par rapport aux saccades de latence courte d'une part, et une corrélation significative entre la latence et le gain des saccades controlatérales d'autre part, suggèrent que l'effet principal du temps présaccadique est de réduire la pente de la relation métrique.

Enfin, après injection de muscimol, la latence du mouvement de la tête par rapport au début du déplacement du regard a tendance à être réduite pour les déplacements ipsilatéraux et augmentée pour les déplacements controlatéraux. Bien qu'il soit faible et ne soit pas
systématiquement observé, ce changement de délai œil-tête suggère un léger déficit dans les mécanismes de couplage oculo-céphalique.

<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Figure R-C11
Latence et relation métrique</figcaption></figure>

<figure><img src="image_58.png" /></figure>
# Capacités de correction aux perturbations après inactivation du Noyau Fastigial caudal: Résultats préliminaires

La compréhension du fonctionnement d'un système peut être améliorée par l'étude de ses capacités à réagir à des perturbations. En effet, celles-ci permettent souvent non seulement de mettre en évidence des mécanismes de régulation mais aussi d'émettre des hypothèses sur la nature des processus qui sont mis en jeu en l'absence de perturbation. Ainsi, afin de mieux comprendre le fonctionnement du système qui assure l'orientation du regard après inactivation du NFc, nous avons étudié ses capacités de compenser les perturbations du regard appliquées soit pendant le temps de réaction soit pendant le déroulement du mouvement d'orientation vers une cible.

Dans une première partie, nous examinerons si l'injection de muscimol dans le NFc perturbe les processus de correction initialement décrits par Mays et Sparks (1980b) chez le singe en condition "tête fixe", et confirmés chez le chat en condition "tête libre" par Pélisson et al. (1989). Ces processus de correction sont mis en jeu lorsque la position du regard est subitement déviée lors de la phase de préparation d'un mouvement d'orientation vers une cible visuelle transitoire. En dépit d'une telle perturbation, provoquée par microstimulation électrique du colliculus supérieur, le regard de l'animal s'oriente correctement vers la position spatiale "mémorisée" de la cible. Le déplacement "involontaire" du regard est donc pris en compte dans le calcul des paramètres spatiaux nécessaires à l'orientation précise du regard. Dans le cas où les mécanismes correcteurs seraient inopérants, le regard n'atteindrait pas la cible et une erreur équivalente à la perturbation serait observée.

Dans la seconde partie de ce chapitre, nous examinerons les processus de correction qui sont mis en oeuvre au cours du déplacement même du regard vers la cible. Ces mécanismes de régulation ont été mis en évidence chez le chat en condition "tête libre" par Pélisson et al. (1995) à l'aide de perturbations survenant pendant le déplacement du regard vers la cible. Ainsi, la précision finale des mouvements d'orientation est assurée même lorsque le regard est transitoirement dévié de sa trajectoire normale par microstimulation colliculaire.
# I. Perturbations appliquées pendant le temps de réaction

Nous avons examiné chez un chat (chat H) l'effet de l'injection de muscimol dans le NFc gauche sur les capacités de correction à une perturbation appliquée pendant le temps de réaction. Cette perturbation (déviation du regard vers la gauche) est provoquée par une microstimulation transitoire du CS droit (durée du train: 50 ms; fréquence: 500 Hz; durée de l'impulsion: 0,2 ms; intensité moyenne: 80 µA). Seuls les mouvements de direction controlatérale au site d'injection (mouvements dirigés vers une cible située à 27 degrés à droite) ont été étudiés. Au cours de la phase expérimentale, les perturbations sont appliquées aléatoirement parmi une série d'essais non perturbés.

## 1. Positions finales du regard

Lors de la session contrôle (figure R-D1), le regard atteint une position finale légèrement plus excentrée lorsqu'il est dévié pendant le temps de réaction saccadique (condition C-TR) que dans la situation où il n'est pas perturbé (condition C). Pour une cible présentée à 27 degrés à droite, la position horizontale moyenne atteinte par le regard est de 27,2 ± 2,6 degrés (N=39). Dans la condition C-TR, la position horizontale finale du regard est de 29,0 ± 2,5 degrés (N=15). La différence entre les deux conditions, qui reflète une légère surcompensation, est statistiquement significative (test de Student: t=2,26; p<0,05). La position verticale finale des réponses non perturbées est de -5,5 ± 1,1 degrés tandis que celle des réponses perturbées est de -3,9 ± 1,4 degrés (t=4,33; p<0,001). L'amplitude horizontale moyenne de la perturbation est de -4,9 ± 1,2 degrés. Lorsqu'on considère la dimension verticale, l'amplitude verticale moyenne de la perturbation est de 3,2 ± 1,0 degrés.

Après injection de muscimol, pour la même cible et une même position initiale moyenne du regard (et donc une même erreur rétinienne), la position finale du regard est différente dans la situation où le regard est dévié pendant le temps de réaction (M-TR) par rapport à la situation où le regard n'est pas perturbé (condition M). La position horizontale finale moyenne atteinte lors des essais M (9,7 ± 4,9 degrés; N=40) est statistiquement différente (t=3,15; p<0.01) de celle qui est atteinte lors des essais M-TR (5,5 ± 3,9 degrés; N=18). Cette différence ne résulte pas d'une différence d'erreur rétinienne puisque la position horizontale initiale moyenne n'est pas statistiquement différente entre les deux conditions: -10,5 ± 4,7 degrés pour les essais M et -10,9 ± 3,9 pour les essais M-TR (t=0,31; p>0,05). L'amplitude horizontale moyenne de la perturbation est de -9,4 ± 3,7 degrés, son amplitude verticale moyenne de 3,9 ± 1,4 degrés. La position verticale finale des réponses non perturbées est de -4,1 ± 1,3 degrés tandis que celle
<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Figure R-D1
Perturbations pendant le temps de réaction
Positions finales du regard</figcaption></figure>
Résultats: corrections aux perturbations

des réponses perturbées est de -1,7 ± 1,9 degrés (t=5,49; p<0,001). L'amplitude horizontale de
la perturbation est statistiquement différente après injection de muscimol par rapport à la
session contrôle (t=4,37; p<0,001) malgré des paramètres de stimulation similaires.

En moyenne, la différence de position finale horizontale du regard entre les essais perturbés et les essais non perturbés suggère qu'après inactivation du NFc, les perturbations ne sont plus correctement prises en compte. Si cette interprétation est correcte, les caractéristiques métriques des mouvements de compensation doivent être modifiées et la différence de position finale entre mouvements perturbés ou non doit être corrélée de façon positive avec l'amplitude de la perturbation. Nous allons tester ces prédictions dans le paragraphe suivant.

2. La relation métrique horizontale

La figure R-D2 montre la relation métrique horizontale des réponses non perturbées (symboles carrés) et perturbées (symboles losanges) enregistrées chez le chat H, avant (symboles vides) et après injection de muscimol dans le NFc gauche (symboles pleins). L'amplitude horizontale du déplacement du regard est portée en fonction de l'erreur motrice horizontale du regard. Celle-ci est égale à l'erreur rétinienne horizontale pour les réponses non perturbées, mais pour les réponses perturbées, elle est égale à l'excentricité de la cible par rapport à la position du regard atteinte à la fin de la perturbation. On peut déjà constater l'existence, aussi bien avant qu'après injection de muscimol, d'un recouvrement des caractéristiques métriques entre les réponses non perturbées et les réponses perturbées.

Le gain des réponses contrôles non perturbées (1,01 ± 0,1 deg/deg) n'est pas statistiquement différent (t=1,7; p>0,05) du gain des mouvements de compensation enregistrés lors des essais C-TR (1,06 ± 0,08 deg/deg). De même, après inactivation du NFc, le gain des réponses de compensation (0,54 ± 0,06 deg/deg) est identique au gain des réponses non perturbées (0,54 ± 0,11 deg/deg). L'identité des gains entre réponses perturbées et réponses non perturbées suggère que la perturbation est parfaitement prise en compte, même lorsque le NFc est inactivé.

Pour confirmer cette hypothèse, nous allons vérifier qu'il n'existe pas de corrélation entre
l'amplitude de la perturbation et la différence de position finale entre les essais perturbés et les
essais non perturbés. Pour chaque erreur rétinienne des essais perturbés (écart cible-regard
avant la perturbation), nous allons estimer l'amplitude du mouvement qui aurait été produit si
aucune perturbation n'était intervenue. Cette estimation est obtenue en multipliant l'erreur
<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>Figure R-D2
Perturbation pendant le temps de réaction
Relation métrique horizontale</figcaption></figure>
<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>Figure R-D4
Effet du retard introduit par la perturbation</figcaption></figure>

<figure><img src="image_62.png" /></figure>
rétinienne par le gain des réponses controlatérales non perturbées ($G_m$=0,54). La différence de position finale que nous cherchons (erreur estimée) est alors égale à la différence entre l'amplitude estimée et l'amplitude de la réponse de compensation effectivement observée. La figure R-D3 nous montre la relation entre cette erreur estimée et l'amplitude de la perturbation. Il n'existe aucune corrélation statistiquement significative entre l'amplitude de la perturbation et la différence estimée de position finale entre les essais perturbés et les essais non perturbés (coefficient de Spearman, rho=0,43; n=18; p>0,05).

En conclusion, ces résultats suggèrent que la perturbation est intégralement incorporée dans le codage du mouvement de compensation. Ils suggèrent aussi que le gain $G_m$ s'applique sur le signal d'erreur motrice du regard, et non pas sur le signal d'erreur rétinienne.

Il convient néanmoins de vérifier si d'autres facteurs ne viennent pas contribuer au changement de position finale entre réponses perturbées et non perturbées. En particulier, sachant que le gain des mouvements controlatéraux non perturbés dépend de leur latence (paragraphe II du 3ème chapitre), nous allons déterminer dans quelle mesure un retard éventuel dans l'orientation du regard après perturbation peut conduire à une réduction de position finale du regard.

### 3. Effet du retard introduit par la perturbation

L'intervalle de temps entre l'instant de présentation de la cible et le début de la réponse de compensation est de 251 ± 43 ms tandis que la latence des réponses controlatérales non perturbées est de 243 ± 65 ms. De plus, le gain a tendance à diminuer lorsque la latence augmente (figure R-D4). Cette tendance est statistiquement significative pour les réponses perturbées, avec une équation de régression:

$$gain = -0,9 \times 10^{-3} \times \text{latence} + 0,77 (R^2=0,41; \text{corrélation significative à } p<0,01).$$

Le léger retard introduit par la perturbation (environ 10 ms en moyenne) correspond ainsi, selon cette équation, à une réduction de gain d'environ 0,009. Autrement dit, pour une erreur rétinienne horizontale moyenne de 37 degrés (position de la cible à 27 degrés, position initiale moyenne du regard à -10 degrés), la variation d'amplitude induite par cette diminution de gain est de l'ordre de -0,33 degrés, variation minime par rapport aux quelque 4 degrés d'écart de position finale entre les essais M et M-TR.

L'effet de la latence sur le gain des réponses perturbées ne rend donc pas compte de la différence de position finale observée entre les réponses perturbées et les réponses non perturbées, le facteur pertinent étant la position du regard par rapport à la cible au départ de la réponse de compensation (erreur motrice du regard).
## II. Perturbations appliquées pendant le déplacement

Lors des sessions expérimentales décrites dans le paragraphe précédent, des stimulations transitoires du colliculus supérieur droit ont également été appliquées pendant le déroulement du mouvement d'orientation du regard.

### 1. Positions finales du regard

Lors de la session contrôle (figure R-D5), la position horizontale atteinte par le regard est légèrement plus excentrée lorsque le déplacement vers la cible est perturbé par une microstimulation colliculaire (condition C-LI) qu'en absence de perturbation (condition C). Pour une cible présentée à 27 degrés à droite, la position horizontale moyenne atteinte par le regard est de 27,2 ± 2,6 degrés (N=39). Dans la condition C-LI, la position horizontale finale du regard est de 30,3 ± 1,7 degrés (N=22). Cette différence entre les deux conditions, qui témoigne d'une surcompensation, est statistiquement significative (test de Student: t=4,86; p<0,001). La position finale verticale des réponses non perturbées est de -5,5 ± 1,1 degrés tandis que celle des réponses perturbées est de -4,3 ± 1,4 degrés (t=3,63; p<0,001).

Pour la même cible, la position finale atteinte après injection de muscimol, change entre la situation où le regard n'est pas perturbé (condition M) et la situation où le regard est dévié pendant son déplacement vers la cible (M-LI). La position horizontale moyenne atteinte lors des essais M (9,7 ± 4,9 degrés; N=40) est statistiquement différente (t=2,47, p<0.05) de celle atteinte lors des essais M-LI (13,0 ± 2,9 degrés; N=16). Cette différence, à nouveau dans le sens d'une surcompensation ne résulte pas d'une différence d'erreur rétinienne puisque la position horizontale initiale moyenne est identique entre les deux conditions: -10,5 ± 4,7 degrés pour les essais M et -10,3 ± 4,8 pour les essais M-LI. La position verticale finale des réponses non perturbées est de -4,1 ± 1,3 degrés tandis que celle des réponses perturbées est de -2,5 ± 2,1 degrés (t=3,38; p<0,001). La durée moyenne des mouvements perturbés (199 ± 61 ms) est considérablement plus importante que celle des mouvements non perturbés (104 ± 13 ms).

L'injection de muscimol dans le NFc ne semble pas avoir perturbé les processus de correction à une perturbation appliquée pendant le déplacement. Comme dans la session contrôle, le regard se termine quelque 3 degrés plus loin par rapport à la position de la cible. L'absence de changement significatif dans la précision du mouvement malgré les modifications de cinématique suggère que le mécanisme d'asservissement à une référence spatiale reste fonctionnel.
<caption>Figure R-D5</caption>

Perturbations pendant le déplacement
Positions finales du regard

<figure><img src="image_63.png" /></figure>
## 2. La relation métrique horizontale

La figure R-D6 montre la relation métrique horizontale des réponses non perturbées (symboles "carré") et perturbées (symboles "triangle") enregistrées chez le chat H, avant (symboles vides) et après injection de muscimol dans le NFc gauche (symboles pleins). Dans la condition contrôle, il y a une différence statistiquement significative (t=4,2; p<0,001) entre le gain des réponses perturbées (1,11 ± 0,06 deg/deg) et le gain des réponses non perturbées (1,01 ± 0,1 deg/deg). Cette différence est retrouvée après injection de muscimol: le gain des réponses perturbées (0,62 ± 0,06 deg/deg) est statistiquement différent (t=2,7; p<0,01) du gain des réponses non perturbées (0,54 ± 0,11 deg/deg).

## III. Conclusion

Les résultats présentés dans ce chapitre ont besoin d'être reproduits et confirmés par un plus grand nombre d'expériences car ils suggèrent un certain nombre de conclusions fonctionnelles très importantes. Nous commencerons par discuter des effets de l'inactivation du NFc sur l'amplitude de la perturbation, puis sur les compensations suivant une stimulation pendant le temps de réaction et enfin sur les modifications en ligne des mouvements perturbés pendant leur exécution.

Il est tout d'abord intéressant de constater que l'injection de muscimol dans le NFc gauche augmente l'amplitude des mouvements ipsilatéraux (par rapport au côté injecté) évoqués par microstimulation électrique du colliculus supérieur droit. L'injection de muscimol dans le NFc modifie donc la réponse des structures réticulaires ipsilatérales, sollicitées de façon artificielle par stimulation du CS controlatéral. Ce premier résultat est un peu troublant dans la mesure où les projections fastigio-réticulaires et tecto-réticulaires sont toutes les deux principalement controlatérales: le NFc gauche (inactivé) projette sur les formations réticulaires pontique et bulbaire droite, tandis que le CS droit (stimulé) projette sur le côté gauche. Cette modification de l'amplitude du mouvement évoqué par stimulation colliculaire supposerait donc une influence indirecte du NFc dans les processus de spécification spatiale des commandes colliculaires.

En ce qui concerne les perturbations du regard appliquées au cours de la phase de préparation à un mouvement d'orientation, l'inactivation du NFc gauche ne semble pas affecter les processus de compensation, au moins dans le cadre de perturbations évoquées par microstimulation du CS controlatéral. En effet, il n'y a d'une part, aucune corrélation entre
<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>Figure R-D6
Perturbation pendant le déplacement
Relation métrique horizontale</figcaption></figure>
Résultats: corrections aux perturbations

l'amplitude de la perturbation et l'erreur estimée des saccades de compensation. D'autre part, les
propriétés métriques des saccades qui compensent la perturbation sont tout à fait comparables
à celles des saccades non perturbées: le gain des réponses reste le même. Cette persistance des
capacités de compensation malgré l'inactivation du NFc situé du côté de la perturbation suggère,
par extension, que l'hypermétrie des déplacements ipsilatéraux non perturbés (chapitre A,
paragraphe II.2.1.2.) ne résulte pas d'une sous-estimation du déplacement du regard. Cette
conclusion est par ailleurs compatible avec les faibles variations de pente de la relation métrique
des mouvements ipsilatéraux (chapitre A, paragraphe I.2.)

Dans le cadre d'un modèle où l'amplitude du regard est contrôlée par un signal d'erreur motrice comparant une représentation interne de la performance effective du système (position instantanée du regard pour le modèle de Robinson, 1975; déplacement effectué par l'axe visuel depuis le début du mouvement pour le modèle de Jürgens et al., 1981) à un signal de référence (position désirée du regard ou amplitude désirée du mouvement), la réduction de moitié du gain des réponses controlatérales peut être interprétée de plusieurs façons (figure R-D7):

i) par une augmentation du gain ($G \sim 2$) de la rétroaction (hypothèse 1)

ii) par la réduction de moitié d'un gain ($G \sim 0,5$) situé en dehors de la boucle de rétroaction c'est-à-dire:

- en aval de la boucle (hypothèse 2) ou

- en amont de la boucle (hypothèse 3).

Selon l'hypothèse 1, la représentation interne de la position instantanée du regard (ou la
représentation interne de l'amplitude effectuée par le regard) qui vient corriger le signal d'erreur
motrice serait surestimée par rapport au mouvement effectif. Le mouvement serait
hypométrique parce que cette surestimation annule plus vite le signal d'erreur motrice. Cette
hypothèse prédit également une modification de la cinématique des saccades du regard: pour
une même amplitude, une plus grande vitesse maximale et une durée plus courte sont attendues
(Keller et al., 1983; Keller, 1989). Ces prédictions, faites dans le cadre de l'orientation de l'axe
visuel en condition "tête fixe", ne sont pas retrouvées dans nos expériences (condition "tête
libre"), après injection de muscimol dans le NFc. Deux alternatives sont alors possibles:

i) le gain est effectivement augmenté, auquel cas le mode de contrôle par rétroaction de l'orientation du regard est différent entre les conditions "tête libre" et "tête fixe" (les modifications cinématiques n'apparaissant qu'en condition "tête fixe",

ii) le gain de la rétroaction n'est pas augmenté, auquel cas le changement de gain se situe
ailleurs.
<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>Figure R-D7</figcaption></figure>
Une réduction de gain en aval de la boucle de rétroaction (hypothèse 2) est encore plus difficilement concevable dans la mesure où elle prédit des modifications dramatiques dans la cinématique des mouvements. En effet, un abaissement de 50% du gain devrait conduire à un doublement de la pente de la relation durée-amplitude.

En ce qui concerne l'hypothèse 3, elle nécessite l'existence d'une boucle de rétroaction supplémentaire (représentée par le trait pointillé sur la figure). En effet, selon cette hypothèse, le gain est en amont d'une boucle qui influence la cinématique (gain égal à 1). Cependant, il est également situé en aval de la rétroaction qui est responsable des corrections aux perturbations appliquées pendant le temps de réaction. Selon ce schéma, on a donc deux boucles. La première boucle de rétroaction participerait à la spécification des paramètres spatiaux du but tandis la seconde, imbriquée dans la première, serait responsable de l'asservissement des centres prémoteurs du regard aux paramètres spécifiés par la boucle précédente. Cette dernière assurerait ainsi la même amplitude de déplacement (ou la même position finale) indépendamment de la cinématique et rendrait compte, en particulier, des compensations en ligne.

En conclusion, s'il est démontré que le gain de la boucle de rétroaction est unitaire, alors l'hypothèse 3 devient la plus vraisemblable pour rendre compte de l'hypométrie des déplacements controlatéraux sans changement de cinématique. Ce modèle propose une dissociation entre les processus de spécification métrique et les processus assurant la cinématique du mouvement. Si le gain de la boucle de rétroaction n'est pas unitaire, le modèle de l'hypothèse 1 est suffisant. Dans ce cas, le problème de la dissociation entre métrique et cinématique reste ouvert.

Les expériences de perturbation pendant le déplacement témoignent de la fonctionnalité de cette boucle de rétroaction mais ne nous renseignent pas sur la valeur de son gain. Il est donc nécessaire d'évaluer le gain de la boucle de rétroaction en appliquant des perturbations de direction controlatérale pendant le temps de réaction à l'orientation du regard (ipsilatérale ou controlatérale).
# Remarques sur quelques injections contrôles

## I. Injections trop profondes

Nous souhaitons ici mentionner le cas d'une injection effectuée chez le chat G, dans une zone située à moins de 1 millimètre plus profond que le site d'injection qui a donné les résultats présentés plus haut (injection G2, tableau R-A10). Cette injection se caractérise par la présence dans l'obscurité et en condition "tête fixe", d'une légère dérive de l'oeil dans l'orbite, dirigée vers le côté injecté (figure R-E1). Cette dérive linéaire disparaît complètement lorsque l'animal est placé dans la lumière. Nous avons alors commencé à enregistrer un certain nombre de mouvements d'orientation du regard jusqu'à ce qu'on observe chez l'animal une chute brutale de motivation. Cette phase est marquée par une réduction considérable de la vitesse du mouvement d'orientation puis, très vite, par un refus de continuer l'expérience (refus de nourriture, posture immobile et vomissements quelques dizaines de minutes plus tard).

Une relation métrique horizontale (figure R-E2) a été réalisée sur l'ensemble des mouvements d'orientation produits par l'animal avant les premiers signes de malaise. Ces mouvements ont une vitesse comparable aux mouvements enregistrés lors de la session contrôle (figure R-E3). On peut remarquer une hypermétrie des déplacements ipsilatéraux et une hypométrie des déplacements controlatéraux. L'hypermétrie ipsilatérale résulte d'une translation dans la relation métrique (ordonnée à l'origine = 2,35) tandis que l'hypométrie controlatérale résulte d'un changement de pente (pente = 0,79). On note néanmoins que la valeur d'ordonnée à l'origine est beaucoup moins importante que celle observée après injection de muscimol quelques 700 µm plus haut (injection G2, tableau R-A10).

Le même syndrome (dérive linéaire de l'oeil dans l'orbite dans l'obscurité totale, perte totale de motivation, vomissements) a également été observé chez le chat F peu de temps après une injection plus profonde d'environ un millimètre. La dérive de l'oeil était cette fois dirigée vers le côté controlatéral. Ces symptômes sont apparus extrèmement rapidement; un seul mouvement d'orientation a pu être enregistré. Il est probable que cette chute brutale de motivation résulte d'une sorte de vertige occasionné par la diffusion du muscimol dans le complexe uvulo-nodulaire (Amarenco, 1993).
<caption>Figure R-E1</caption>

Cas d'une injection trop profonde (chez G)
Nystagmus observé dans l'obscurité

<figure><img src="image_66.png" /></figure>
<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>Figure R-E2
Relation métrique horizontale</figcaption></figure>
<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>Figure R-E3</figcaption></figure>
## II. Injections trop superficielles

Chez deux chats (G et H), des injections trop superficielles ont été réalisées, parfois avec une quantité bien plus importante de muscimol (1 µl chez le chat H). Lorsqu'ils étaient présents, les déficits furent beaucoup plus ténus et parfois opposés aux déficits observés après injection dans le NFc (hypermétrie controlatérale, hypométrie ipsilatérale).

## III. Injections trop latérales

Chez deux chats (F et I), une injection au niveau du Noyau Interposé a été effectuée. L'orientation du regard et de la tête ne fut absolument pas affectée par ce type d'injection. Le seul déficit que nous ayons pu constater était une sorte de dérapage de la patte arrière ipsilatérale, comme si la patte glissait sur le sol lorsque l'animal courait dans le laboratoire.

## IV. Injection de solution saline

Chez un chat (chat I), une injection de solution saline (NaCl isotonique) a été effectuée sur un site fastigial (NFc gauche) qui préalablement avait produit les déficits dysmétriques décrits plus haut (figures R-A5 et R-A9). Aucune dysmétrie des mouvements d'orientation du regard ou de la tête ne fut constatée.

## V. Injections rostrales

Lorsqu'elle est effectuée dans la région rostrale du Noyau Fastigial (NFr), l'injection de muscimol (2 millimètres en avant de la zone caudale) provoque également un déficit dans le comportement d'orientation du regard. Comme pour une injection dans la région caudale, on peut observer une hypermétrie des déplacements ipsilatéraux et une hypométrie des déplacements controlatéraux. Néanmoins, nous allons voir que ce déficit de l'orientation se distingue clairement de celui qui est produit par l'inactivation de la zone caudale. D'autre part, contrairement aux injections caudales, on observe un important déséquilibre du corps qui se décompose en :

i) une tendance à basculer sur le flanc, du côté ipsilatéral et

ii) une tendance à tourner vers le côté ipsilatéral.

Ce déficit postural est très réduit voire totalement absent lors des injections caudales. Enfin, quand l'animal est installé au centre du dispositif expérimental, dans le hamac, sa tête apparaît translatée par rapport au plan sagittal du corps vers le côté inactivé (figure R-E4).
Figure R-E4

Translation ipsilatérale de la tête par rapport à l'axe du corps après injection rostrale de muscimol

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>Vue supérieure</figcaption></figure>

<figure><img src="image_70.png" /></figure>

<figure><img src="image_71.png" /></figure>
La translation $\Delta$ de la tête par rapport au corps nécessite une correction dans le calcul de l'excentricité de la cible par rapport aux directions du regard et de la tête. En effet, lors de la session contrôle, une cible présentée à 41 centimètres droit devant le corps présente une excentricité nulle, tandis qu'après injection de muscimol dans le NFr, son excentricité devient alors égale à la valeur arctg[$\Delta/41$]. Soit $\alpha$ l'excentricité de la cible (en valeur absolue) par rapport au corps, les nouvelles coordonnées $\alpha'$ de la cible par rapport à la tête deviennent donc:
- pour le dispositif "écran"

lorsque la cible est située dans l'hémi-espace céphalocentré controlatéral

$$ \alpha' = \arctg[\text{tg}\alpha + \Delta/41] $$

lorsque la cible est située dans l'hémi-espace céphalocentré ipsilatéral

$$ \alpha' = \arctg[\text{tg}\alpha - \Delta/41] $$

- pour le dispositif "panoramique":

lorsque la cible est située dans l'hémi-espace céphalocentré controlatéral

$$ \alpha' = \arctg[\text{tg}\alpha + \Delta/(41 \times \cos\alpha)] $$

lorsque la cible est située dans l'hémi-espace céphalocentré ipsilatéral

$$ \alpha' = \arctg[\text{tg}\alpha - \Delta/(41 \times \cos\alpha)] $$

En conséquence, l'erreur rétinienne est égale à la différence entre cette nouvelle valeur de position de la cible par rapport à la tête ($\alpha'$) et la position initiale du regard.

## 1. Dysmétrie du regard

La figure R-E5 montre la relation métrique horizontale des déplacements ipsilatéraux (partie A) et controlatéraux (partie B) observée après injection de muscimol dans le NFr gauche chez le chat I. Les réponses recueillies lors de la session contrôle sont représentées par les symboles ouverts, les réponses obtenues après injection de muscimol par les symboles pleins. Pour la session muscimol, les valeurs de position de la cible ont été corrigées, selon les formules présentées plus haut, avec une valeur $\Delta$ estimée sur la base d'un enregistrement vidéographique à 3 centimètres.

On peut remarquer que, pour une erreur rétinienne donnée, l'amplitude horizontale des déplacements ipsilatéraux du regard est augmentée après injection de muscimol. La relation entre ces deux paramètres est quantifiée par la droite de régression d'équation:

$$ \text{ampRh} = 0,98 \times \text{errRh} + 0,66 (R^2=0,94) \text{ pour les données contrôles ou} $$

$$ \text{ampRh} = 1,12 \times \text{errRh} - 2,88 (R^2=0,94) \text{ pour les données après injection de muscimol.} $$
Figure R-E5

Dysmétrie des saccades du regard

Injection de muscimol dans le NFr (chat I)

<figure><img src="image_72.png" /></figure>
En ce qui concerne les déplacements controlatéraux, l'amplitude du déplacement du regard est considérablement réduite après injection de muscimol. La relation métrique horizontale est quantifiée par l'équation:

ampRh = 0,96xerrRh - 3,01 (R²=0,94) pour la session contrôle
et l'équation

ampRh = 0,55xerrRh - 1,93 (R²=0,76) pour la session muscimol.

Ces équations indiquent que:

i) l'injection de muscimol dans la région rostrale du NF entraîne principalement un changement dans la pente de la relation métrique et que

ii) ces changements sont différents en fonction de la direction du mouvement: augmentation de pente pour les déplacements ipsilatéraux, diminution de pente pour les déplacements controlatéraux.

Par ailleurs, l'absence de modification sensible dans l'ordonnée à l'origine de la relation métrique des déplacements ipsilatéraux témoigne d'une distinction fonctionnelle supplémentaire entre les zones rostrale et caudale du NF.

Le tableau R-E6 montre les coefficients de pente et d'ordonnée à l'origine des relations métriques horizontales obtenues au cours des séances contrôles et pharmacologiques réalisées chez les chats I et H. Le décalage Δ de la tête par rapport au plan sagittal n'ayant pu être enregistré sous forme vidéographique pour chaque injection, deux analyses de régression ont été effectuées: une première où la relation métrique est estimée en utilisant les valeurs non corrigée d'erreur rétinienne et une seconde où les valeurs ont été corrigées en considérant une valeur de 3 cm pour Δ.

La figure R-E7 indique les valeurs de gain (moyenne et écart-type) calculées sur les déplacements ipsilatéraux (partie A) et controlatéraux (partie B) du regard enregistrés avant et après injection de muscimol dans le NFr. On peut ainsi vérifier que le gain des déplacements ipsilatéraux est systématiquement augmenté et que celui des déplacements controlatéraux est systématiquement diminué après injection de muscimol par rapport à la séance contrôle.

## 2. Contribution de la tête au déplacement du regard

Les déficits observés au niveau du comportement d'orientation du regard après inactivation du NF rostral, se différencient à nouveau de ceux qu'on peut observer après inactivation du NF caudal lorsqu'on examine la contribution de la tête au déplacement du regard.
Tableau R-E6

Relations métriques horizontales

$$ \text{ampRh} = a \cdot \text{errRh} + b \text{ et} $$

$$ \text{ampRh} = a' \cdot \text{errRh} \text{ corrigé} + b' $$

Déplacements ipsilatéraux

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="3">CONTRÔLE</th><th colspan="5">MUSCIMOL</th></tr><tr><th>a</th><th>b</th><th>R<sup>2</sup></th><th>N</th><th>a</th><th>a'</th><th>b</th><th>b'</th><th>R<sup>2</sup></th><th>N</th></tr></thead><tbody><tr><td>Ir1 (NFr gauche)</td><td>0,98</td><td>0,66</td><td>0,94</td><td>66</td><td>1,11</td><td>1,12</td><td>1,23</td><td>-2,88</td><td>0,94</td><td>74</td></tr><tr><td>Ir2 (NFr droit)</td><td>0,88</td><td>-2,81</td><td>0,93</td><td>64</td><td>0,93</td><td>0,93</td><td>-1,48</td><td>2,21</td><td>0,93</td><td>63</td></tr><tr><td>Hr1 (NFr gauche)</td><td>1,00</td><td>-1,57</td><td>0,98</td><td>46</td><td>1,07</td><td>1,06</td><td>1,02</td><td>-2,59</td><td>0,96</td><td>19</td></tr><tr><td>Hr2 (NFr droit)</td><td>0,92</td><td>2,96</td><td>0,97</td><td>89</td><td>1,16</td><td>1,13</td><td>-1,42</td><td>3,02</td><td>0,94</td><td>44</td></tr></tbody></table>

Déplacements controlatéraux

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="3">CONTRÔLE</th><th colspan="5">MUSCIMOL</th></tr><tr><th>a</th><th>b</th><th>R<sup>2</sup></th><th>N</th><th>a</th><th>a'</th><th>b</th><th>b'</th><th>R<sup>2</sup></th><th>N</th></tr></thead><tbody><tr><td>Ir1 (NFr gauche)</td><td>0,96</td><td>-3,01</td><td>0,94</td><td>59</td><td>0,56</td><td>0,55</td><td>0,09</td><td>-1,93</td><td>0,76</td><td>78</td></tr><tr><td>Ir2 (NFr droit)</td><td>0,85</td><td>2,06</td><td>0,89</td><td>65</td><td>0,49</td><td>0,49</td><td>-3,81</td><td>-1,87</td><td>0,82</td><td>74</td></tr><tr><td>Hr1 (NFr gauche)</td><td>1,04</td><td>0,38</td><td>0,98</td><td>50</td><td>0,36</td><td>0,36</td><td>13,71</td><td>12,56</td><td>0,32</td><td>22</td></tr><tr><td>Hr2 (NFr droit)</td><td>1,00</td><td>-2,08</td><td>0,98</td><td>106</td><td>0,93</td><td>0,96</td><td>4,7</td><td>8,59</td><td>0,77</td><td>58</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>Figure R-E7
Injections rostrales</figcaption></figure>
Résultats: injections contrôles

L'amplitude horizontale du déplacement de la tête pendant le déplacement du regard est portée dans la figure R-E8 en fonction de l'amplitude horizontale du déplacement du regard, avant et après injection de muscimol dans le NFr gauche (même injection que pour la figure R-E5). On peut constater que, pour une amplitude particulière de déplacement du regard, l'injection de muscimol entraîne une réduction de la contribution de la tête pour les déplacements ipsilatéraux (partie A) et une augmentation de la contribution de la tête pour les déplacements controlatéraux (partie B). Le même motif, observé pour toutes les autres injections effectuées dans le NFr, diffère des effets observés après injection de muscimol dans le NF caudal (figure R-A20).

Ces changements de contribution céphalique ne sont pas associés à des variations statistiquement significatives du délai entre le début du déplacement du regard et le début du déplacement de la tête. Pour les mouvements ipsilatéraux de la figure R-E8, ce délai est de -10,0 ± 43,6 ms (N=59) pour la séance contrôle et de -17,0 ± 35,8 ms (N=68) pour la séance d'injection (différence non significative: p>0,05). Pour les déplacements controlatéraux, ce délai est de 11,2 ± 31,4 (N=54) et de 12,3 ± 27,2 (N=57) pour les données contrôle et muscimol, respectivement (différence non significative: p>0,05).

Puisqu'un décalage temporel n'en est pas à l'origine, la question qui se pose maintenant est de savoir si ce changement de contribution de la tête au déplacement du regard reflète véritablement une modification de processus qui prennent spécifiquement en charge le couplage oculo-céphalique. Une alternative possible est que l'injection de muscimol affecte de façon différente l'oeil et la tête. Par exemple, il est possible qu'après injection de muscimol, pour une erreur rétinienne de 30 degrés, l'amplitude du déplacement de l'oeil devienne égale à 25 degrés (au lieu de 15 degrés en contrôle) et l'amplitude de la tête à 10 degrés (au lieu de 15 degrés). On voit ainsi comment après muscimol, le regard peut devenir hypermétrique de 5 degrés avec une contribution de la tête au déplacement du regard réduite (28%).

Pour tester l'hypothèse selon laquelle une modification de la contribution de la tête au déplacement du regard reflète le fait que la dysmétrie n'est pas répartie de la même façon au niveau des segments oculaire et céphalique, nous allons d'abord étudier la dysmétrie de l'oeil. Puis nous comparerons cette dysmétrie oculaire à la dysmétrie du regard.
3. Dysmétrie oculaire

L'amplitude horizontale du déplacement total de l'oeil dans l'orbite (entre le début et la fin du déplacement du regard) est portée en fonction de l'erreur rétinienne horizontale au niveau de la figure R-E9. Les réponses illustrées sont les mêmes que celles qui sont reportées dans les figures R-E5 et R-E8. Les parties A et B correspondent aux mouvements ipsilatéraux et controlatéraux, respectivement.

Cette figure indique clairement que, pour des erreurs rétiniennes comparables, les mouvements oculaires ipsilatéraux sont hypermétriques tandis que les mouvements controlatéraux sont hypométriques. Le même motif est observé pour toutes les autres injections rostrales.

Pour comparer la dysmétrie de l'oeil à celle du regard, un ajustement polynomial d'ordre 4 a d'abord été effectué sur les données contrôles (voir courbes d'ajustement sur la figure R-E9). Puis, pour chaque valeur d'erreur rétinienne de la session pharmacologique, la valeur d'amplitude prédite par les données contrôles a été calculée avec l'équation du polynôme. Cette estimation est utilisée pour calculer une valeur de dysmétrie de l'oeil, à savoir la différence d'amplitude entre la valeur mesurée et la valeur prédite (flèche sur la figure R-E9). Le même traitement a été effectué pour calculer la dysmétrie du regard. Enfin, pour chacune des erreurs rétiniennes de la session muscimol, la dysmétrie de l'oeil est alors comparée à la dysmétrie du regard (test de Student sur mesures appariées). Les résultats de cette comparaison sont reportés dans la table R-E10.

En ce qui concerne les déplacements ipsilatéraux, aucune différence statistiquement significative (p>0,05) n'a pu être montrée entre l'hypermétrie de l'oeil et celle du regard. Par contre, pour les déplacements controlatéraux, l'hypométrie des déplacement du regard est systématiquement plus grande que l'hypométrie de l'oeil.

Ce résultat suggère donc que l'hypermétrie ipsilatérale observée après inactivation du NF rostral résulte essentiellement d'un déficit oculaire et pas d'un déficit de la tête. Par contre, pour les déplacements controlatéraux, la dysmétrie du regard résulte d'un déficit à la fois au niveau de l'oeil et de la tête.
Figure R-E8

Contribution de la tête au déplacement du regard

Injection de muscimol dans le NFr (chat I)

<figure><img src="image_74.png" /></figure>
Figure R-E9

Dysmétrie des saccades oculaires

Injection de muscimol dans le NFr (chat I)

<figure><img src="image_75.png" /></figure>

<figure><img src="image_76.png" /></figure>
# Tableau R-E10

Comparaison entre la dysmétrie du regard et la dysmétrie de l'oeil après injection de muscimol dans le noyau fastigial rostral: (test t de Student sur mesures appariées)

## Déplacements ipsilatéraux

<table><thead><tr><th></th><th>Dysmétrie du regard (deg)</th><th>Dysmétrie de l'oeil (deg)</th><th>Différence</th><th>Significativité</th></tr></thead><tbody><tr><td>Ir1 (NFr gauche)</td><td>3,0 ± 2,5</td><td>4,4 ± 1,8</td><td>-1,4 ± 3,4</td><td>p>0,05</td></tr><tr><td>Ir2 (NFr droit)</td><td>4,5 ± 3,8</td><td>4,8 ± 2,4</td><td>-0,3 ± 2,9</td><td>p>0,05</td></tr><tr><td>Hr1 (NFr gauche)</td><td>6,7 ± 4,0</td><td>5,9 ± 2,3</td><td>0,8 ± 3,7</td><td>p>0,05</td></tr><tr><td>Hr2 (NFr droit)</td><td>3,9 ± 4,5</td><td>4,8 ± 1,9</td><td>-0,9 ± 4,6</td><td>p>0,05</td></tr></tbody></table>

## Déplacements contralatéraux

<table><thead><tr><th></th><th>Dysmétrie du regard (deg)</th><th>Dysmétrie de l'oeil (deg)</th><th>Différence</th><th>Significativité</th></tr></thead><tbody><tr><td>Ir1 (NFr gauche)</td><td>-12,5 ± 8,4</td><td>-1,6 ± 2,7</td><td>-10,9 ± 6,5</td><td>p<0,001</td></tr><tr><td>Ir2 (NFr droit)</td><td>-12,3 ± 3,1</td><td>-7,3 ± 2,1</td><td>-4,9 ± 3,9</td><td>p<0,001</td></tr><tr><td>Hr1 (NFr gauche)</td><td>-10,1 ± 7,7</td><td>-4,7 ± 2,7</td><td>-5,3 ± 6,1</td><td>p<0,001</td></tr><tr><td>Hr2 (NFr droit)</td><td>-5,4 ± 6,0</td><td>-3,5 ± 3,4</td><td>-1,8 ± 6,6</td><td>p<0,02</td></tr></tbody></table>
4. Conclusion

L'ensemble de nos injections contrôles nous permet de suggérer une certaine spécificité
des déficits observés après inactivation de la région caudale du noyau fastigial. Dès lors que le
muscimol est injecté en dehors de cette région caudale, les déficits disparaissent ou deviennent
différents.

Il est intéressant de constater que l'inactivation de la région rostrale du noyau fastigial entraîne également des désordres oculomoteurs: les déplacements ipsilatéraux du regard sont hypermétriques tandis que les déplacements controlatéraux sont hypométriques. Néanmoins ces désordres se distinguent de ceux observés après inactivation caudale dans la mesure où d'une part, l'hypermétrie ipsilatérale se caractérise essentiellement par une modification de la pente de la relation métrique horizontale (contre un changement d'ordonnée à l'origine pour les injections caudales) et d'autre part qu'elle ne concerne cette fois que la composante oculaire. Ainsi, une modification dans les contributions relatives de l'oeil et de la tête aux déplacements du regard est observée après inactivation rostrale, en particulier pour les mouvements ipsilatéraux du regard: pour une amplitude donnée de déplacement du regard, la tête effectue un déplacement moins important (et donc l'oeil un déplacement plus grand). L'absence de différence dans le délai oculo-céphalique indique que ce changement ne résulte pas d'une perturbation dans l'organisation temporelle du déclenchement respectif des réponses oculaires et céphaliques. Au contraire, notre analyse suggère que ces modifications de coordination oculo-céphalique résultent d'une hypermétrie exclusivement portée sur la composante oculaire. Ainsi, dans le cadre des déplacements ipsilatéraux, l'inactivation du NFr augmenterait le gain du système oculomoteur (hypermétrie de l'oeil) sans modifier celui du système céphalomoteur (orthométrie de la tête). En revanche, pour les déplacements controlatéraux, l'inactivation du NFr réduit de façon inégale les gain des systèmes oculomoteur et céphalomoteur, de telle sorte qu'un changement de contribution de la tête aux déplacements du regard est observé en l'absence de modifications dans le délai oculo-céphalique. Ensemble, ces résultats suggèrent une intervention du NFr à un niveau où les signaux de commande oculaire sont dissociés des signaux de commande céphalique.
Discussion

L'ensemble des résultats exposés dans cette thèse nous a permis de confirmer le rôle
important de la région caudale du noyau fastigial dans le contrôle de l'orientation du regard vers
une cible visuelle. Par l'injection locale d'une quantité relativement faible de muscimol, nous
avons retrouvé chez le chat testé en condition "tête libre", des déficits très reproductibles d'une
injection à l'autre et en même temps, une spécificité de la région caudale. Une grande partie de
nos observations recouvre celles faites par d'autres auteurs chez le singe en condition "tête fixe"
(Robinson et al., 1993; Ohtsuka et al., 1994). Mais, nous avons pu montrer par ailleurs que
l'inactivation du noyau fastigial caudal n'affecte pas seulement l'orientation du regard mais
qu'elle perturbe également les mouvements d'orientation de la tête. De plus, notre analyse des
résultats nous conduit à proposer une interprétation radicalement différente de celle qui est
proposée par ces auteurs. Au cours de ce chapitre, nous ferons une récapitulation des principaux
résultats que nous avons obtenus et discuterons de la nature du déficit observé. Nous discuterons
d'abord de l'intérêt de nos résultats pour la compréhension du rôle du NFc dans le contrôle de
la précision spatiale des mouvements d'orientation du regard. Puis nous aborderons le problème
de sa contribution au contrôle de la cinématique des saccades du regard pour enfin nous
interroger sur sa participation aux mécanismes de déclenchement.

I. Contribution du noyau fastigial caudal au contrôle de la précision spatiale des mouvements d'orientation

L'inactivation du NFc par injection locale de muscimol entraîne une dysmétrie des mouvements d'orientation du regard et de la tête. Comme chez le singe (Robinson et al., 1993; Ohtsuka et al., 1994), cette dysmétrie se caractérise essentiellement par sa dépendance à la direction du mouvement par rapport au site d'injection. Les mouvements dirigés vers le côté injecté sont hypermétriques tandis que les mouvements dirigés vers le côté opposé sont hypométriques.

Sur la base de la relation métrique qui lie l'amplitude du mouvement d'orientation à
l'excentricité de la cible (ou erreur rétinienne), nous constatons que l'hypermétrie ipsilatérale
dépend peu de l'excentricité de la cible tandis que l'hypométrie controlatérale en dépend
fortement. En effet, l'hypermétrie ipsilatérale se caractérise principalement par une erreur horizontale constante: le changement d'ordonnée à l'origine dans la relation métrique horizontale indique que le regard dépasse la cible d'une quantité qui est constante, quelle que soit l'erreur rétinienne. Une perturbation de type additif est ainsi observée pour les mouvements ipsilatéraux. En revanche, c'est essentiellement une perturbation de type multiplicatif qui affecte les mouvements controlatéraux: le changement de pente dans la relation métrique reflète une augmentation linéaire de l'hypométrie controlatérale en fonction de l'excentricité de la cible.

Cette différence selon la direction du mouvement est à mettre en parallèle avec celle qui concerne les caractéristiques de décharge des cellules du NFc. Lors des saccades controlatérales, les cellules déchargent une bouffée présaccadique tandis que lors des saccades ipsilatérales, cette bouffée ne se produit que plus tardivement. Cette distinction de l'instant de décharge en fonction de la direction du mouvement témoignerait d'une contribution différente des neurones de cette région au contrôle saccadique. Selon certains auteurs, Ohtsuka et Noda, 1991b; Fuchs et al., 1993), la bouffée controlatérale contribuerait à la spécification de l'amplitude de la saccade oculaire ou à son accélération tandis que la bouffée tardive ipsilatérale participerait plutôt au freinage du mouvement.

## 1. Contrôle de la précision des déplacements ipsilatéraux

L'hypermétrie des déplacements ipsilatéraux après injection locale de muscimol aurait pu être compatible avec l'idée d'une contribution du NFc au freinage des mouvements d'orientation du regard. La bouffée tardive étant pratiquement synchronisée sur la fin du mouvement, quelle qu'en soit l'amplitude (résultat chez le singe: Ohtsuka et Noda, 1991a), son intervention dans l'arrêt du mouvement a été suggérée (Robinson et al., 1993; Dean, 1995). Dans cette optique, l'hypermétrie aurait pu résulter d'une absence de freinage. Cependant, dans le cadre de cette hypothèse, il faut supposer l'existence d'un autre mécanisme par lequel le mouvement saccadique du regard puisse tout de même être arrêté. Par exemple, un contrôle de l'amplitude du mouvement par le jeu d'une boucle de rétroaction venant progressivement annuler un signal d'erreur motrice (Robinson, 1975; Jürgens et al., 1981) pourrait rendre compte de l'arrêt du mouvement malgré l'absence du freinage d'origine fastigiale. Ainsi, deux processus parallèles seraient mis en oeuvre pour contrôler l'amplitude du mouvement. Le premier processus, continu, reposerait sur le fonctionnement d'une boucle de rétroaction négative venant corriger un signal qui s'atténue à mesure que le regard se rapproche de la cible (erreur motrice). Le second processus, discret, pourrait enclencher, dès lors qu'un certain seuil est atteint, un processus de freinage. Du point de vue neurophysiologique, le premier processus mettrait en jeu la réactivation des neurones omnipauses de façon concomitante à l'annulation du signal
## Discussion

d'erreur motrice qui, dans le cadre du modèle proposé par Munoz et al. (1991a), correspondrait à la réactivation des cellules colliculaires de fixation. Le second processus illustré dans la figure C-1 serait sous le contrôle du NFc et réactiverait les cellules phasiques excitatrices (NEP) et inhibitrices (NIP) du générateur saccadique antagoniste, les neurones omnipauses (NOP) et les cellules de fixation colliculaire (fTRSN). L'activation des NEP faciliterait l'activation des NIP ipsilatéraux et des motoneurones antagonistes (connexion 1). L'excitation des NIP achèverait la bouffée des motoneurones agonistes et surtout, dans le cadre de l'orientation du regard en condition "tête libre", contribuerait au réenclenchement des réflexes vestibulo-oculaire et vestibulo-nuqual en inhibant transitoirement les neurones de type II (connexion 2). Cette inhibition transitoire désinhiberait les neurones vestibulaires secondaires excitateurs et inhibiteurs, lesquels seraient alors soumis à l'influence excitatrice du canal vestibulaire (connexion 3). Le réenclenchement du réflexe vestibulo-oculaire est illustré par les connexions 4 et 4', celui du réflexe vestibulo-nuqual par les connexions 5 et 5'. L'activation des NOP préparerait l'inhibition du générateur agoniste (connexion 6) tandis que l'activation des fTRSN entretiendrait l'excitation des NOP (connexion 7). Ainsi, les données anatomiques sont compatibles avec l'idée que cette bouffée tardive des neurones du NFc met en oeuvre un freinage du mouvement.

Selon l'hypothèse où l'hypermétrie observée après inactivation fastigiale proviendrait de l'absence d'un freinage (Robinson et al., 1993) préalable à l'annulation de l'erreur motrice, l'erreur terminale devrait alors correspondre au produit de la vitesse moyenne avec la durée de la période qui sépare la production de la bouffée tardive de la fin du mouvement. Comme cette durée est constante (Ohtsuka et Noda, 1991a), l'hypermétrie doit dépendre de la vitesse à laquelle se déplace le regard au moment de la bouffée. Puisque cette vitesse dépend de la valeur du maximum de vitesse et donc de l'amplitude du mouvement, on devrait donc observer une plus grande hypermétrie pour les déplacements de plus grande amplitude. Nos données sont compatibles avec cette prédiction si on considère la légère augmentation de pente de la relation métrique après injection de muscimol. Autrement dit, il est possible que la bouffée tardive mise en évidence par ces auteurs soit synchronisée sur la fin du déplacement du regard en condition "tête libre". Ainsi, une étude de l'activité électrophysiologique des neurones fastigiaux au cours des déplacements du regard en condition "tête libre" permettra de vérifier cette hypothèse.

Néanmoins, nos résultats montrent que la grande partie de l'hypermétrie observée après inactivation fastigiale n'augmente pas avec l'amplitude du mouvement mais consiste principalement en une erreur qui ne dépend ni de la vitesse maximale ni de l'amplitude du
Figure C-1

Extension de l'hypothèse du freinage mis en oeuvre par la bouffee tardive des neurones du NFc
a la condition "tête libre" (Ohtsuka et Noda, 1991 et Fuchs et al., 1993)

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## Discussion

mouvement: l'erreur constante. Par ailleurs, certaines réponses ipsilatérales tout à fait singulières conduisent à émettre une hypothèse d'un tout autre genre. En effet, après inactivation du NFc, certains déplacements sont produits alors que la cible est présentée dans la direction du regard. Ces déplacements éloignent alors le regard de la cible et se terminent en une position approximativement identique à celle qui est atteinte par tous les autres mouvements ipsilatéraux. De plus, nous avons pu observer certaines réponses produites dans la direction opposée à la cible et telles qu'elles conduisent le regard, là encore, au même endroit. Autrement dit, tout se passe comme si l'animal orientait son regard vers un but "fantôme" qui est, par rapport à la position de la cible, translaté horizontalement d'une certaine quantité. Lorsque le regard est initialement dirigé vers ce but "fantôme", aucune réponse n'est observée. Ces observations conduisent à écarter l'hypothèse d'une hypermétrie résultant d'un déficit intervenant lors du déroulement du mouvement d'orientation du regard (freinage) pour défendre plutôt l'hypothèse alternative d'un déficit intervenant principalement dans le codage spatial de la cible au cours de la préparation du mouvement.

Ce type de dysmétrie qui caractérise les déplacements ipsilatéraux ne résulte pas du fait que l'orientation du regard est réalisée en condition "tête libre". Des résultats obtenus chez le singe en condition "tête fixe" suggèrent le même déficit spatial après injection de muscimol dans le NFc. D'une part, la réduction de gain observée par Robinson et al. (1993) entre les saccades dirigées vers une cible de 10 degrés et celles dirigées vers une cible de 20 degrés est compatible avec l'idée d'un changement d'ordonnée à l'origine dans la relation métrique. D'autre part, Ohtsuka et al. (1994) montrent une série de saccades oculaires tout à fait intéressantes (figure I-6). Les parties G et H de cette figure illustrent des saccades centripètes dirigées vers un point de fixation situé droit devant l'animal. Dans les conditions contrôles, le regard se dirige correctement vers ce point central quelle que soit la position initiale de l'oeil (partie G). Après injection de muscimol dans le NFc gauche, la position vers laquelle convergent toutes les saccades est translatée vers la gauche d'environ 7 degrés (partie H). Comme chez le chat en condition "tête libre", le singe en condition "tête fixe" ne dirige plus correctement son regard vers la cible mais vers un but "fantôme". De la même façon, pour les saccades centrifuges (partie E), on retrouve un décalage de la position initiale de l'oeil par rapport au point de fixation. Une légère fixation biaisée de la cible est également constatée par Robinson et al. (1993). Un décalage de la position de l'oeil par rapport au point de fixation est aussi retrouvé chez le singe en condition "tête fixe" après injection de bicuculline dans le NFc (Sato et Noda, 1992a). Dans ce cas, le biais positionnel est controlatéral au côté injecté et l'hypométrie concerne désormais les déplacements ipsilatéraux. Quant aux déplacements controlatéraux, une hypermétrie est quelquefois constatée. Chez le chat, l'injection de bicuculline au niveau du NF entraîne aussi une déviation de l'oeil vers le côté controlatéral (Ohtsuka, 1988). Enfin, un décalage ou biais
## Discussion

positionnel est également observé chez le singe après des lésions irréversibles colliculaires qui s'étendent plus rostralement vers le thalamus (Albano et Wurtz, 1982; Keating et al., 1986). Dans ce cas, l'amplitude du déficit est beaucoup moins importante que celle observée après injection de muscimol dans le NFc.

L'erreur constante des déplacements du regard et la fixation décalée sont des observations spécifiques d'une perturbation pharmacologique de la région caudale du NF. Ils ne résultent pas, comme le suggère Robinson et al. (1993), d'une diffusion du muscimol vers les régions rostrales du noyau fastigial. Nos résultats montrent en effet une disparition du décalage lorsque l'injection de muscimol est effectuée au niveau de la région rostrale. En revanche, il est possible que les injections de Robinson et al. (1993) soient réalisées plus rostralement que nos injections et celles de Ohtsuka et al. (1994). Si tel est le cas, le déficit portant davantage sur la motricité oculaire et constaté dans nos injections rostrales suggère que la bouffée tardive des neurones fastigiaux ne soit pas synchronisée sur la fin du déplacement du regard mais sur la fin de la saccade oculaire. Là encore, l'étude de l'activité électrophysiologique des neurones fastigiaux au cours des déplacements du regard en condition "tête libre" permettra de tester cette hypothèse.

La présence d'une erreur constante indépendante de la position initiale du regard et de la position de la cible, indique l'existence d'un biais dans les étapes de transformation visuo-motrice. Puisque la décision d'initier le mouvement d'orientation semble basée sur cette information biaisée (comme le suggère l'apparition de mouvements inappropriés et de mouvements effectués dans la direction opposée à la cible), ceci implique que l'intégrité du NFc est requise dans les processus préalables au déclenchement du mouvement. Parmi ceux-ci figurent les processus qui participent au codage spatial de la cible et plus particulièrement, à la constitution d'un signal d'erreur motrice initiale du regard. Deux interprétations sont alors possibles selon que le déficit reste limité au regard ou qu'il s'étende à l'ensemble de la motricité.

Dans le premier cas, l'activité des NFc pourrait par exemple contribuer à définir une représentation interne de la direction actuelle du regard. La composante horizontale de cette variable interne, utilisée dans la programmation spatiale des déplacements du regard, serait biaisée par l'inactivation unilatérale du NFc d'une façon telle que la direction du regard soit sous-estimée d'une valeur constante à chaque fois qu'une cible fait appel à la production d'une saccade. Il est important de tester cette hypothèse d'un codage biaisé de l'erreur motrice initiale en vérifiant d'abord par des techniques de microstimulation électrique infraliminaire que le biais est effectivement ajouté au cours de la phase de préparation d'une saccade puis en testant les effets de cette microstimulation sur le codage de l'erreur motrice par les cellules colliculaires
## Discussion

par exemple. Du point de vue neurophysiologique, ce biais peut être introduit au niveau de l'étape colliculaire soit directement par le jeu des projections fastigio-tectales (May et al., 1990; Roldan et Reinoso-Suarez, 1981; Kawamura et al., 1982; Sugimoto et al., 1982) soit indirectement par une action intermédiaire au niveau des cellules du noyau *prepositus hypoglossi* à projection colliculaire (Stechison et al., 1985; Hartwich-Young et al., 1990; Corvisier et Hardy, 1991, 1993).

Dans le second cas, le déficit observé après inactivation fastigiale ne se limiterait pas au regard mais affecterait également d'autres mouvements dirigés vers un but. En effet, l'orientation incorrecte de la gueule face à une cuillère de nourriture d'une part, et la direction initiale biaisée du comportement de locomotion vers la même cible d'autre part, suggèrent que le NFc contribue à définir une référence pour l'orientation en général (orientation du regard, de la tête et du corps). Aussi, il serait intéressant de vérifier chez le singe, si l'inactivation fastigiale modifie la représentation interne de la position de la cible par rapport au corps en examinant par exemple le transport de la main vers un objet. De plus, il serait également intéressant de comparer chez le singe en condition "tête fixe", la dysmétrie des saccades oculaires entre la situation où la tête reste dans l'axe du corps et la situation où la tête est inclinée sur le côté. Une telle comparaison permettrait de tester dans quelle mesure l'erreur constante des déplacements ipsilatéraux repose véritablement sur la mise en jeu des centres prémoteurs qui prennent en charge l'orientation horizontale du regard ou si elle résulte de la modification d'une référence beaucoup plus centrale servant au codage spatial des informations visuelles par rapport au tronc.

Du point de vue électrophysiologique, chacun des deux NFc serait donc à l'origine d'une activité qui interfère avec le codage spatial des mouvements d'orientation. La genèse d'une telle activité est très certainement sous le contrôle inhibiteur des cellules de Purkinje. En effet, lorsque l'inhibition vermale sur l'activité fastigiale est levée (par injection de bicuculline), un décalage de fixation vers le côté controlatéral est observé tandis que lorsqu'elle est accentuée (par injection de muscimol), le biais de fixation est cette fois dirigé vers le côté ipsilatéral. Il faut remarquer ici l'absence de compensation pour un tel déséquilibre fonctionnel. Une réduction de l'activité tonique du NFc gauche aurait par exemple pu être corrigée par une réduction de l'activité controlatérale. Aussi, l'absence d'une telle régulation à court-terme n'exclut pas la possibilité d'une compensation sur une période plus longue. L'étude de l'évolution du déficit ipsilatéral après lésion irréversible du NFc (par injection locale d'acide kaïnique par exemple) permettrait d'étendre le rôle fonctionnel du noyau fastigial au cadre plus général des processus adaptatifs (Optican et Robinson, 1980).
## Discussion

Au niveau le plus périphérique, c'est-à-dire au niveau motoneuronal, un biais horizontal de fixation correspond à une différence constante dans la répartition d'activité au niveau des deux noyaux *abducens* en condition "tête fixe", ainsi qu'au niveau des groupes de motoneurones cervicaux en condition "tête libre". Ce biais en faveur des motoneurones ipsilatéraux est susceptible d'être entretenu par des projections qui sont:

i) soit directes sur les motoneurones,

ii) soit indirectes, via l'activation de neurones toniques.

Une projection directe des neurones de la région ventrale du NFc sur le noyau *abducens* controlatéral a récemment été suggérée chez le chat par Homma et al. (1995). Si cette connexion transmet une activation constante au niveau des motoneurones, on peut s'attendre à ce qu'une injection de muscimol dans le NFc entraîne un biais d'activation motoneuronale qui soit en faveur du noyau *abducens* ipsilatéral par rapport au NFc inactivé. Une telle hypothèse serait compatible avec deux observations faites par l'équipe de Noda chez le singe en condition "tête fixe" après perturbation unilatérale du NFc par injection locale de bicuculline (Sato et Noda, 1992a) ou de muscimol (Ohtsuka et al., 1994), à savoir une déviation orbitale de l'oeil dans l'obscurité totale et un biais positionnel lors de la fixation d'une cible visuelle. Cependant, cette même équipe ne trouve aucune projection directe du NFc sur les motoneurones du noyau *abducens* (Noda et al., 1990; Sugita et Noda, 1991). Enfin, cette hypothèse d'une action directe sur les motoneurones n'est pas compatible avec nos résultats dans la mesure où nous n'avons pas retrouvé de déviation anormale de l'oeil dans l'orbite chez le chat. Cette contradiction résulte:

i) soit du fait que cette région ventrale du NFc est épargnée par nos injections de muscimol,

ii) soit du caractère non tonique de l'influence fastigio-abducale.

Nos données ne nous permettent pas de confirmer de façon certaine le premier point. Toutefois, deux choses méritent d'être soulignées. D'une part, nos injections sont plus caudales (~P10,5) et plus superficielles (voir résumé histologique) que les injections de traceur réalisée par Homma et al. (~P9,5). D'autre part, le volume de nos injections étant de 0,3 µl, la diffusion de la drogue ne dépasse probablement pas 1 mm rostralement. En effet, une étude autoradiographique montre que la diffusion de muscimol radioactif ne dépasse pas 1,7 mm pour un volume injecté de 1 µl (Martin, 1992). En ce qui concerne le second point, il n'existe à notre connaissance aucune étude électrophysiologique de neurones fastigiaux identifiés par leur projection sur le noyau *abducens*.

Il est possible que le biais résulte d'une activation indirecte des motoneurones par la décharge de certains neurones toniques. Une telle activation pourrait être entretenue par les projections fastigiales sur le noyau *prepositus hypoglossi* controlatéral (chat: McCrea et Baker,
1985; singe-écureuil: Belknap et McCrea, 1988). Une telle connexion n'est cependant pas mentionnée par Homma et al. (1995: étude chez le chat) ni par Noda et al. (1990: étude chez le singe macaque). L'activation des motoneurones *abducens* ipsilatéraux après inactivation du NFc résulterait d'une desactivation des neurones inhibiteurs et excitateurs du NPH controlatéral. Les neurones inhibiteurs du NPH désinhiberaient alors les motoneurones du noyau *abducens* ipsilatéral au NFc inactivé, tandis que les neurones excitateurs désactiveraient le noyau *abducens* controlatéral. L'augmentation de la décharge spontanée des neurones du NPH parallèle à la déviation tonique de l'oeil après injection de bicuculline dans le noyau fastigial est compatible avec cette hypothèse mais d'un autre côté, elle pourrait être la conséquence indirecte d'un autre déficit (Ohtsuka, 1986, 1988).

Les déficits de fixation (décalage) et d'orientation (erreur constante) suggèrent une forte activité tonique au niveau du NFc (Gruart et Delgado-Garcia, 1994) négligée dans les études électrophysiologique chez le singe. L'enregistrement et la description de la connectivité de neurones présentant une telle activité (par injection intra-axonale de HRP) permettra de confirmer leur rôle dans les processus oculomoteur et céphalomoteur.

Enfin, une influence fastigiale tonique (directe ou indirecte) n'est pas nécessaire pour entraîner un décalage positionnel ou une erreur constante tels que ceux qui peuvent être observés après inactivation du NFc. En effet, dans le cadre d'une hypothèse où les paramètres spatiaux d'une saccade sont déterminés au cours d'un intervalle de temps limité après l'apparition d'une cible (Becker et Jürgens, 1979) et où l'erreur motrice résulte de la comparaison de signaux de déplacement (Jürgens et Becker, 1981), il suffit que les signaux de déplacement désiré et de déplacement effectué soient égaux au moment où le signal de déclenchement est généré pour qu'aucun mouvement ne soit produit. Selon cette hypothèse, l'erreur de fixation et l'erreur constante résulteraient d'un déficit dans les interactions entre les processus de déclenchement et ceux qui contribuent à la spécification du signal d'erreur motrice.

## 2. Contrôle de la précision des déplacements controlatéraux

Après inactivation du NFc, les mouvements controlatéraux ne sont produits qu'à partir du moment où le regard est initialement situé au-delà du but "fantôme" où tous les mouvements ipsilatéraux se terminent. Ceci implique que l'hypométrie controlatérale contient également une erreur constante, identique à celle des déplacements ipsilatéraux. A cette erreur constante s'ajoute une autre erreur qui est cette fois proportionnelle à l'erreur rétinienne.
## Discussion

Il semble que l'erreur constante des mouvements controlatéraux résulte de l'altération d'un processus spécifiquement mis en oeuvre lors de la préparation d'une saccade principale et non lors des saccades de correction. En effet, des exemples montrent qu'après une succession de saccades de correction, le regard peut atteindre la cible. Nous avons par ailleurs pu constater que pour une erreur rétinienne dont la valeur est inférieure à l'erreur constante, selon que la réponse est une saccade principale ou une saccade de correction, le mouvement n'est pas réalisé dans la même direction. Dans le premier cas, c'est une saccade ipsilatérale qui éloigne le regard de la cible qui est produite (prédominance de l'erreur constante) tandis que dans le second cas, c'est une saccade controlatérale dirigée vers la cible (prédominance de l'erreur proportionnelle).

Ce processus qui est spécifiquement mis en oeuvre préalablement à la production d'une saccade principale pourrait conduire au désengagement de l'attention ou au retrait d'une certaine activité de fixation, comme suggéré par Fischer (1987). Cette activité de fixation résulterait de l'activation d'un réseau neuronal auquel participeraient les cellules de fixation de la région rostrale du colliculus supérieur profond (Munoz et Wurtz, 1993a,b). Une étude anatomique chez le singe montre une projection principalement controlatérale du NFc vers cette région rostrale du CS (May et al., 1990). Si cette connexion entretient une certaine activation au niveau des cellules de fixation et que les deux pôles rostraux colliculaires entretiennent des relations réciproques inhibitrices (Maeda et al., 1979; Mascetti et Arriagada, 1981), l'inactivation du NFc par injection locale de muscimol pourrait être responsable d'une réduction de l'excitation des cellules colliculaires rostrales du CS controlatéral. Cette réduction aurait pour conséquence une désinhibition des cellules du CS rostral opposé et du coup provoquerait un déplacement du centre de gravité de l'activité colliculaire vers les régions rostrales qui codent pour des erreurs motrices plus petites. Autrement dit, la genèse d'une erreur motrice au niveau du CS ipsilatéral au NFc inactivé (en préparation d'un mouvement de direction controlatérale) serait biaisée par une activité rostrale parasite induite par l'inhibition du CS opposé. Un tel antagonisme entre l'activation d'un réseau responsable de la fixation et celle d'un réseau responsable de l'orientation est suggéré par Munoz et Guitton (1991). Il est compatible avec certains résultats obtenus chez le singe et le chat. En effet, l'amplitude de la saccade évoquée par microstimulation électrique colliculaire peut être réduite de plus de 10 degrés si le singe fixe activement une cible visuelle (Sparks et Mays, 1983). D'autre part, l'activation de la région rostrale colliculaire par microstimulation électrique pendant la préparation d'une saccade controlatérale rend la saccade hypométrique lorsqu'elle est appliquée au niveau du CS controlatéral à la direction de la saccade (résultat chez le singe en condition "tête fixe": Munoz et Wurtz, 1993b; chez le chat en condition "tête libre": Paré et Guitton, 1994). Cependant, les auteurs ne précisent si l'amplitude de l'hypométrie est la même quelle que soit l'excentricité de la cible (erreur constante) ou si elle en dépend (erreur proportionnelle).
## Discussion

Une hypométrie saccadique est observée après microstimulation électrique du vermis oculomoteur au cours de la phase de préparation d'une saccade controlatérale (Ohtsuka et Noda, 1991b). Si la microstimulation est appliquée quelque 100 ms après la présentation de la cible visuelle, l'amplitude de la saccade n'est pas affectée. La microstimulation électrique du vermis oculomoteur entraînant certainement une inhibition transitoire du NFc (par libération de Gaba), ce résultat suggère que l'hypométrie observée après injection de muscimol dans le NFc résulte, au moins en partie d'un déficit qui se produit pendant la préparation du déplacement du regard. Ces expériences de microstimulation nécessitent d'être reproduites afin de vérifier si l'hypométrie consécutive de la microstimulation vermale correspond à une erreur constante ou si elle est proportionnelle à l'excentricité de la cible.

Le changement de pente observé dans la relation métrique des déplacements controlatéraux suggère que l'inactivation du NFc a réduit la valeur du gain de la transformation visuo-motrice (deuxième composante du déficit). Dans le cadre d'un contrôle de l'amplitude du déplacement du regard par une boucle de rétroaction négative (Robinson, 1975; Jürgens et al., 1981), cette réduction du gain des réponses controlatérales peut être interprétée soit par une augmentation du gain de la rétroaction, soit par la réduction d'un gain situé en dehors de cette boucle.

Une augmentation du gain de la rétroaction signifie que la représentation interne de la position instantanée du regard (ou de l'amplitude effectuée par le regard) est surestimée par rapport au mouvement effectivement réalisé. L'hypométrie résulterait d'une annulation précoce du signal d'erreur motrice. Dans le cadre du modèle de Robinson (Robinson, 1975; Van Gisbergen et al., 1981), une telle augmentation du gain entraîne une modification dans la cinématique des saccades du regard en condition "tête fixe" et "tête libre" (Keller, 1989; Pélisson, résultats non publiés). Cette prédiction n'est pas retrouvée dans nos expériences d'injection de muscimol. Pour des mouvements de même amplitude, la cinématique des déplacements controlatéraux du regard ne change pas après inactivation du NFc. Le changement de gain doit donc se situer en amont du comparateur de la boucle de rétroaction. Une telle hypothèse implique cependant l'existence d'une boucle de rétroaction supplémentaire. En effet, selon cette hypothèse, le gain est en amont d'une boucle qui contrôle la cinématique du mouvement et dont le gain est unitaire. Mais il est également situé en aval de la rétroaction qui est responsable des corrections aux perturbations appliquées pendant le temps de réaction. Dans ce schéma à deux boucles de rétroaction, la première assurerait la prise en compte des perturbations qui surviennent pendant le temps de réaction. Sa mise en jeu entrerait dans le cadre des processus préparatoires qui contribuent à la spécification des paramètres spatiaux du
mouvement. La seconde boucle, située à l'intérieur de la première, assurerait le contrôle de l'amplitude du déplacement indépendamment de sa cinématique et rendrait compte des compensations en ligne.

Ce modèle à deux boucles présente l'avantage de proposer une dissociation entre les processus de spécification métrique et les processus assurant la cinématique du mouvement. Aussi, il introduit un nouveau problème à savoir celui de la transition entre la mise en oeuvre de la première boucle et celle de la seconde. Celle-ci peut être symbolisée par l'ouverture d'un interrupteur situé sur la rétroaction de la boucle externe.

## II. Contribution du noyau fastigial caudal au contrôle de la cinématique des mouvements d'orientation

L'effet de l'inactivation du NFc sur la cinématique des déplacements du regard dépend également de la direction du mouvement. L'injection de muscimol dans le NFc ne change pas la cinématique des déplacements controlatéraux: pour un mouvement d'une amplitude donnée, la vitesse et la durée restent les mêmes. Pour les déplacements ipsilatéraux en revanche, on observe une réduction de la vitesse maximale et un allongement de la durée totale du mouvement.

### 1. Contrôle de la cinématique des déplacements controlatéraux

L'absence d'effet sur la cinématique des déplacements controlatéraux suggère que l'hypométrie controlatérale ne résulte pas d'un déficit qui intervient au cours du déplacement même du regard vers la cible. Cette interprétation, qui est opposée à celle proposée par Robinson et al. (1993) chez le singe, est par ailleurs troublante au vu de la projection massive du NFc sur les territoires réticulaires où sont regroupés les neurones phasiques inhibiteurs et excitateurs. Ces neurones phasiques sont en effet considérés comme étant responsables de la bouffée de potentiels d'action qui détermine la vitesse instantanée du mouvement. De ce fait, il paraît justifié de s'attendre à observer un changement au niveau de la vitesse du mouvement après inactivation du NFc. Chez le singe, la bouffée des neurones phasiques précède la saccade d'environ 8 à 15 ms (Strassman et al., 1986a) tandis que pour les neurones fastigiaux, la bouffée présaccadique commence en moyenne 18 ms avant le début du mouvement (Ohtsuka et Noda, 1991a). Par ailleurs, comme la durée de la bouffée de potentiels d'action des neurones fastigiaux est approximativement équivalente à la durée de la saccade, l'influence fastigiale s'exerce probablement au cours du mouvement (Ohtsuka et Noda, 1991a,b; Fuchs et al., 1993; Gruart et Delgado-Garcia, 1994). Or nos résultats ne montrent aucun changement de cinématique. Il nous
## Discussion

paraît donc essentiel de vérifier s'il y a, chez le singe en conditions "tête libre" et "tête fixe", une absence de modification de la cinématique des saccades du regard comme chez le chat "tête libre". Robinson et al. (1993) constatent un changement de cinématique après injection de muscimol chez le singe en condition "tête fixe": la variabilité de la vitesse et de la durée augmentent et une légère tendance à l'augmentation de la durée sont constatées. Mais il est possible que la zone qu'ils ont inactivée soit située plus en avant que la zone injectée par Ohtsuka et al. (1994) et par nous-même (voir plus haut).

Si, en accord avec nos observations chez le chat, l'inactivation du NFc ne change pas la cinématique des saccades, la question se pose alors de savoir comment cette action probable au niveau des cellules phasiques peut-elle ne pas changer la relation entre l'amplitude du mouvement et sa vitesse. Une interprétation possible est de considérer que l'activité fastigiale détermine une sorte de fenêtre temporelle pendant laquelle les neurones phasiques seraient "autorisés" à décharger une bouffée de potentiels d'action à haute fréquence. Ainsi, l'activité des neurones phasiques codant pour la vitesse instantanée des saccades (Van Gisbergen et al., 1981) et l'activité des cellules fastigiales pour leur durée, l'interaction fastigio-réticulaire déterminerait l'amplitude de la saccade. Une telle conception implique que la transformation spatio-temporelle des signaux rétiniens en signaux de durée d'activation motrice nécessite une étape cérébelleuse: le cervelet médio-postérieur serait responsable de la transformation du signal d'erreur rétinienne en un signal de durée (Kornhuber, 1971; 1973). Aussi, cette hypothèse est radicalement différente du modèle proposé par Robinson (1975), selon lequel le signal prémoteur est un signal de vitesse instantanée. Car dans ce dernier modèle, la durée de la saccade n'est pas pré-programmée mais découle du fonctionnement de la boucle de rétroaction et de la nature du signal de commande (vitesse instantanée).

Avant d'effectuer une telle remise en question du modèle théorique proposé par Robinson (1975), un certain nombre d'expériences sont nécessaires parmi lesquelles figure le réexamen des propriétés cinématiques des saccades en condition "tête fixe" et "tête libre" après inactivation fastigiale.

Enfin, il convient de vérifier si, dans le cadre des déplacements controlatéraux, la fonction du NFc est liée au déplacement de l'axe visuel, qu'il soit effectué en condition "tête fixe" ou en condition "tête libre", ou s'il participe uniquement à la réponse oculomotrice. Il est donc extrêmement important de vérifier chez l'animal en condition "tête libre" si la durée de la bouffée présaccadique des neurones fastigiaux est corrélée avec la durée de la saccade oculaire ou du regard.
## 2. Contrôle de la cinématique des déplacements ipsilatéraux

La modification de la cinématique des déplacements ipsilatéraux résulte principalement d'une perturbation de la phase de décélération du mouvement. Ce résultat est compatible avec l'hypothèse d'une participation du noyau fastigial caudal aux processus neuronaux qui prennent en charge le freinage de la saccade oculaire (Fuchs et al., 1993; Robinson et al., 1993). Il étend cette hypothèse au cadre plus général de l'orientation saccadique de l'axe visuel en condition "tête libre". Aussi, il est important de vérifier cette hypothèse en testant les propriétés électrophysiologiques des neurones fastigiaux au cours des déplacements du regard en condition "tête libre". On peut en effet s'attendre à ce que la bouffée tardive manifestée par ces neurones lors des saccades oculaires (condition "tête fixe") ipsilatérales se manifestent également tardivement lors des déplacements du regard en condition "tête libre".

Le problème se pose néanmoins de savoir quelle fonction est mise en oeuvre par l'émission de cette bouffée tardive. L'étude de la connectivité de ces neurones par injection intracellulaire d'un marqueur aiderait sans doute à répondre à cette question. De même, des expériences de microstimulation électrique lors des déplacements du regard en condition "tête libre" permettrait de vérifier si l'émission de cette bouffée est effectivement susceptible de mettre en oeuvre l'arrêt du déplacement du regard en réactivant le réflexe vestibulo-oculaire par exemple.

Il convient néanmoins de rappeler que l'essentiel de l'hypermétrie observée après injection de muscimol ne résulte pas de cette absence de frein. D'autre part, nous avons pu observer au cours d'une injection particulière, une forte modification dans le cinématique du mouvement sans grand changement au niveau de sa précision. En conclusion, il est probable que le NFc intervienne, dans le cadre des déplacements ipsilatéraux, à un niveau où les mécanismes de contrôle cinématique sont dissociés des mécanismes contrôlant la précision du mouvement.

## III. Contribution du noyau fastigial caudal au déclenchement des mouvements d'orientation

Les modifications de latence observées après injection de muscimol dans le NFc suggèrent une participation de ce territoire cérébelleux aux processus qui contribuent au déclenchement des saccades. Cet effet sur le déclenchement des saccades dépend de la direction
du mouvement: l'inactivation du NFc favorise le déclenchement des saccades ipsilatérales tandis qu'elle retarde le déclenchement des saccades controlatérales.

Cette asymétrie en fonction de la direction du mouvement rappelle l'asymétrie des performances spatiales (hypermétrie ipsilatérale, hypométrie controlatérale). La question qui se pose est de savoir si ces modifications au niveau du déclenchement et des caractéristiques métriques des saccades font partie d'une seule et même perturbation fonctionnelle ou si ces deux "déficits" (spatial et décisionnel) sont indépendants l'un de l'autre.

# 1. Contribution au déclenchement des déplacements ipsilatéraux

D'un point de vue purement fonctionnel, la signification d'une réduction de latence est difficile à interpréter lorsqu'elle résulte d'une perturbation dans le fonctionnement du système nerveux central. Une hypothèse serait de considérer qu'une étape de traitement a été évitée au cours de la transformation visuo-motrice préalable au mouvement d'orientation. Mais une telle conception est très probablement simpliste car les multiples opérations qui sont mises en jeu pour la préparation et la programmation d'un mouvement d'orientation du regard font probablement intervenir des processus parallèles avec des mécanismes d'interaction réciproque, récurrente etc. Dans ces conditions, une réduction de latence nous suggère principalement deux possibilités non exclusives:

i) le trajet des informations rétiniennes jusqu'aux motoneurones pourrait, après inactivation fastigiale, emprunter des voies à conduction plus rapide et dont la mise en oeuvre serait dans les conditions normales, davantage contrôlée par des mécanismes modulateurs inhibiteurs.

ii) le retrait d'une étape de traitement hiérarchiquement élevée dont le rôle serait de contrôler un flux d'informations dans le cadre d'autres "opérations cérébrales" et dont l'absence n'empêcherait pas la production de mouvements.

Dans tous les cas, il serait intéressant de savoir si la réduction de latence et l'erreur constante des déplacements ipsilatéraux correspondent à un seul et même déficit ou s'ils correspondent à deux déficits mettant en jeu deux réseaux de traitement neuronal différents.

Du point de vue neurophysiologique, la facilitation des saccades ipsilatérales peut être interprétée en faisant appel à deux processus différents: elle peut être la conséquence d'une désinhibition (levée d'une influence inhibitrice) ou d'une activation. L'effet inhibiteur du muscimol sur l'activité des neurones des noyaux cérébelleux profonds nous pousse à ne retenir que la première hypothèse. L'injection de muscimol aurait donc libéré le système saccadique d'une influence inhibitrice. Par exemple, il est possible que l'inactivation du NFc entraîne un
retrait de l'influence inhibitrice exercée par les processus de fixation sur les processus d'orientation. On sait en effet à partir des études neuroanatomiques que la région caudale du NFc projette sur:

i) la région rostrale du colliculus supérieur profond (projections bilatérales)

ii) la région des neurones omnipauses (projections controlatérales)

En ce qui concerne le colliculus supérieur, la projection sur la région rostrale du CS controlatéral nécessite un interneurone inhibiteur pour avoir un effet facilitateur sur le déclenchement des saccades ipsilatérales (par rapport au NFc). Une réduction de latence a été mise en évidence chez le singe après injection locale de bicuculline au niveau du CS central (Hikosaka et Wurtz, 1985a). L'inactivation du NFc pourrait entraîner une telle désinhibition colliculaire de plusieurs façons: soit en influençant l'inhibition nigrotectale soit en perturbant l'inhibition exercée par les cellules colliculaires de fixation sur les cellules colliculaires d'orientation (Guitton et Munoz, 1991). Dans le premier cas, la voie fastigio-thalamo-frontale empruntant le noyau ventro-médian du thalamus (Minciacchi et al., 1986; Kyuhou et Kawaguchi, 1987; Stériade, 1995) pourrait être la voie par laquelle le NFc peut affecter le système striatal. Dans le second cas, il suffirait que les projections fastigio-tectales concernent spécifiquement les cellules de fixation du colliculus controlatéral et que ces dernières entretiennent des connexions inhibitrices avec les cellules d'orientation du colliculus de même côté. Dans cette hypothèse, nos résultats sont compatibles avec ceux de Munoz et Wurtz (1993b) après injection de muscimol dans le CS rostral (réduction de l'alence des saccades controlatérales). En ce qui concerne la projection sur la région des neurones omnipauses, si elle met en jeu une influence de type tonique, il est possible que l'inactivation du NFc entraîne une desactivation du territoire controlatéral des neurones omnipauses. Dans ce cas, compte tenu du fait que ces neurones omnipauses projettent de façon prédominante vers les cellules phasiques de la formation réticulée controlatérale (Ohgaki et al., 1987), le déclenchement des saccades ipsilatérales au NFc inactivé serait facilité à cause du retrait de l'inhibition des cellules omnipauses sur les cellules phasiques.

## 2. Contribution au déclenchement des déplacements controlatéraux

D'un point de vue fonctionnel, plusieurs types de déficits peuvent rendre compte de l'allongement de la latence des saccades controlatérales. Si on compare schématiquement l'initiation du mouvement à la fermeture d'un interrupteur, l'augmentation de latence peut résulter d'un problème:

i) dans le processus même de fermeture de l'interrupteur,
## Discussion

ii) dans les processus "décisionnels" qui conduisent à sa fermeture (déficit qui se produit en amont du processus précédent) ou

iii) dans les processus qui exécutent la commande permise par la fermeture de l'interrupteur (déficit en aval).

Un déficit dans le déclenchement des mouvements d'orientation après lésion cérébelleuse fut observé par Chambers et Sprague (1955). Ces auteurs ont en effet constaté que la lésion du lobule VII chez le chat entraînait des déficits sensoriels tels que l'animal ne montrait pas (ou peu) de réaction à des stimuli lumineux ou sonores. Plus récemment, une augmentation significative de la latence des saccades du regard en condition "tête libre" et en réponse à la présentation d'une cible visuelle a été observée par Shimizu et al. (1981b) chez des patients souffrant d'ataxie cérébelleuse. Alors que la latence moyenne des sujets contrôles est de 191 ± 26, celle des sujets cérébelleux est de 270 ± 80 ms. Aucune information n'est apportée sur la latence des saccades effectuées en condition "tête fixe". Chez d'autres patients cérébelleux examinés dans cette condition "tête fixe", les latences saccadiques ne semblent pas affectées (Zee et al., 1976; Gaymard et al., 1994). De même, les études d'inactivation fastigiale par injection locale de muscimol ne rapportent pas non plus de changement dans la latence des saccades chez le singe "tête fixe" (Robinson et al., 1993).

Un travail non publié de Noda nous semble plus particulièrement intéressant. En effet, il est rapporté que la microstimulation électrique du vermis oculomoteur affecte la latence des saccades visuelles (Chioran et Noda, 1990; voir aussi Noda et al., 1990: page 344). Quand la stimulation est appliquée au cours d'une période critique comprise entre 75 et 120 ms après l'apparition de la cible, un déclenchement prématuré de la saccade est observé si la saccade visuelle et la saccade évoquée par stimulation électrique sont de même direction. La saccade qui est produite est alors fortement dysmétrique. Lorsque les deux saccades sont de direction différente, non seulement la position finale est décalée par rapport à la cible dans la direction de la saccade évoquée mais sa latence est également augmentée.

Ces résultats sont tout à fait compatibles avec les nôtres car ils suggèrent que l'inhibition transitoire du NFc entraîne:

i) une dysmétrie ipsilatérale (probablement une hypermétrie) avec réduction de latence,

ii) une hypométrie contralatérale avec augmentation de latence.

Mais le point essentiel de ces résultats est que de tels effets sont obtenus à condition que la microstimulation électrique du vermis oculomoteur soit appliquée pendant une période relativement limitée du temps de réaction saccadique. Il nous paraît tout à fait essentiel de reproduire ces expériences pour vérifier si l'augmentation de latence des déplacements
## Discussion

controlatéraux dépend de l'instant de la stimulation et s'il existe une relation entre l'augmentation de latence et l'amplitude de l'hypométrie.

Car en plus d'un allongement de latence pour les mouvements controlatéraux, nous avons pu mettre en évidence une relation entre la latence de la saccade et ses caractéristiques métriques. Plus la latence du mouvement d'orientation augmente, plus son amplitude diminue et donc plus l'hypométrie augmente. Cette observation est d'autant plus troublante que l'on sait que la cible reste visible pendant tout le temps de réaction. La question qui se pose est de savoir si l'allongement de latence résulte du déficit qui est à l'origine de l'hypométrie ou réciproquement ou encore si les deux déficits se combinent ensemble. Un effet du délai entre l'apparition d'une cible et le début d'une saccade est également montré par Gaymard et al. (1994) dans une étude d'un patient souffrant d'un hématome au niveau des noyaux fastigiaux et de la matière blanche environnante. Ces auteurs suggèrent que la dysmétrie des saccades dirigées vers une cible mémorisée est plus importante que la dysmétrie des saccades produite en réponse immédiate à un stimulus. Cette conclusion très intéressante doit cependant être considérée avec précaution car une influence de la durée de présentation de la cible sur l'amplitude de la dysmétrie est également mise en évidence. En effet, l'erreur saccadique est plus importante lorsque la cible est présentée de façon transitoire pendant le temps de réaction oculomoteur que lorsqu'elle reste visible pendant toute la durée de l'essai. Comme les cibles à mémoriser ne sont présentées que pendant 50 ms, la plus grande dysmétrie observée pour ce type d'essai peut aussi bien résulter de la brièveté de présentation de la cible que de l'allongement du délai de réponse. Dans le cadre de cette étude, l'effet du délai de réponse concernerait ici les réponses hypermétriques, tandis que nos résultats concernent plutôt les saccades controlatérales hypométriques.

## IV. Lésion du noyau fastigial caudal et syndrome de Wallenberg

Le biais d'orientation observé après injection de muscimol dans le NFc rappelle certains déficits observés dans le syndrome de Wallenberg (voir discussion Robinson et al., 1993; Straube et al., 1994). Ce syndrome neurologique est observé chez des patients souffrant d'une lésion ischémique bulbaire latérale. Comme lors d'une injection unilatérale de muscimol dans le NFc, les déficits oculomoteurs rencontrés sont un biais tonique de la position des yeux vers le côté lésé, une hypermétrie des saccades ipsilatérales et une hypométrie des saccades controlatérales (Kommerell et Hoyt, 1973; Baloh et al., 1981, Meyer et al., 1980; Crevits et Van der Eecken, 1982; Waespe et Baumgartner, 1992). Les saccades verticales sont déviées vers le côté de la lésion par l'introduction d'une composante horizontale: la latéropulsion oculaire ipsilatérale. Des saccades purement verticales entre deux cibles peuvent être produites à
## Discussion

condition que la seconde cible soit décalée par rapport à la verticale de la première cible d'une
distance appropriée. Au cours de plusieurs expériences, nous avons pu tester la précision des
saccades verticales et avons également observé ce type de comportement. Il est par ailleurs
intéressant de noter que cette latéropulsion est compensée par les mécanismes de fixation. En
effet, dès lors que le processus de fixation est interrompu par la fermeture des paupières, par
une nouvelle saccade ou par une extinction subite de l'éclairage lumineux, le biais réapparaît
(Hagström et al., 1969; Kommerell et Hoyt, 1973, Baloh et al., 1981). Il est corrigé par une
série de saccades de correction controlatérales à la lésion dès que les informations visuelles sont
à nouveau disponibles. Sur la base de l'absence de modification au niveau de la vitesse des
saccades (voir aussi Baloh et al., 1981) et de l'aspect conjugué des mouvements oculaires,
Kommerell et Hoyt suggèrent que ce déficit intervient à un niveau fonctionnellement situé en
amont des mécanismes contrôlant les commandes motrices saccadiques. Ce biais de position
résulterait de l'altération d'une référence interne spécifiant la direction du regard (voir aussi
Kirkham et al., 1981). Pour Leigh et Zee (1983) la latéropulsion résulterait d'un déséquilibre
vestibulaire. Les saccades volontaires seraient perturbées par l'introduction d'un biais
vestibulaire au niveau des motoneurones. Si cette hypothèse est correcte, alors la latéropulsion
des saccades verticales devrait disparaître en cas de labyrinthectomie bilatérale. Dans le cas
contraire, une hypothèse alternative est de supposer une nature non pas exclusivement
vestibulaire mais plurisensorielle (vestibulaire, proprioceptif, visuel, auditif) de cette
latéropulsion. Ohtsuka et al. (1988b) montrent chez un patient que les saccades de correction
qui suivent l'hypermétrie ipsilatérale sont également présentes même si la cible n'est plus visible
(cible mémorisée). Ce type de comportement n'est pas retrouvé dans nos expériences. Il
implique qu'à l'issue de la saccade principale, le système saccadique de ce sujet a accès à des
informations spécifiant la position ou le déplacement effectué de ses yeux et qu'une
comparaison de ces messages oculaires avec des informations spatiales du but est toujours
possible. Waespe et Wichmann (1990) ont proposé que la dysmétrie saccadique observée dans
le syndrome de Wallenberg soit la conséquence d'une lésion de la voie olivo-cérébelleuse. Cette
lésion entraînerait une augmentation de l'activité des cellules de Purkinje qui, à son tour,
provoquerait une inhibition soutenue du noyau fastigial caudal (Straube et al., 1994). Après
lésion de l'olive inférieure chez le rat, la disparition des potentiels d'action complexes ("complex
spikes") au niveau des cellules de Purkinje est accompagnée d'une augmentation de leur
fréquence de décharge de potentiels d'action simples ("simple spikes") (Colin et al., 1980;
Montarolo et al., 1982; Benedetti et al., 1984). Parallèlement à cette augmentation de la
décharge des potentiels d'action simples, une inactivation durable de l'activité des cellules des
noyaux intracérébelleux est enregistrée (Benedetti et al., 1983). On ignore encore si cette
inhibition de l'activité des cellules nucléaires consécutive de l'inactivation du système olivo-
## Discussion

cérébelleux résulte de l'augmentation de l'activité inhibitrice des cellules de Purkinje ou du retrait de l'excitation collatérale des fibres grimpantes sur les noyaux intracérébelleux.
Conclusion générale et perspectives

Au cours de notre travail, nous avons cherché à comprendre la dysmétrie des déplacements du regard observée lors d'un dysfonctionnement des territoires médio-postérieurs du cervelet. Dans cette perspective, une perturbation pharmacologique du noyau fastigial caudal, noyau de sortie de ces territoires cérébelleux, a été réalisée par l'injection locale de muscimol. Cette inactivation expérimentale est supposée empêcher les signaux issus du traitement effectué par l'étape cérébelleuse de venir influencer les opérations qui sont normalement mises en oeuvre pour orienter le regard vers une cible visuelle. Nos résultats peuvent être globalement résumés en deux points. Premièrement, l'injection unilatérale de muscimol au niveau de la région caudale du noyau fastigial perturbe de nombreuses composantes du mouvement d'orientation du regard. Deuxièmement, les caractéristiques de cette perturbation dépendent de la direction du mouvement par rapport au site inactivé. En effet, nous avons vu que l'injection de muscimol entraînait une hypermétrie (erreur constante) associée à une modification de la cinématique (augmentation de la durée de décélération) et de la latence (réduction de latence) des déplacements ipsilatéraux du regard tandis que pour les déplacements controlatéraux, on observe au contraire une hypométrie (erreur proportionnelle) et une augmentation de leur latence (pas de modifications cinématiques).

En ce qui concerne les déplacements ipsilatéraux, nous avons apporté un certain nombre d'arguments en faveur d'une indépendance entre le changement d'ordonnée à l'origine dans la relation métrique et les modifications observées au niveau de la cinématique du mouvement. Par contre, nous ne savons pas si l'erreur constante et la réduction de latence relèvent d'un même désordre fonctionnel. L'erreur constante est une observation très problématique car elle ne dépend pas de nos conditions expérimentales. Témoigne-t-elle du changement d'une référence centrale pour la programmation des mouvements d'orientation ? Quelle est la nature de cette référence ? Existe-t-il des conditions expérimentales permettant d'en manipuler la valeur ?

Pour les déplacements controlatéraux, nous avons pu noter l'existence d'une relation entre le degré d'hypométrie et l'augmentation de latence de ces mouvements. Là encore, nos résultats ne nous permettent pas de déterminer si ces deux déficits relèvent d'un seul et même désordre. L'introduction de consignes pour retarder ou faciliter l'initiation du mouvement permettrait de mieux préciser la nature du lien entre les changements