Le cerveau humain prépare des mouvements habiles tels que jouer du piano, participer à des compétitions d’athlétisme ou danser en « zippant et dézippant » des informations sur le moment et l’ordre des mouvements avant l’action en cours, révèle une nouvelle étude.
Les experts ont découvert que l’ordre et la synchronisation des mouvements dans des séquences complexes sont séparés par le cerveau, avant d’être compressés et transférés dans des commandes de mouvement spécifiques, ou « mémoire musculaire », lorsque la personne commence l’action.
Ils ont découvert qu’un séquençage de haut niveau des mouvements (comme l’ordre et le timing) peut être stocké dans plusieurs zones motrices du cerveau, souvent sur plusieurs jours d’entraînement et de mémorisation de séquences d’action, avant d’être activé suite à un déclencheur particulier tel qu’un signal musical. ou un pistolet de départ.
Publication de leurs conclusions aujourd’hui (6 février) dans Journal des neurosciencesdes chercheurs de l’Université de Birmingham et de l’Université de Bangor pensent que cette découverte pourrait contribuer à améliorer la rééducation motrice des victimes d’AVC.
La chercheuse principale, le Dr Katja Kornysheva, du Center for Human Brain Health de l’Université de Birmingham, a commenté : « De l’écriture manuscrite à la pratique d’un instrument de musique, l’exécution de séquences de mouvements de mémoire est la marque d’un comportement humain qualifié.
« Ce qui est surprenant, c’est que le cerveau sépare ces compétences en leurs caractéristiques constitutives plutôt que de les encoder comme une mémoire musculaire intégrée, même après un entraînement intensif. Il y a un changement dans les états d’information dans le cerveau lors de l’exécution de telles tâches.
« Les informations sont extraites de la mémoire décompressées lorsque nous les préparons pour l’exécution, avant d’être compressées ensemble pour démarrer la tâche. Peut-être que ce mécanisme de décompression nous aide à rester flexible pour les ajustements, même dans les dernières centaines de millisecondes avant de commencer le mouvement, par exemple si nous devons changer la vitesse ou le moment d’une action à venir. »
Une série de près de 1000 essais a vu des participants droitiers – à l’exclusion des musiciens professionnels – apprendre et mémoriser quatre séquences de clavier qu’ils ont préparées puis produites après un repère visuel. Après la formation, les participants ont produit les séquences de clavier dans un scanner IRM qui a mesuré les modèles d’activité dans le cerveau pendant la tâche. Le signal de départ n’apparaissait pas sur certains essais, ce qui permettait aux chercheurs de séparer la préparation du mouvement lui-même.
Le premier auteur Rhys Yewbrey, de l’Université de Bangor, a commenté : « Nous avons également trouvé plusieurs régions du cerveau qui contrôlent le timing pendant la production du mouvement, mais aucune ne semblait contrôler l’ordre sans l’intégrer au timing.
« Il y avait un effet d’appariement dans le comportement de nos participants – ils étaient plus rapides à acquérir une séquence avec un nouvel ordre de pressions des doigts lorsqu’ils connaissaient le timing mais avaient du mal à apprendre une séquence lorsqu’ils devaient associer un ordre précédemment formé avec un nouveau timing. Peut-être que le contrôle du timing restant actif pendant la production permet une flexibilité même après le début du mouvement.
Les chercheurs pensent que le cerveau sépare l’ordre des séquences et la synchronisation en tant qu’éléments « quoi » représentant un contrôle de niveau supérieur, qui sont combinés pour définir « comment » exactement la tâche doit être effectuée.
Ces nouveaux résultats nous aident à mieux comprendre comment les actions qualifiées sont stockées et contrôlées dans le cerveau pour les compétences quotidiennes telles que taper, attacher ses lacets et jouer d’un instrument de musique, et ce qui les rend flexibles et résilientes aux changements de l’environnement ou aux troubles neurologiques.
