Capsule expérience: Pattern d’activité des neurones du cortex moteur chez le singe

 

Pour étudier la façon dont le cerveau contrôle le mouvement, il est très instructif d’étudier l’activité neuronale au cours d’un mouvement.

C’est ce qu’on fait Weinrich et Wise en 1982 en implantant d’abord à des singes des électrodes dans leur cortex prémoteur. Ces électrodes permettent de faire ensuite des enregistrements extracellulaires chez ces animaux éveillés et conditionnés à effectuer une tâche simple impliquant le mouvement de la main vers une cible.

La tâche se déroulait comme suit. Un premier voyant lumineux s'allume et indique dit à l’animal vers où il doit bouger sa main. Sauf que le singe a été conditionné à attendre un signal avant de faire son geste et ne le fait donc pas tout de suite.. Après un délai variable un second voyant lumineux s'allume et indique à l'animal qu’il peut maintenant effectuer son mouvement. La réalisation correcte de la tâche, c’est-à-dire l’attente du signal déclenchant le mouvement, est récompensée par du jus de fruit.

L’activité des neurones de l’aire prémotrice à chacune des trois étapes de cette tâche est résumée dans la figure ci-contre. 1) l’activité de base d'un neurone lorsque le singe attend l’instruction de la direction ; 2) le stimulus d’instruction intervient (signalé par la flèche sous le tracé de décharge du neurone) et déclenche la décharge du neurone ; 3) très vite après le début du mouvement, la décharge du neurone de l’aire prémotrice cesse.

L’observation que les neurones de l’aire prémotrice soient sélectivement activés avant le début d’un mouvement est conforme à leur rôle présumé dans la séquence d’activation d’un geste volontaire.




Source : Neurosciences, Bear, Connors, Paradiso

D’autres travaux ont aussi permis d’enregistrer l’activité électrique des neurones individuels du cortex moteur primaire chez des singes conditionnés à effectuer une tâche motrice simple.

Le protocole expérimental comportait encore une fois deux types de signaux : le signal informatif, présenté en premier, fournit une information préalable sur une caractéristique du mouvement que l’animal doit effectuer après l’apparition d’un deuxième signal, une seconde après. Ce deuxième signal, le signal impératif, est celui qui donne le feu vert à l’animal pour faire son mouvement vers la cible.

On découvre trois types de neurones au pattern d’activité distinct dans le cortex primaire du singe qui effectue ce protocole: des neurones de préparation qui entrent en activité immédiatement après le signal informatif et cessent au signal impératif; des neurones d’exécution qui deviennent actifs après le signal impératif et sont impliqués seulement dans l’exécution du mouvement; et des neurones de préparation et d’exécution dont l’activité débutent après le signal informatif et se poursuit après le signal impératif, reliant ainsi un processus à l’autre.

Ces expériences expliquent en partie comment le système nerveux rend possible un mouvement suite à un stimulus : sélectionner une réponse comportementale, programmer le mouvement adéquat et, enfin, l’exécuter.

 


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