Le rôle de la prédiction sensorimotrice dans l’apprentissage moteur

L’imagerie motrice se définit comme la simulation mentale d’un mouvement, réalisée en l’absence de toute exécution motrice effective¹. De nombreuses études ont démontré que cette simulation mentale de mouvement mobilise des aires cérébrales largement similaires à celles activées lors de l’exécution réelle du mouvement^2–4. En raison de ses effets bénéfiques sur la performance (^5,6), l’imagerie motrice a progressivement été intégrée dans les domaines sportif et clinique, notamment pour optimiser les performances motrices et soutenir les programmes de rééducation^7,8. Ainsi, ces vingt dernières années ont été marquées par un intérêt croissant pour l’analyse comparative des effets de la pratique physique et de la pratique mentale sur la performance motrice, en particulier dans des tâches caractérisées par un compromis vitesse–précision.

Lorsqu’un mouvement réel exigeant à la fois rapidité et précision doit être appris ou perfectionné, les essais sont rarement exempts d’erreurs. Dans une perspective d’apprentissage fondé sur l’erreur, ces écarts entre le mouvement produit et le mouvement attendu constituent une source d’information essentielle, permettant d’ajuster la commande motrice lors des tentatives ultérieures. Une hypothèse dans la littérature est que cet ajustement repose sur l’activité de réseaux neuronaux appelés contrôleurs et modèles internes prédictifs. Concrètement, en fonction du mouvement désiré et des conditions initiales du système, le contrôleur élabore une commande motrice. Parallèlement à sa transmission vers l’effecteur, une copie de cette commande, appelée copie d’efférence, est envoyée aux modèles internes prédictifs. A partir de cette copie et des conditions initiales, le modèle interne génère une prédiction des conséquences sensorielles et dynamiques associées au mouvement^9,10. Ce cadre théorique semble transposable à la pratique mentale, dans la mesure où l’imagerie motrice mobiliserait ces modèles internes prédictifs afin d’anticiper les conséquences sensorielles des mouvements imaginés¹¹. In fine, l’amélioration de l’habileté motrice, caractérisée par une meilleure précision et une plus grande rapidité dans des tâches de séquences motrices après les pratiques physique et mentale pourrait s’expliquer par ce mécanisme prédictif, ainsi que par l’ajustement et l’affinement progressifs des prédictions au fil de l’entraînement.

Toutefois, la mise en évidence de ces mécanismes de modèles internes prédictifs à la suite de pratique mentale demeure essentiellement indirecte. Elle repose, par exemple, sur des mesures subjectives (questionnaires) ou sur des modifications neurophysiologiques, telles que des changements d’activité ou de connectivité entre le cervelet et le cortex moteur primaire¹². L’un des premiers objectifs de cette thèse consiste ainsi à tester directement l’existence d’un lien entre prédiction sensorimotrice et apprentissage moteur. Pour ce faire, nous utiliserons un paradigme d’atténuation sensorielle impliquant la prédiction sensorimotrice et examinerons si l’ampleur de l’apprentissage moteur dépend de cette variable. Au cours de cette première étude, la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) et l’électroencéphalographie (EEG) seront mobilisées afin d’identifier et de caractériser les corrélats neuronaux associés aux modifications comportementales observées.

Néanmoins, il importe de souligner que la capacité à générer des simulations mentales et motrices n’est pas homogène et présente des variations interindividuelles marquées. À cet égard, on distingue, d’une part, l’hyperphantasie, caractérisée par une imagerie mentale d’une vivacité et d’un niveau de détail exceptionnellement élevés, parfois décrite comme quasi perceptive. D’autre part, l’aphantasie désigne la condition de personnes rapportant une incapacité totale ou partielle à former des images mentales d’objets ou d’événements (en l’absence de troubles neurologiques identifiables dans le cas de l’aphantasie congénitale^13–15). Ainsi, un autre aspect important que nous aborderons dans cette thèse est déterminer si la capacité d’imagerie motrice influence l’implication de ces modèles prédictifs et de ces réseaux neuronaux au cours d’un apprentissage moteur basé sur des pratique physiques et mentales.

Enfin, le dernier objectif de cette thèse consiste à examiner si l’utilisation d’une technique de neuromodulation (SMTr), permet de faciliter la génération de simulations motrices chez des participants présentant une aphantasie. Nous chercherons également à déterminer si une éventuelle amélioration de cette capacité de simulation mentale se répercute sur leurs performances en matière de prédiction sensorimotrice et d’apprentissage moteur à la suite d’une pratique mentale. Des mesures comportementales et neurophysiologiques, combinant stimulation magnétique transcrânienne et électroencéphalographie (SMT-EEG), seront également mises en œuvre au cours de cette dernière étude afin de caractériser les mécanismes sous-jacents.

Université de Bourgogne Europe

Laboratoire d'accueil : CAPS

Connaissances et compétences requises :

Le candidat devra avoir de bonnes connaissances en neurosciences, en neurophysiologie humaine et sur l’apprentissage moteur. Une familiarité avec des techniques de mesures neurophysiologiques (stimulation magnétique transcrânienne, EEG, EMG) sera appréciée.