Découverte d’une nouvelle structure cérébrale dans le cerveau humain

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J’ai trouvé très intéressant cet article qui relate la découverte, par le neuroscientifique George Paxinos et son équipe du Neuroscience Research Australia (NeuRA), d’une nouvelle structure cérébrale baptisée « noyau endorestiforme », qui semble être une spécificité du cerveau humain. Cerise sur le gâteau, cette zone est impliquée dans la réception d’informations sensorielles et motrices de notre corps afin d’affiner notre posture, notre équilibre et nos mouvements. De là à en conclure qu’elle est impliquée dans la proprioception (ou le système somesthésique), il n’y a pour moi qu’un pas…

Extraits :

« Le neuroscientifique George Paxinos et son équipe du Neuroscience Research Australia (NeuRA), ont baptisé leur découverte « noyau endorestiforme » 
[...]
 Cette zone est impliquée dans la réception d’informations sensorielles et motrices de notre corps afin d’affiner notre posture, notre équilibre et nos mouvements.
 [...]
L’emplacement de cet élément cérébral insaisissable laisse penser à Paxinos qu’il pourrait être impliqué dans le contrôle de la motricité fine — ce qui est également confirmé par le fait que cette structure n’a pas encore été identifiée chez d’autres animaux, y compris les ouistitis ou les singes rhésus.
 [...]
 Les humains ont un cerveau au moins deux fois plus gros que les chimpanzés (1300 grammes contre 600 grammes), et un pourcentage plus important des voies neuronales cérébrales qui signalent le mouvement établissent un contact direct avec les motoneurones — 20% par rapport à 5% chez les autres primates.
[...]
Ainsi, le noyau endorestiforme est peut-être une autre caractéristique unique de notre système nerveux, bien qu’il soit encore trop tôt pour le dire.
L’article dans son intégralité, sur le site « Trust my science » :
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Découverte d’une nouvelle structure cérébrale dans le cerveau humain
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Ainsi donc, les structures du cerveau humain liées à la motricité de notre corps participeraient à la spécificité du cerveau humain ?

Crédits : NeuRa


La Proprioception

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proprioception et sport

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Nous connaissons tous nos cinq sens: l’ouïe, l’odorat, le toucher, la vision et le goût. Or, il en existe un autre que nous utilisons en permanence, il nous est si naturel que nous n’avons même pas conscience de son existence : la proprioception. Mais qu’est ce que la proprioception, quels sont ses rôles et au sein de quel système intervient elle ?

 

Notre corps dans son environnement

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La proprioception, sens méconnu décrit à la fin du XIXème siècle par Charles Sherrington (Prix Nobel de médecine en 1932) , est notre capacité à nous percevoir nous-même sans avoir recours à la vision. C’est le sens qui  renseigne notre cerveau sur la position des différentes parties de notre corps entre elles, qui permet de connaître à tout moment la position de notre corps dans l’espace environnant et qui lui montre comment se mouvoir. Elle se compare à un GPS qui s’appuie sur un système de référence, semblable à une carte mentale de notre corps en 3 dimensions,  nommé schéma corporel (représentation que chacun se fait de son propre corps, sa forme, son volume).

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Elle fonctionne avec des millions de petits capteurs sensoriels situés dans tous nos muscles (notamment les muscles des yeux qui en sont très riches), les tendons, les ligaments et les articulations, ainsi que dans la peau (notamment celle de la plante des pieds qui est très riche en capteurs de pression de différents types).

D’autres organes des sens, comme les yeux, servent de capteurs d’information sur notre environnement.  Le système vestibulaire (partie de l’oreille interne qui n’est pas dédiée à l’audition) contribue, quant à lui, à la sensation de mouvement et à l’équilibre. Ensemble, les capteurs proprioceptifs et les autres organes sensoriels adressent en permanence des signaux qui transitent par nos nerfs sensitifs vers notre moelle épinière, puis vers le cervelet et le cerveau qui les analyse.  Selon les besoins de la situation, il réagit en contractant ou en relâchant certains muscles. Ainsi, nous ne saisirons pas de la même façon un objet lourd et volumineux, ou un objet petit et léger qui serait broyé par notre main si notre geste ne s’adaptait pas à la situation !

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Le schéma corporel

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La proprioception a la particularité de s’appuyer sur la plasticité du cerveau,sa capacité de réorganiser ses circuits neuronaux en fonction de ses ressources et des tâches qu’il doit accomplir. Sous l’effet de l’apprentissage moteur, celui-ci crée constamment des connexions neuronales et chacune de nos actions modifie notre cerveau. C’est pourquoi il faut de la répétition pour renforcer les connexions, et c’est pourquoi  la proprioception joue, au travers du mouvement,  un rôle majeur dans l’élaboration du schéma corporel qui se construit très progressivement durant l’enfance :

Dans l’utérus maternel, le fœtus est contenu en flexion ce qui lui permet de tester sa proprioception au cours de mouvements vifs d’extension et d’enroulement. Le cerveau commence à prendre tout doucement le contrôle des mouvements.

Ensuite, le petit enfant développe son système proprioceptif en bougeant, il est donc essentiel de le laisser faire et même de l’encourager à bouger. Il reconnaît petit à petit les différentes parties de son corps et du corps de l’autre et vers 3 ans, il peut se représenter de manière grossière dans le dessin d’un bonhomme. Normalement, le schéma corporel ne se trouve achevé que vers 11-12 ans.

Par la suite, il est constamment mis à jour en fonction de ce que nous faisons et de ce que nous subissons, comme une blessure, un changement de poids, une poussée de croissance à l’adolescence, etc.

Mais la proprioception peut être biaisée, si nous adoptons une mauvaise posture pendant des années, notre schéma corporel change et notre cerveau considère cette mauvaise posture comme étant ’normale’. Ceci est particulièrement vrai pour les enfants et adolescents, dont le corps est en pleine croissance et où le cerveau a beaucoup d’apprentissage à faire sur son schéma corporel.

A contrario, l’apprentissage peut amener ce sens à des sommets, comme lorsqu’un musicien joue sans regarder ses doigts ou chez les danseurs professionnels.

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Les habiletés motrices

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Chez le bébé, l’apprentissage moteur nécessite, au départ, le secours de la vue pour organiser les mouvements et les contrôler. Puis, au fur et à mesure que l’apprentissage progresse, le cerveau stocke les informations pertinentes et, lorsque l’occasion se présente, il peut les récupérer afin de reproduire ces mouvements ; et même les adapter à de nouvelles contraintes.  C’est ainsi que des séquences de mouvements volontaires peuvent être transformées, petit à petit, en séquences automatiques. L’enfant n’a plus besoin de la vue pour bouger, il se base sur ses habitudes motrices, ses automatismes inscrits : « l’automatisme, c’est le proprioceptif » (Pr Jacques Paillard, CNRS).

La proprioception nous permet donc de contrôler nos membres sans les regarder directement, sans elle la vie que nous connaissons serait impossible.

De ce fait, elle est à l’origine des qualités de coordination et d’adresse. Ces deux qualités fondent les habiletés motrices. Une proprioception de qualité nous est indispensable pour le maintien de nos postures, lors de nos déplacements, ainsi que pour assurer la coordination de nos mouvements. Elle nous permet d’écrire lisiblement, de marcher en ligne droite, de danser en suivant le rythme de la musique, d’être performant lors d’une activité physique, de jouer d’un instrument de musique, etc.

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La localisation spatiale

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Au delà de son rôle mieux connu dans le mouvement, la proprioception joue un rôle fondamental dans la manière dont notre cerveau gère les informations provenant de nos autres organes des sens. Elle est au centre des  phénomènes neurologiques qui permettent de situer la source des stimuli sensoriels dans l’espace.

Le Pr JP Roll (CNRS) considérait 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 ?  

En effet, elle 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.

Contrairement à de nombreux animaux, nos oreilles ne sont pas orientables, pour écouter en direction d’un son nous devons tourner la tête. Quand un élément attire notre attention, nous tournons notre tête et dirigeons nos yeux vers lui. Notre cerveau est informé de la source du stimulus sensoriel grâce aux capteurs proprioceptifs des muscles du cou, mais aussi grâce à ceux des muscles des yeux qui le renseignent sur la position exacte des globes oculaires dans leur orbite :

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Ainsi, la proprioception permet de localiser les informations visuelles et auditives dans l’espace. Il est donc évident qu’une bonne localisation spatiale des informations visuelles est indispensable à la lecture qui demande de poser son regard de manière très précise  sur les mots.

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La perception multisensorielle

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Notre vie consiste avant tout à analyser des signaux provenant de nos différents organes des sens, que notre cerveau traite en continu. C’est un organe multitâche très performant qui effectue énormément de tâches de manière automatique (gestion de l’équilibre, respiration, etc.). Celles-ci sont fondamentales pour subvenir à nos besoins essentiels et nous permettre de nous dégager l’esprit pour nous consacrer à des activités cognitives de niveaux plus élevés.

Cependant, les informations provenant des différents organes des sens tels que la vue, le système vestibulaire et la proprioception doivent être concordantes et être cohérentes avec les données de l’environnement immédiat pour permettre au cerveau de les traiter correctement et de fonctionner au maximum de ses capacités. Sinon, il est en état de vigilance, de « stress », pour vérifier les informations et assurer la survie : bien situer le danger, ne pas tomber, ne pas se cogner, etc.

 Un exemple simple pour décrire cet état est celui du lecteur assis près d’une fenêtre dans un train à l’arrêt. Le train est immobile, la proprioception, l’oreille interne et les yeux envoient l’information que le corps ne bouge pas, le lecteur peut se concentrer sur son livre. Soudain, le train sur la voie d’à côté se met lentement en mouvement ; la vision périphérique du voyageur (système magnocellulaire sensible aux variations de mouvements = système proprioceptif) a capté le mouvement de manière inconsciente et envoie ce signal au cerveau, alors que la proprioception et l’oreille interne continuent d’envoyer le signal de l’immobilité du corps. Le cerveau ne comprend plus la situation et  le lecteur va se sentir obligé de quitter son livre pour vérifier la véracité de ces informations. Quand  il a compris la situation,  le sujet va beaucoup mieux et peut reprendre le fil de son histoire.

Une autre illustration de ce besoin de cohérence entre les différentes informations sensorielles est celui du mal des transport. Notre équilibre résulte de trois organes complémentaires. Tout d’abord, les yeux, qui scannent constamment notre environnement en quête de verticalité et d’horizontalité (on tient debout en formant une sorte d’angle droit avec le centre de gravité, d’où notre recherche de lignes de repères). Le deuxième organe, c’est l’oreille interne et le troisième c’est la proprioception. Quand ces trois systèmes transmettent au cerveau des informations cohérentes, tout se passe bien.  En revanche, si l’un des systèmes entre en conflit avec les deux autres, nous sommes atteint de mal des transports (ou cinestose). Par exemple, dans la cabine d’un bateau sur une mer agitée, notre système vestibulaire nous dit que tout bouge autour de nous, alors que nous voyons une pièce ou rien ne bouge et que notre proprioception nous dit que nous sommes immobiles. Il y a donc un conflit sensoriel  et les symptômes du mal de mer arrivent rapidement.

Dans la vidéo suivante, sur la chaîne de vulgarisation scientifique e-penser, Bruce Benamran nous explique très bien ce phénomène, ainsi que le fonctionnement du système vestibulaire et de la proprioception :

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A travers ces exemples, nous voyons à quel point il est important pour le cerveau de recevoir des informations sensorielles concordantes et que si elles ne le sont pas, celui-ci peut être à l’origine de symptômes très divers, plus ou moins sévères, allant de difficultés attentionnelles à des maux de ventre et même des vomissements. Le cerveau déteste les informations contradictoires, alors pourra t’il vraiment se consacrer à des tâches cognitives de haut niveau si la proprioception du cou lui indique que la tête est droite, alors que l’oreille interne lui dit qu’elle est penchée ?

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Conclusion

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La proprioception est partout, tout notre système nerveux en est responsable et notre vie en dépend de manière cruciale.  Elle est impliquée dans le contrôle postural, la précision  et la coordination de nos mouvements, la localisation de nos organes sensoriels et par conséquent des informations sensorielles dans l’espace, elle joue donc un rôle majeur au sein la perception multisensorielle.  Dans leur livre « Oeil et bouche », les Drs Quercia et Marino considèrent que :

Pour le clinicien,  la proprioception doit être envisagée comme étant au centre d’un triangle fonctionnel dont chaque angle représente une fonction particulière et dépendant des deux autres :

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Comme tout les systèmes physiologiques, elle peut dysfonctionner et quand nous considérons l’étendue de son action, nous réalisons que les symptômes d’une dysfonction proprioceptive peuvent être nombreux, très variés et parfois très invalidants. Pourtant, aujourd’hui encore, elle reste trop souvent négligée par nombre de professions de santé, qui laissent ainsi de côté les patients dysproprioceptifs, ignorant leurs souffrances, leurs difficultés, et les considérant souvent comme des malades psychologiques.

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Pour aller plus loin, les sources de l’article :

Proprioception : The Sense Within (The Scientist)

Proprioception et dysproprioception (Dr R. Salvat)

La proprioception, un 6° sens qui pourrait vous être fort utile.(D. Fortier, Physiothérapeute) 

Découvrez le 6° sens qui vous rend meilleur dans (presque) tout ! (D. Fortier, Physiothérapeute)

Le schéma corporel (L. Laplante, Canada)

Livre : Les secrets de votre cerveau (S. Marchand, journaliste scientifique)

Livre : « Le bébé en mouvement » (L. Meunier Psychomotricienne)

Rôle de la proprioception dans le contrôle moteur (Intervention du Pr J. Paillard, CNRS)

Système proprioceptif et proprioception (Pr R.Thouvarecq)

Schéma corporel : une approche neurosensorielle ( C. Assaiante, CNRS)

Etude des liens entre système visuel et proprioceptif (Thèse de Doctorat, Neurosciences, P. Touzalin-Chretien)

La proprioception, un sens premier ? (Pr JP. Roll, CNRS)

Oculus Rift : jouer ou vomir, il faut choisir ? (L’Obs avec Rue 89)

Pourquoi le mal de mer ? (Dr L. Bonne, ORL)

Livre : « Oeil et bouche » (P. Quercia et A. Marino)

 

Credits :

Pixabay et :

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Photo by Chris Yang on Unsplash

 




La danse contre le déclin cognitif

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La danse est une activité qui fait hautement intervenir la proprioception, au point qu‘ elle modèle le cerveau. Alors, j’ai trouvé intéressant cet article de Sciences et Avenir qui montre le lien entre danse et cognition.

En voici deux extraits

On le sait hélas, en vieillissant le cerveau s’altère lentement. Notamment certaines structures comme l’hippocampe, impliqué dans la mémorisation et la navigation spatiale perdent de la matière grise (neurones). Les études en imagerie cérébrale sont implacables : le volume hippocampique se réduit de 2 à 3% par décennie, puis de 1% par an à partir de 70 ans…

Mais, bonne nouvelle, c’est précisément dans cette zone que l’on a découvert la production de nouveaux neurones (neurogenèse), tout au long de la vie. Et l’on sait désormais comment favoriser ce phénomène. Une des méthodes est l’exercice physique.

« De nombreuses études ont montré que l’activité physique stimule la formation de nouveaux neurones, explique ainsi le Pierre-Marie Lledo, professeur de l’Institut Pasteur, le spécialiste français de la neurogenèse. En se contractant, les muscles libèrent notamment des protéines (myokines). Via la circulation sanguine, celles-ci vont activer la libération dans le cerveau de facteurs nutritifs (trophiques) comme le BDNF (brain-derived neurotrophic factor) qui stimule la prolifération de bébés neurones et augmente leur survie.« 

Et si une autre forme de sport était aussi bénéfique ? C’est la question que l’université de Madebourg s’est posée. L’équipe de Notger Müller a ainsi entrepris de comparer les effets de la danse (qui fait intervenir en plus de l’exercice physique des aspects multisensoriels) à ceux du sport aérobique, sur la structure du cerveau.

[...]

Ceci indique que, mis à part l’entrainement physique, les autres facteurs inhérents à la danse contribuent aux changements de volume de l’hippocampe aussi, assurent les auteurs, qui concluent : par conséquent, la danse constitue un candidat prometteur pour contrer le déclin lié à l’âge des capacités physiques et mentales.

L’article dans son intégralité : La danse augmente le volume de l’hyppocampe

Alors, y aurait-il un lien entre proprioception et capacités mentale ? ;)

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Note : Photo by ketan rajput on Unsplash

Capteurs proprioceptifs et mouvement

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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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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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Un autre regard sur la dyslexie

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J’avais depuis longtemps dans mes « cartons » cette vidéo très intéressante, mais je n’avais jamais pris le temps d’écrire un article sur mon blog. Elle se regarde avec d’autant plus d’intérêt, quand on sait que la « centrale » qui contrôle la direction des saccades oculaires, en fonction de l’espace environnant, est une petite structure du cerveau nommée colliculus supérieur, qui reçoit les données de la proprioception des muscles oculomoteurs (et oui, pour coordonner ses yeux et diriger correctement son regard, il faut que le cerveau sache où est l’œil dans son orbite … ;) ).

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Zoï Kapoula, directrice de recherche au CNRS, est accueillie dans un Collège Lycée pour faire des tests montrant le rapport entre motricité, vision et dyslexie. Un casque spécial a été mis au point pour cette étude et est testé sur des enfants. Ce dispositif est associé à un système informatique et rend compte, en temps réel, de tous les mouvements de chacun des deux yeux. Ces dys-coordinations et instabilités pourraient expliquer en partie la lenteur de la lecture chez les enfants dyslexiques. (Clic sur l’image pour accéder à la vidéo) :

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Autre regard sur la dyslexie

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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.

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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

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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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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.

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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.

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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.

 

La proprioception

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Voici une petite vidéo dans laquelle Valérie Kempa, Ergothérapeute, nous parle des 7 sens et plus particulièrement du sens de la proprioception :

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