Capteurs proprioceptifs et mouvement

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proprioception

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Matthieu Guemann est doctorant en sciences cognitives à l’université de Bordeaux, il nous présente en 180 secondes l’objet de sa thèse et nous explique à quel point le retour des capteurs sensoriels de position (par conséquent des capteurs proprioceptifs) est essentiel pour réaliser des gestes précis et coordonnés.

« Des gestes précis et coordonnés », n’est-ce pas là ce qui fait défaut aux personnes dyspraxiques ? Et pourtant, en France (car ce n’est pas le cas à l’international), la recherche continue d’ignorer, pour ne pas dire mépriser, le rôle que pourrait avoir la proprioception dans ce handicap.

Pour ma part, je suis toujours sidérée par l’écart existant entre les connaissances des chercheurs qui s’intéressent à la rééducation de patients dont un membre est lésé,  pour lesquels le rôle de la proprioception est largement pris en compte, et les certitudes des spécialistes de la dyspraxie pour lesquels tout se passe dans le cerveau. Comment deux mondes de la recherche, si proches, peuvent-il s’ignorer à ce point ?

Je vous laisse donc écouter Matthieu Guemann vous expliquer l’importance du retour des capteurs sensoriels de position dans la réalisation du mouvement :

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Vision et Attention visuelle

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Fovea

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Nous imaginons tous qu’il suffit que nos yeux se posent sur le monde, tels une caméra, pour nous faire une représentation exacte de ce qui nous entoure. Mais, bien voir met en jeu des mécanismes beaucoup plus complexes !

Dans une publication de 2005, le Dr Quercia pointait déjà l’importance d’une petite structure du cerveau nommée colliculus supérieur, où arrivent, entre autres, les données proprioceptives des muscles oculomoteurs (le cerveau connaît ainsi la position de nos globes oculaires dans leur orbite et peut les diriger vers leur cible). Il décrivait cette structure comme la « centrale » qui contrôle la direction des saccades oculaires en fonction de la représentation de l’espace environnant .

Pour aller plus loin, je vous propose donc un article de 2014 de la Revue Médecine/Sciences qui décrit le colliculus supérieur comme une structure clé dans la sélection visuelle. Il est d’un niveau un peu ardu, j’ai néanmoins sélectionné quelques passages que j’ai trouvés vraiment intéressants. En effet, il explique  un aspect totalement méconnu de la vision de la plupart des gens (et qui entre en jeu dans les troubles perceptifs de la personne dysproprioceptive ;) ) :

 

« Notre système visuel dispose d’une capacité limitée de traitement de l’information et, pour être efficace, il doit donc allouer ses ressources en priorité aux éléments les plus importants de l’environnement. Les principaux centres nerveux qui contrôlent ce mécanisme d’allocation, appelé attention visuelle, ont été localisés au sein du cortex cérébral. Dans cette revue, nous décrivons l’existence d’un autre centre de contrôle attentionnel, situé au sein du tronc cérébral, à savoir le colliculus supérieur (CS). Celui-ci exercerait son influence sur les processus de sélection visuelle en court-circuitant le cortex visuel.
[...]
Ce déficit marquant met en évidence le rôle crucial d’un aspect de notre vision qui passe d’ordinaire inaperçu : l’attention visuelle (ou sélection, ou orientation visuelle). En fait, nous avons tendance à imaginer que notre système visuel fonctionne comme une caméra, enregistrant en détails tout ce qui se passe autour de nous. En réalité, si notre système visuel devait être comparé à une caméra, 99 % de l’image qu’elle enregistre seraient flous. En effet, en raison notamment de l’inhomogénéité de la densité des photorécepteurs de la rétine, nous percevons de façon nette seulement la partie centrale de notre champ visuel, qui s’étend sur quelques degrés d’angle (un degré correspond plus ou moins à la largeur d’un doigt porté à bout de bras) . Pour compenser cette limitation, nous réalisons en permanence des mouvements des yeux qui permettent de placer les éléments importants de notre environnement à l’intérieur de cette portion nette du champ visuel. On appelle ce processus l’attention manifeste (overt attention). On comprend donc que notre système visuel doit faire preuve d’ingéniosité pour parvenir à construire une image qui soit « en apparence » complète, nette et stable alors qu’elle est en réalité partielle, floue et en mouvement constant. On comprend également à quel point les mécanismes qui décident où l’attention manifeste doit se porter sont un élément absolument fondamental de notre vision.

 

Par ailleurs, il semble que l’inhomogénéité de la résolution spatiale de la rétine ne soit pas le seul élément qui limite la qualité de notre vision. En effet, même sans déplacer les yeux, nous pouvons allouer des ressources visuelles à certains éléments de notre environnement plutôt qu’à d’autres. Ce processus s’appelle l’attention non mani-feste (covert attention). Par exemple, nous pouvons maintenir notre regard sur la route devant nous tout en « déplaçant notre attention » sur un autre véhicule qui nous dépasse. Dans ce cas, nous pourrons identifier avec plus de précision la nature et la vitesse du véhicule, mais nous serons moins à même de remarquer d’autres faits susceptibles de survenir ailleurs sur la route. Cela signifie qu’au-delà de la résolution spatiale de la rétine, certaines ressources cérébrales sont disponibles en quantité limitée et qu’il existe des processus au sein du cerveau qui permettent de contrôler où ces ressources doivent être allouées .

[...]

Conclusion
Les découvertes passées et récentes concourent à présenter le CS comme une structure clé dans la sélection visuelle, manifeste et non manifeste. Il semble que le CS exerce cette fonction via des mécanismes qui ne transitent pas par le cortex, suggérant que deux circuits attentionnels fonctionnent en parallèle au niveau cortical et sous-cortical. Les rôles spécifiques de ces deux circuits restent inconnus, mais on peut émettre l’hypothèse selon laquelle le réseau cortical serait plus spécifiquement impliqué dans les aspects cognitifs plus complexes de la sélection visuelle, comme par exemple la coordination avec l’action en cours, ou en fonction du contexte visuel environnant. Par opposition, le réseau sous-cortical serait, lui, important pour l’allocation automatique de l’attention vers les stimulus périphériques saillants, ou serait mis en jeu au cours de tâches répétitives, ou encore au cours d’apprentissages instrumentaux par renforcement.»

 

L’article dans son intégralité :

 Le colliculus supérieur-Centre sous-cortical de la sélection visuelle

 

Il est intéressant de noter que dans sa publication de 2005, le Dr Quercia écrivait déjà :

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On estime qu’à ce niveau existe aussi, après capture par le système optique accessoire, une véritable représentation du monde extérieur qui permet au colliculus de contrôler les mouvements oculaires et corporels jusqu’à permettre à la fovéa de fixer le sujet intéressant.

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La fovéa est la zone de la rétine où la vision des détails est la plus  précise, celle qui nous permet d’avoir une portion nette du champ visuel. Et pour lui permettre de fixer le sujet intéressant, nous utilisons nos muscles oculomoteur. :)

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Un certain chercheur , qui fait une analyse critique des publications du Dr Quercia (je ne donnerai pas le lien pour ne pas générer de flux sur sur son blog), ne voit pas le lien direct entre ses travaux sur différents aspects de l’attention visuelle des enfants dyslexiques et la posturologie :

Cet article explore différents aspects de l’attention visuelle chez les enfants dyslexiques, et contribue de manière intéressante à ce secteur de la littérature scientifique. [...] En tout état de cause, cet article n’a pas de lien direct avec la posturologie.

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Il semblerait pourtant qu’il y ait bien un lien entre la proprioception des muscles oculomoteurs,  le colliculus supérieur et l’attention visuelle ! Et les prismes du traitement proprioceptif prennent en charge la proprioception des muscles oculomoteurs. Encore faut-il chercher à comprendre les mécanismes en jeu derrière la posture anormale du sujet dysproprioceptif et le mode d’action du traitement proprioceptif …

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Et pour finir, je vous propose de tester à nouveau votre attention visuelle !

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Note : Dans un article consacré à son dernier livre, le neuroscientifique Stanislas Dehaene explique que l’attention est un des piliers de l’apprentissage (encore faut-il que le cerveau reçoive des informations proprioceptives correctes pour la diriger correctement ;) ). Extrait :

1. L’attention 

Imaginez que vous arriviez à l’aéroport juste à temps pour prendre un avion. Tout, dans votre comportement, met en évidence la concentration de votre attention. L’esprit en alerte, vous recherchez le panneau des départs, sans vous laisser distraire par le flot de passagers, puis vous identifiez la ligne qui indique votre vol. Des publicités criardes vous interpellent, mais vous ne les voyez même pas : vous vous dirigez en droite ligne vers le guichet d’enregistrement. Soudain, vous vous retournez, car un ami vient de prononcer votre prénom : ce message, jugé prioritaire par votre cerveau, s’empare de votre attention et envahit votre conscience… vous faisant oublier le numéro du guichet. Telles sont quelques-unes des fonctions clefs de l’attention : éveil et alerte, sélection et distraction, orientation et filtrage. En sciences cognitives, on appelle « attention » l’ensemble des mécanismes par lesquels notre cerveau sélectionne une information, l’amplifie, la canalise et l’approfondit. Ce sont des mécanismes anciens dans l’évolution : le chien qui oriente ses oreilles, la souris qui se fige à l’écoute d’un craquement déploient des circuits attentionnels très proches des nôtres [...]

Faire attention, c’est donc sélectionner – et, en conséquence, prendre le risque d’être aveugle à ce que nous choisissons de ne pas voir. Aveugles, vraiment ? Le terme n’est pas trop fort : une expérience célèbre, celle du gorille invisible, illustre à merveille la cécité totale que cause l’inattention. Dans cette expérience, on vous demande de regarder un petit film où des joueurs de basket, en blanc et en noir, se font des passes. Vous devez compter le nombre de passes de l’équipe blanche. Rien de plus facile, pensez vous – et de fait, trente secondes plus tard, vous donnez triomphalement le bon compte. « Oui, mais… et le gorille ? » vous demande l’expérimentateur. « Le gorille ? Quel gorille ? » On rembobine le film et, à votre stupéfaction, vous découvrez qu’un acteur, déguisé en gorille, vient de traverser toute la scène en se frappant la poitrine. Impossible de le manquer, et d’ailleurs on peut prouver que vos yeux se sont bien posés sur lui. Si vous ne l’avez pas vu, c’est que, concentré sur les joueurs de l’équipe blanche, vous étiez en train d’inhiber les personnages en noir… gorille compris ! Obsédé par la tâche de comptage, votre espace de travail mental était incapable de prendre conscience de cet incongru quadrumane. L’expérience du gorille est une découverte fondamentale des sciences cognitives, maintes fois répliquée : le simple fait de focaliser son attention sur un objet de pensée rend aveugle à d’autres stimulations. [...] 

L’expérience du gorille mérite vraiment d’être connue de tous, et particulièrement des parents et des enseignants. En effet, quand nous enseignons, nous avons tendance à oublier ce que c’est que d’être ignorant. Nous pensons que ce que nous voyons, tout le monde peut le voir. Et nous ne comprenons donc pas qu’un enfant puisse, sans aucune mauvaise volonté, ne pas voir, au sens le plus littéral du terme, ce qu’on cherche à lui enseigner. Or l’expérience est claire : s’il ne comprend pas à quoi il doit faire attention, il ne le voit pas, et ce qu’il ne voit pas, il ne peut pas l’apprendre.

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Archives pour la catégorie Le coin du chercheur

Foetus et proprioception

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bébé in utéro

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J’avais déjà partagé avec vous un article montrant que le rôle de la proprioception débutait déjà in-utéro.

Je vous propose maintenant cette vidéo qui rapporte les résultats d’une étude sur les fœtus et qui a montré que ceux-ci seraient plus attirés par les stimuli visuels rappelant un visage (étude qui doit encore être répliquée). Ce que, pour ma part, je trouve aussi intéressant, c’est de voir que le fœtus est déjà capable d’orienter sa tête et ses yeux en direction d’un stimulus visuel au troisième trimestre de la grossesse. Bref, que son système proprioceptif est déjà pré-câblé, s’il n’est déjà opérationnel !

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Processus Cérébral pour Apprendre à Lire

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cerveau livre

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Je vous propose de lire un article très intéressant du blog « Le cerveau de l’enfant et de l’adolescent« , qui reprends les données scientifiques actuelles sur l’apprentissage de la lecture (dont certaines déjà partagées ici), en montrant que celui-ci entraîne une réorganisation complète du cerveau.  En effet, à l’origine, il n’existe pas de zone de la lecture dans le cerveau, la « boîte aux lettres » de la reconnaissance visuelles des mots apparaît sous l’effet de l’apprentissage en « recyclant » des zones qui étaient au départ dédiées à la reconnaissance des visages. Cependant,  un passage de cet article m’interpelle plus particulièrement car il s’intéresse à la transformation profonde que subit le cerveau lors de l’apprentissage de la lecture, en expliquant qu’elle va beaucoup plus loin que des changements dans la couche externe du cortex. Je vous propose donc un extrait de ce billet dont je vous conseille de lire l’intégralité:

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cerveau apprend à lire

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Selon des chercheurs allemands de l’Institut Max Planck pour la psycholinguistique et le Max Planck pour la cognition humaine et les sciences du cerveau, avec des scientifiques indiens du Lucknow Biomedical Research Center et de l’Université d’Hyderabad, dans une étude publiée dans la revue Science Advances de mai 2017, la lecture est un énorme défi pour le cerveau et ses effets sont incroyables, au point de pouvoir le façonner et le transformer profondément, même lorsque nous sommes adultes.

Lire est une capacité tellement nouvelle dans notre histoire évolutive qu’elle ne peut pas être “enregistrée” dans les gènes. Quand nous apprenons à le faire, le cerveau doit passer par une sorte de “recyclage”. Les zones destinées à la reconnaissance d’objets complexes, tels que des visages, doivent participer à la traduction des lettres. Et certaines régions de notre système visuel deviennent des “interfaces” entre ce que l’œil voit et le langage.
Le fait est que, jusqu’à présent, les scientifiques ont supposé que ces changements étaient limités à la couche externe du cerveau, le cortex, qui s’adapte rapidement aux nouveaux défis. Mais il s’avère que la transformation qui amène à ouvrir un livre et à le comprendre va beaucoup plus loin.
Les chercheurs ont découvert que lorsqu’un adulte apprend à lire, le cerveau subit une réorganisation qui s’étend jusqu’aux structures profondes du thalamus et du tronc cérébral.
Ils ont observé que les colliculus dits supérieurs, une partie du tronc cérébral, et les pulvinar, situés dans le thalamus, adaptent leur activité à celle du cortex visuel. Ces structures profondes aident notre cortex visuel à filtrer les informations importantes, avant même que nous les percevions consciemment. Fait intéressant, plus les signaux entre les deux régions du cerveau sont synchronisés, meilleures seront les capacités de lecture. Ils croient que ces systèmes cérébraux raffinent leur communication de plus en plus à mesure que les élèves deviennent de plus en plus compétents en lecture. Cela pourrait expliquer pourquoi les lecteurs expérimentés se déplacent plus efficacement à travers un texte.
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Lumière sur la dyslexie
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Selon les chercheurs, les impressionnants résultats d’apprentissage des volontaires ne sont pas seulement porteurs d’espoir pour les adultes analphabètes, ils mettent également en lumière la cause possible des troubles de la lecture comme la dyslexie, qu’ils croient être due à des dysfonctionnements dans le thalamus, une partie du cerveau qui a été modifiée dans l’expérience avec seulement quelques mois de formation en lecture.
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L’article dans son intégralité :
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Il ne vous aura pas échappé que les structures profondes dont parle cet article sont impliquées dans le traitement des informations proprioceptives, et notamment le colliculus supérieur dont le Dr Quercia soulignait déjà l’implication probable dans la dyslexie dans une publication de 2005 (et dont on sait maintenant qu’il est aussi impliqué dans le TDA/H).
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Allez, encore un effort, on y arrive !
Pièce après pièce, la recherche commence à démontrer les intuitions géniales de médecins précurseurs. :)
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Note : Lire l’ article original de la revue Science Advances  : Learning to read alters cortico-subcortical cross-talk in the visual system of illiterates

Le sourire, l’émotion qui s’entend

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Sourire-Ircam

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L’importance de la proprioception, en ce qui concerne le mouvement, est aujourd’hui  largement admise (sauf dans l’univers de la dyspraxie en France ;) ), mais la recherche commence à démontrer que la proprioception joue des rôles plus subtils qui nous affectent de façon surprenante. Nous avons déjà vu que la proprioception semble jouer un rôle dans la perception des émotions, que ce soit les nôtres, ou la compréhension que nous avons de celles des autres au travers du système miroir.

Voici une nouvelle étude qui montre encore l’interconnexion des systèmes visuel, auditif et moteur. Nous sommes là au cœur de la boucle perception-action, et certainement au cœur du rôle du nerf Tri jumeaux. En effet, le nerf Trijumeau est ainsi appelé car il se compose de trois branches qui irradient la face et la bouche : deux branches sensitives (ophtalmique et maxillaire) et une branche sensitivomotrice (mandibulaire). Mais il possède également des ramifications avec les yeux (proprioception des muscles oculomoteurs) et les oreilles (tenseur du tympan). Au niveau du cerveau, des neurones dits multisensoriels traitent à la fois les informations du champ auditif, visuel et proprioceptif. De ce fait, le nerf Trijumeau met en lien la bouche, les yeux et les oreilles créant une même unité sensorielle : parler, voir et entendre sont liés.

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Je vous propose donc un extrait de cet article de Sciences et Avenir :

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« Un sourire, cela s’entend. » Ce poncif du démarchage téléphonique n’a en fait pas souvent été étudié scientifiquement, les émotions étant surtout scrutées par le biais des expressions du visage et des réactions faciales. Or, deux chercheurs de l’Institut de recherche et coordination acoustique musique (Ircam) et du CNRS viennent de montrer, dans un article publié fin juillet 2018 dans Current Biology, qu’il existe un signal acoustique propre au sourire, au point qu’un auditeur peut y réagir inconsciemment, sans avoir accès aux émotions faciales correspondantes.

[...]

Les chercheurs ont fait écouter ces voix à trente-cinq personnes volontaires mais ignorant, bien sûr, que l’étude portait sur le sourire. Croyant participer à une expérience en électromyographie (étude des muscles et des nerfs), ils ont été équipés de capteurs sur les zygomatiques et le muscle corrugateur du sourcil (celui qui permet de froncer les sourcils). L’idée étant de pouvoir capter même d’infimes mouvements musculaires, imperceptibles à l’œil nu ou pour une caméra. « En plus, du maquillage ou de la barbe pouvait parasiter une captation visuelle ». Il a ensuite été demandé aux participants de juger positivement ou négativement les sons qu’ils entendaient et de dire si les phrases étaient prononcées avec ou sans sourire.

Au final, 63% des participants ont donné un jugement positif aux phrases avec « effet sourire » mais les chercheurs se sont aussi aperçus que, pendant l’écoute, leurs muscles suivaient le mouvement de l’effet algorithmique appliqué aux voix, par une sorte d’imitation. Ils sourient, ou cessent de sourire, en même temps que la voix entendu

[...]

D’un point de vue plus fondamental, elle ouvre des pistes sur les aspects inconscients du mécanisme du sourire et sur la combinaison entre signaux audios et visuels.

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Voir l’intégralité de l’article sur le site de Sciences et Avenir : Le sourire, l’émotion qui s’entend

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L’article original, en anglais, dans la revue Current Biology est  très intéressant, il fait directement le lien entre cette étude et la boucle perception-action. Je vous en ai traduit quelques passages, dans la mesure de ma compréhension de celui-ci. N’hésitez pas à aller lire l’article original : Auditory smiles trigger unconscious facial imitation

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Arias.F1

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Les sourires, produits par la contraction bilatérale des principaux muscles zygomatiques, sont l’une des expressions les plus puissantes d’affect positif et d’affiliation, et l’une des premières à se développer [1]. La boucle perception-action responsable de l’imitation rapide et spontanée d’un sourire est considérée comme une composante essentielle de la cognition sociale [2]. Chez l’homme, l’interaction sociale est extrêmement vocale et les indices visuels d’un visage souriant coexistent avec des changements articulatoires audibles sur la voix parlée [3]. Pourtant, on sait très peu de choses sur la manière dont ces «sourires auditifs» sont traités et réagissent. Nous avons développé une technique de transformation de la voix qui simule de manière sélective la signature spectrale de la phonation avec des lèvres étirées. même quand ils ne les ont pas détectés consciemment.

[...]

Le mimétisme, la prédisposition à refléter l’expression faciale d’un partenaire social et une base plausible pour la capacité humaine d’empathie, a été presque exclusivement étudiée en tant que processus visuo-moteur [2]. En utilisant le discours expressif, il était jusqu’à présent difficile d’exclure que de telles réactions, lorsqu’elles étaient observées, ne suivaient pas simplement l’appréciation par les participants de la signification sociale ou émotionnelle des stimuli [5]. Ici, nous avons introduit une technique sélective unique pour contrôler les signaux liés au sourire lors du discours et montrer que ces signaux déclenchent une réaction motrice même lorsque les sourires ne sont pas consciemment reconnus. Ces résultats étendent significativement les travaux antérieurs sur la vision montrant que la conscience d’un stimulus n’est pas nécessaire pour les réactions faciales [6] en établissant que, même lorsque les stimuli sont présentés consciemment et évalués explicitement, des aspects importants de la cognition sociale auditive peuvent encore opérer à un niveau inconscient.

[...]

Les processus sous-jacents à ces réactions inconscientes peuvent inclure des systèmes auto-articulatoires automatiques également actifs pour la compréhension lexicale [7], des systèmes prémoteurs se préparant à des gestes faciaux réactifs [...] Ces résultats montrent que la connaissance des sourires n’est pas aussi profondément enracinée dans le traitement visuel qu’on le croyait auparavant. Au-delà des sourires, ils soulignent que les caractéristiques oro-labiales des expressions faciales [10] jouent un rôle important et négligé dans la manière dont les émotions sont signalées vocalement.

 

Bien respirer pour un cerveau plus efficace

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position allongée

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Un des éléments essentiel du traitement proprioceptif est constitué d’exercices respiratoires, centrés sur le retour à une respiration physiologique afin de supprimer les phénomènes nocturnes apnéiques (responsables de troubles attentionnels, de faiblesse de la mémorisation et de fatigue chronique). Cette rééducation est auto-apprise et journalière. Malheureusement, les familles ont trop souvent tendance à « oublier » cette partie du traitement, n’en comprenant pas bien la portée.

J’ai donc trouvé intéressant l’article suivant, qui montre que bien respirer rend le cerveau plus efficace, en voici un extrait :

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Une équipe irlandaise (Trinity College Dublin) a réalisé une expérience très instructive. Des volontaires ont passé des tests sollicitant fortement l’attention. Il s’avère que les participants qui les ont le mieux réussis sont ceux qui présentaient le meilleur contrôle respiratoire. [...]

Les chercheurs ont exploré plus avant, et ils ont pu déterminer que la respiration influençait l’activité du locus coeruleus, une petite région (noyau) du tronc cérébral. Ce locus coeruleus libère une grande quantité de noradrénaline, un neurotransmetteur notamment impliqué dans l’attention sélective et la vigilance. Cette zone est étroitement liée au néocortex cérébral, déterminant dans les processus d’attention et d’éveil.

Les auteurs considèrent que la régulation de la respiration peut permettre d’optimiser le fonctionnement du locus coeruleus, avec un effet positif sur l’attention et la concentration, et peut-être d’autres fonctions cognitives (apprentissage, mémoire…). Une piste pour la prise en charge des troubles de l’attention (TDA/H) et de l’altération des facultés cognitives ?

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L’article dans son intégralité :

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Pour rappel, une petite vidéo expliquant comment effectuer ces exercices respiratoires :

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Note : Rappelons qu’un déséquilibre en noradrénaline est impliqué dans le TDA/H.

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La plasticité cérébrale, clé de l’apprentissage

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cerveau et neurones

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Voici un nouvel article sur la plasticité cérébrale de Catherine Vidal, neurobiologiste et directrice de recherche à l’institut Pasteur (Article publié dans « Traces de ChanGements n°234 (janvier-février 2018), la revue de ChanGements pour l’égalité (CGé).)

Décidément, je trouve toujours ses interventions intéressantes et tellement en phase avec l’objet de ce blog ! :)

En voici un extrait :

L’imagerie cérébrale de l’apprentissage

Grâce à l’IRM, on peut désormais voir le cerveau se modifier en fonction de l’apprentissage et de l’expérience vécue. Par exemple, dans le cerveau de musiciens, on observe des modifications du cortex cérébral liées à la pratique de leur instrument. Des expériences ont été réalisées chez des pianistes professionnels qui avaient commencé le piano à l’âge de six ans. L’IRM a révélé un épaississement du cortex dans les zones spécialisées dans la motricité des mains et l’audition. Ce phénomène est dû à la fabrication de connexions supplémentaires entre les neurones. Un point fondamental de cette étude est que les modifications cérébrales sont proportionnelles au temps consacré à la pratique du piano pendant l’enfance. Ce résultat montre l’impact majeur de l’apprentissage sur la construction du cerveau des enfants dont les capacités de plasticité sont particulièrement prononcées.

La plasticité cérébrale est à l’œuvre également pendant la vie d’adulte. Une étude par IRM chez des chauffeurs de taxi a montré que les zones du cerveau qui contrôlent la représentation de l’espace sont plus développées, et ce proportionnellement au nombre d’années d’expérience de la conduite du taxi. L’apprentissage de notions abstraites peut aussi entrainer des modifications cérébrales. Chez des mathématiciens professionnels, on trouve un épaississement des régions impliquées dans le calcul et la représentation géométrique. Un autre exemple éloquent de plasticité cérébrale a été décrit chez des sujets qui apprennent à jongler avec trois balles. Après trois mois de pratique, l’IRM montre un épaississement des régions spécialisées dans la vision et la coordination des mouvements des bras et des mains. Et, si l’entrainement cesse, les zones précédemment épaissies rétrécissent. Ainsi, la plasticité cérébrale se traduit non seulement par la mobilisation accrue de régions du cortex pour assurer une nouvelle fonction, mais aussi par des capacités de réversibilité quand la fonction n’est plus sollicitée.

[...]

Voir le cerveau penser : mythe et réalité

Un apport majeur de l’IRM est d’avoir démontré comment l’expérience vécue modifie à la fois la structure et le fonctionnement du cerveau. Cette notion est fondamentale à considérer pour éviter de tomber dans le piège de certaines interprétations hâtives. Voir des particularités anatomiques dans un cerveau ne signifie pas qu’elles y sont inscrites depuis la naissance ni qu’elles y resteront gravées.

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L’article, très intéressant, à lire dans son intégralité :

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Il n’y a pas à tortiller, Catherine Vidal est très en phase avec ce que disent deux chercheurs dans une publication récente de la revue Brain Sciences,« Is Dyslexia a Brain Disorder ? :) . Un cerveau différent n’implique donc pas forcément un dysfonctionnement cérébral !

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Notes : Vous pouvez aussi lire un autre article très intéressant de Catherine Vidal, sur le site de l’INSERM : Neuroéthique : l’humain n’est pas réductible à son cerveau

Comment notre cerveau décide-t-il de fuir en cas de menace ?

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colliculus
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Je vous ai déjà parlé du colliculus supérieur, cette zone du cerveau qui est la « centrale » contrôlant la direction des saccades oculaires en fonction de la représentation que nous avons de l’espace environnant (nous avons d’ailleurs vu que le colliculus est impliqué dans le TDA/H).
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Les influx nerveux qui proviennent de la rétine suivent au moins deux trajets différents en parallèle. L’un de ces trajets gagne le cortex visuel du cerveau, celui qui est impliqué dans la vision consciente et l’autre gagne une petite région, une région plus ancienne en terme d’évolution du vivant appelée colliculus. Chez les poissons et les oiseaux, c’est la principale structure du cerveau qui est activées par la rétine. Chez les mammifères et les primates, c’est le cortex visuel qui est principalement impliqué dans la vision.
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Le colliculus supérieur est une structure primaire d’analyse multi-sensorielle, c’est le lieu où se rencontrent les données sensitives de la proprioception des muscles oculomoteurs (information sur la position des globes oculaires dans leur orbite = localisation spatiale visuelle), les données sensorielles de la voie visuelle accessoire (rétine périphérique=perception du mouvement) et du cortex visuel (information visuelle), mais aussi des informations somato-sensorielles (toucher, proprioception) et auditives. Il y a dans le colliculus supérieur des cellules qui réagissent à la localisation spatiale, à l’audition, la vision, la proprioception et les neurophysiologistes ont démontré qu’une information sensorielle est mieux codée si le sujet la localise correctement dans l’espace : si les informations sensorielles sont congruentes, la réponse du neurone est supérieure.
 
J’ai donc trouvé très intéressant cet article de Libération, qui nous montre le rôle essentiel du colliculus dans la décision de prendre la fuite face à une menace (système très archaïque, il s’agit d’assurer la survie):
Lorsque nous sommes face à une situation menaçante, notre premier réflexe est d’évaluer le danger puis de décider ou non de prendre la fuite. Mais comment notre cerveau prend-il cette décision ? Comment arrive-t-il à évaluer le niveau d’une menace ? Une équipe de chercheurs anglais est parvenue à répondre à ces questions. Publiés dans la revue Nature, leurs résultats pourraient être très utiles pour comprendre certains troubles du comportement humain. [...]
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Certaines personnes atteintes de stress post-traumatique ou souffrant de phobie sociale se sentent menacées en toutes circonstances, comme si leur cerveau n’était pas capable d’évaluer si une situation est vraiment dangereuse et de prendre la bonne décision quant à une fuite.[...]

Les chercheurs ont identifié deux régions, situées à la base du cerveau, ayant un rôle crucial dans la décision de prendre la fuite : le colliculus supérieur et la substance grise périaqueducale. Plus précisément, c’est la connexion entre ces deux régions qui va déclencher la fuite.

Explication : un évènement menaçant est capté par l’œil. Les neurones de la rétine transfèrent l’information aux neurones du colliculus supérieur. Ces neurones font alors appel à leur propre mémoire et analysent la situation. [...]

Si la situation est dangereuse, l’activité neuronale dans le colliculus supérieur augmente. Passé un certain seuil d’activité, la connexion avec la substance grise périaqueducale s’établit et le cerveau prend alors la décision de fuir. En revanche, si l’activité n’est pas assez importante dans le colliculus supérieur, la connexion ne se fait pas et il n’y a pas de fuite.

«On peut dire que les neurones du colliculus supérieur prennent la décision et que les neurones de la substance grise périaqueducale l’exécutent», résume Henrique Sequeira, professeur de neurosciences à l’université des sciences et technologies Lille 1.

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L’article dans son intégralité :  Comment notre cerveau décide-t-il de fuir en cas de menace ?

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Je trouve les résultats de cette étude très intéressants et parfaitement en phase avec les travaux du Dr Quercia (notamment avec le symptôme de l’inconfort dans la foule). Un nombre trop important d’erreurs causées par un dysfonctionnement proprioceptif est à l’origine d’une incohérence entre les différentes informations sensorielles qui parviennent au colliculus. Dès lors, celui-ci peut-il analyser sereinement la situation ?

En tout cas, cet article me parle, à moi qui suit dysperceptive dysproprioceptive, à moi qui doit lutter très fréquemment contre ce sentiment d’angoisse inexpliqué : dans la foule, quand il y a ne nombreuses voitures en mouvement autour de moi, face à une situation nouvelle dont je ne maîtrise pas tous les aspects, etc. (Même si je sais le cacher et donner l’illusion que tout va bien ;) )

 

Etre aveugle et percevoir le mouvement

 

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Etre aveugle et percevoir le mouvement dans Le coin du chercheur 7375575

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Pour beaucoup de personnes, et même de nombreux ophtalmologistes, bien voir est avant tout un question d’acuité visuelle qui est l’expression de la qualité de la vision centrale. Mais percevoir correctement notre monde est un phénomène beaucoup plus complexe, qui implique un traitement correct par le cerveau de toutes les informations visuelles, dont celles qui proviennent de la rétine périphérique (système magnocellulaire sensible aux variations de contraste et aux mouvements)

J’ai trouvé très intéressant cet article de Sciences et Avenir qui décrit le cas d’une femme atteinte d’un cas exceptionnel et rare de cécité, et qui est capable de percevoir le mouvement (Nda : information proprioceptive provenant de la rétine périphérique). Si le cortex visuel primaire du cerveau (responsable de la vision) de cette femme a été endommagé par son AVC, celui du traitement du mouvement n’a pas été touché.

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Extrait :

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Milena Channing est une américaine de 43 ans devenue définitivement aveugle à la suite d’un accident vasculaire cérébral (AVC) en 2000 alors qu’elle n’avait que 29 ans.

Pourtant, très vite, elle se met à percevoir d’étranges apparitions. Malgré sa cécité avérée par les médecins, elle dit voir certaines choses comme la pluie qui tombe ou la fumée s’élevant au-dessus de sa tasse de café. Perturbée par ses « visions » elle retourne se faire examiner par les médecins.

Vous êtes aveugle, c’est tout

Après lui avoir fait passer un scanner, ses docteurs sont formels : l’AVC avait entièrement détruit son cortex visuel primaire, « la porte d’entrée » des informations visuelles dans le cerveau. Pour eux le verdict est sans appel:  »Vous êtes aveugle et c’est tout. »

Souffrait-elle donc d’hallucinations ? Elle n’y croit pas et va chercher d’autres avis. Après avoir vu plusieurs médecins, elle en trouve finalement un qui la croit. Le Dr Gordon Dutton, un ophtalmologiste exerçant à Glasgow (Ecosse) se souvient en effet de l’histoire d’un soldat de la 1re guerre mondiale qui, après avoir reçu une balle dans la tête, ne pouvait percevoir que les choses en mouvements. Il souffrait du phénomène de Riddoch.

À travers le mouvement, les formes lui apparaissent

Le phénomène de Riddoch est une affection souvent causée par des lésions dans le lobe occipital qui limite voire détruise la capacité de la victime à distinguer les objets. Il correspond à la capacité pour un sujet aveugle de percevoir un objet quand celui-ci est en mouvement, alors qu’il ne voit rien quand l’objet est stationnaire. Le regard est attiré par cette stimulation visuelle à laquelle il se fixe.

Les objets en mouvement ne sont pas perçus en détail ou comme ayant des couleurs. Mais leur forme générale peut être vue sous la forme d’une ombre ou de ses contours. C’est précisément ce qui est arrivé de Milena Channing. Et ce qui est présenté dans la vidéo ci-dessous :

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Image de prévisualisation YouTube

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L’article dans son intégralité :

Que voit cette femme aveugle qui perçoit le mouvement ?

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Dans un autre article de Sciences et avenir, on en apprend plus sur le cas de Milena :

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Extrait :

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La lésion cérébrale touche les lobes occipitaux et affecte en particulière le cortex visuel primaire (ou aire V1), la région qui intègre l’information visuelle. Pour comprendre comment le cerveau de Milena s’est adapté à cette condition et comment il réagit aux stimuli visuels, les chercheurs ont soumis la patiente à plusieurs tests. Ils lui ont montré des objets et des échiquiers en mouvement et ils ont surveillé l’activité cérébrale grâce à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fIRM).

De cette façon, ils ont observé que devant un objet en mouvement s’active, dans le cerveau de Milena, la région MT***, située dans le lobe temporal et dédiée à l’analyse de l’information sur le mouvement et la profondeur. Cette région lui permet également d’identifier la direction dans laquelle l’objet se déplace. Les chercheurs n’ont pas pu déterminer par quelle voie l’information arrive dans la région MT. Il s’agit peut-être des voies sous-corticales ou d’informations provenant de régions du cortex visuel qui ont été épargnées par l’AVC.

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L’article dans son intégralité :

Le cas de la patiente aveugle qui voit des objets en mouvement

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Dans la vidéo suivante (en anglais) qui expose le cas de Miléna, une chercheuse explique que son cas montre que la vision n’est pas une chose de type tout ou rien, et qu’il y a plusieurs aspects de la vision.

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Image de prévisualisation YouTube

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A l’inverse du cas de Miléna, il existe des personnes qui sont devenues incapables de percevoir le mouvement, comme on peut le voir dans cet article :

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En 1983, Joseph Zihl et ses collaborateurs ont publié à Munich un article consacré à une femme de 43 ans qui était devenue totalement incapable de percevoir les mouvements à la suite d’un accident vasculaire cérébral qui avait lésé les deux côtés de son cortex extrastrié impliqué dans la reconnaissance du mouvement (aire V5 / Nda = aire MT). Cette patiente souffrait donc de l’étrange syndrome de la cécité au mouvement (ou akinétopsie) qui se manifeste par des « arrêts sur image » de plusieurs secondes tout au long desquels elle ne perçoit qu’une image immobile en perdant toute conscience visuelle des mouvements dans son environnement. Traverser une rue était par exemple fort périlleux pour cette patiente puisqu’une voiture qu’elle avait vue « arrêtée » à une grande distance de l’endroit où elle était pouvait se retrouver tout près d’elle après qu’elle eut commencé à traverser. Se verser un verre d’eau pouvait être tout aussi problématique puisqu’elle voyait l’eau qui coule comme gelée et qu’elle comprenait qu’elle en avait trop versée quand elle découvrait soudain l’eau répandue sur la table.

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Note 1 : Pour aller plus loin, vous pouvez lire cet article de Mireille Ranc, enseignante de SVT, Lycée E Quinet, Bourg en Bresse, 2006. Relecture François Vital-Durand, INSERM Lyon-Bron sur les : Différentes voies visuelles

Note *** : Voir aussi cet article où il est question de l’aire MT :

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L’aire V5 (aussi appelée MT) semble contribuer de façon importante à la perception du mouvement. Cette région reçoit des projections des aires V2,V2 ainsi que la couche IV-B de l’aire visuelle primaire (V1). Il est important de noter que cette couche IV-B fait justement partie du canal magnocellulaire impliqué dans l’analyse du déplacement des objets.

 

Le cortex moteur aide à mieux entendre

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Cerveau audition

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La perception et l’action sont intimement liées chez l’humain. De manière constante et le plus souvent inconsciente, nous percevons pour agir et nous agissons pour percevoir. Lorsque nous saisissons un objet, nous ajustons la trajectoire de notre main en fonction de ce que nous voyons et nous déplaçons notre tête pour mieux voir ou entendre, par exemple. Ce couplage joue un rôle essentiel dans nos interactions avec le monde.

Dans ce couplage perception/action  la proprioception joue un rôle fondamental dans la manière dont notre cerveau gère les informations venant de nos autres sens. Le Pr JP Roll (CNRS) considère la proprioception comme « le  sens premier, celui qui donne du sens aux autres sens » :

 

« Comment pourrions-nous localiser une cible visuelle dans l’espace sans que le système nerveux soit précisément informé du lieu où se trouve le corps et notamment l’œil ? »  

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En effet, la proprioception ne fonctionne pas indépendamment, mais en connexion avec les autres organes des sens et influence fortement leur travail en donnant constamment au cerveau l’indication de leur place respective dans le corps. Nos oreilles ne sont pas orientables, pour écouter en direction d’un son nous devons tourner la tête et les capteurs proprioceptifs des muscles du cou informent le cerveau de l’orientation de notre tête. De la même manière, le cerveau est informé de la direction de notre regard par le biais des muscles du cou, mais aussi grâce aux muscles oculomoteurs qui le renseignent sur la position des globes oculaires dans leur orbite. La proprioception permet de localiser les informations visuelles et auditives et joue ainsi un rôle important dans la manière dont le cerveau va traiter ces informations.

 

Nous savons aussi que notre cerveau est en permanence « bombardé » d’informations sensorielles : ouïe, vue, toucher, odorat, proprioception, douleur, chaleur, etc. Il ne peut toutes les traiter et seules arrivent à notre conscience celles qui sont utiles à ses objectifs. Il génère des prédictions sur le monde extérieur et sélectionne les informations sensorielles qu’il va utiliser, en fonction de ses simulations, ses expériences passées et de ses buts (Pr Alain Berthoz, Collège de France). La réalité de ce que nous percevons est sans cesse reconstruite par notre cerveau. Nous pouvons très bien ne pas « voir » des éléments flagrants qui sont pourtant sous nos yeux. A l’inverse, nous verrons mieux un objet si le cerveau peut  prédire son apparition.

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Dans le même ordre d’idées, j’ai trouvé très intéressant cet article de l’INSERM :

 

Le cortex moteur aide à mieux entendre

 

Extrait :

 

Le cortex moteur aide le système auditif à mieux entendre. C’est ce qu’a constaté une équipe Inserm en étudiant l’impact des rythmes sur la perception auditive.

« Quand une personne est dans sa voiture et que le feu passe à l’orange, elle sait qu’elle doit s’arrêter et s’y prépare. Il y a une anticipation. La question que nous nous posions était de cet ordre-là : lorsqu’il s’agit d’audition, qu’est ce qui permet d’anticiper ce que l’on va entendre et d’en améliorer ainsi la perception ?« , explique Benjamin Morillon*, co-auteur de ces travaux avec Sylvain Baillet de l’Université McGill à Montréal. « Nous savions qu’un son rythmé est mieux intégré qu’un bruit désorganisé. Par ailleurs, nous savions également que le cortex moteur est impliqué dans la perception de tous les autres sens : la vue, le toucher, l’ouïe et l’odorat. Il permet de faire bouger les organes sensoriels pour améliorer la perception, notamment les yeux, la langue, les doigts, ou encore la truffe chez les animaux. Il permet également de capter une temporalité, c’est-à-dire qu’il est sensible à un signal récurrent ou prévisible, et permet donc d’anticiper un évènement à venir. Par exemple, on verra mieux un objet si on sait quand il va apparaître. Nous nous sommes donc demandés si le cortex moteur pouvait aussi jouer un rôle dans le lien entre son rythmique et qualité d’écoute. Peut-il capter une certaine temporalité des sons pour augmenter la perception auditive ? Autrement dit, est-ce que le rythme sonore, le flux d’une voix, pourrait être capté par le cortex moteur pour améliorer l’écoute ?« , raconte le chercheur.

Pour le vérifier les scientifiques ont exposé des volontaires à différentes fréquences sonores émises à intervalles réguliers et ont enregistré leur activité cérébrale par magnétoencéphalographie, une technique qui permet de mesurer le champ magnétique très faible produit par l’activité des neurones. Cela leur a permis de constater que lorsqu’un son est émis de façon rythmique, le cortex moteur s’active et des oscillations neurales se propagent vers le cortex auditif, augmentant la perception de ce son par rapport à un bruit de fond : « Nos résultats démontrent qu’il existe une forme de perception active en audition, avec un système moteur faisant partie intégrante du traitement auditif, clarifie Benjamin Morillon. La communication entre les cortex auditifs et moteurs est indispensable à une écoute de qualité« , précise-t-il. Cela signifie que lorsqu’une personne se concentre sur une voix, le cortex moteur en saisit le flux, le rythme, et que cela aide à comprendre ce qui est dit. Il capte un signal rythmique et prépare en quelque sorte le cortex auditif à entendre le son suivant. D’ailleurs ce coup de pouce du cortex moteur s’observe davantage en milieu sonore bruyant. « Quand le son est difficile à distinguer parmi d’autres, comme au cours d’une soirée animée, l’activation de cette région est importante pour aider le système auditif à entendre. A l’inverse, quand l’environnement est silencieux et que les sons sont bien distincts, cette activation ne se fait pas ou peu« , explique le chercheur. [...]

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Le système moteur fait donc partie intégrante du traitement auditif, or si le cortex moteur fait bouger les organes sensoriels pour améliorer la perception, ce sont les capteurs proprioceptifs qui indiquent au cerveau où son situés nos organes sensoriels pour lui permettre de bien les positionner. En conclusion, l’hypothèse d’un dysfonctionnement proprioceptif qui interférerait dans le traitement des informations auditives (comme visuelles) chez le dyslexique est tout à fait compatible avec les résultats de ces recherches. ;)

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Note : Voir aussi cet autre article de l’INSERM sur un thème proche: Corriger la dyslexie en rythme

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