KS Gueugneau

Rappels
théoriques
Pratiques
kinésithérapiques
Les limites
de l’apprentissage
Perspectives
et avenir
LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT :
DONNÉES EXPÉRIMENTALES ET IMPLICATIONS CLINIQUES
Nicolas GUEUGNEAU1, Thierry POZZO1, Charalambos PAPAXANTHIS1
MOTS CLÉS
Apprentissage moteur
Imagerie motrice
Neurophysiologie
Réhabilitation
Simulation
“
D’un point de vue
appliqué, l’imagerie
motrice a un impact
positif
sur l’apprentissage
moteur.
Son efficacité clinique
en réhabilitation
neurologique
doit être désormais
mieux quantifiée
”
RÂCE à l’intérêt des neurosciences cognitives pour l’étude de la motricité humaine,
au sens d’une intégration du monde physique,
du corps et de leur interaction par le système
nerveux central (SNC), notre compréhension
des mécanismes biologiques qui sous-tendent
les représentations motrices n’a cessé d’évoluer ces dernières années.
G
Si jusque dans les années 70 les images mentales étaient considérées comme des épiphénomènes de l’activité mentale, indépendants
de toute modalité sensorielle, nous savons
aujourd’hui que voir, entendre ou bouger une
partie de son corps mentalement sont des activités mettant en jeu des mécanismes spécifiques proches des activités perceptivo-motrices réelles correspondantes.
L’image mentale en tant qu’objet d’étude intégré dans le processus de traitement de l’information est aujourd’hui appréhendée à l’aide
de paradigmes issus de la psychologie et des
neurosciences cognitives.
1
L’imagerie motrice est une catégorie particulière d’image mentale. Là où les images menINSERM-M 0207 Motricité et plasticité
tales visuelles ou auditives engagent spécifiUniversité de Bourgogne
Dijon (21)
quement des zones du cerveau habituellement
impliquées dans la perception visuelle ou
Nous remercions le Conseil régional
de Bourgogne pour son soutien financier auditive [1, 2, 3], la simulation mentale d’un
acte moteur engage de manière tout aussi spécifique le système sensori-moteur. L’imagerie
motrice met ainsi en jeu des mécanismes
neurocognitifs proches de ceux impliqués
dans la programmation et dans l’exécution
motrice [4].
Une image motrice est une forme de représentation interne consciente et conserve de nombreuses propriétés du mouvement. C’est un
état dynamique durant lequel un être humain
se représente mentalement une activité
motrice sans l’activité musculaire nécessaire à
la production de mouvement [5, 6] ; on parle
également “d’imagerie interne” ou d’imagerie
“à la 1ère personne”.
Action exécutée et action simulée interagissent et sont liées fonctionnellement. C’est,
d’une part l’intériorisation progressive des
activités sensori-motrices du sujet dans son
environnement qui permet la genèse des images motrices durant le développement ontogénétique, des schèmes simples aux actions
complexes [7]. Il paraît difficilement concevable que la représentation préexiste à l’action ;
il n’y a pas action sans représentation, ni
représentation sans action.
D’autre part les images mentales d’une action
peuvent avoir un impact sur la motricité, et
KS
n° 475
mars 2007
29
LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT :
DONNÉES EXPÉRIMENTALES ET IMPLICATIONS CLINIQUES
PSYCHOLOGIE ET NEUROPHYSIOLOGIE
DE L’ACTION MENTALEMENT SIMULÉE :
du cerveau au muscle ?
A
C
B
Sites cérébraux et voie cortico-spinale
(fig. 1)
D
L’avènement de la neuro-imagerie anatomo-fonctionnelle
a permis d’identifier et de mieux comprendre le fonctionnement des réseaux neuronaux impliqués dans de nombreux processus cognitifs humains. Les techniques de cartographies cérébrales ont ainsi pu mettre à jour les
structures neurophysiologiques participant à la simulation mentale du mouvement.
▲ Figure 1
Image IRM moyenne (n = 6) des cerveaux de sujets sains
imaginant et exécutant des mouvements des doigts
et des orteils
A- Activation au niveau de l’aire motrice cingulaire (CMAc)
lors de l’imagination de mouvements des doigts
B- Activation de la même aire motrice lors de l’exécution
de mouvements des doigts
C- Activation du cortex moteur primaire (M1) et de l’aire
motrice supplémentaire (SMA) lors de l’imagination
de mouvements des orteils
D- Activation des mêmes aires lors de l’exécution
de mouvements des orteils. Notez la similarité de l’activité
neuronale entre mouvement imaginé et mouvement
exécuté (entre A et B, entre C et D)
Adapté de Ehrsson et coll., 2003
peuvent ainsi modifier ou améliorer de manière substantielle la performance motrice (e.g. entraînement mental et
réhabilitation neurologique).
Cet article propose une synthèse des connaissances
récentes sur l’imagerie motrice. Nous montrerons comment l’imagerie motrice s’est révélée un puissant outil
pour mieux comprendre le contenu des représentations
motrices et comment elle revisite la dichotomie classique
perception-action. Il s’articulera autour de trois axes : le
premier traitera d’études montrant l’existence de mécanismes communs entre l’action simulée et l’exécution
motrice.
Puis, nous verrons comment l’imagerie motrice rentre
dans les champs du contrôle moteur et de la cognition
motrice, à travers la théorie de la simulation.
Enfin, nous présenterons les implications cliniques de l’imagerie motrice et les données les plus récentes concernant notamment l’imagerie, le vieillissement et la chronobiologie.
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KS
Une donnée majeure apportée par ces outils est le large
chevauchement des substrats neurophysiologiques sousjacents à l’exécution du mouvement et à sa simulation
mentale. Il a été montré que, lors de l’imagination d’un
acte moteur, les patterns d’activations des sites cérébraux
dédiés à la programmation et au contrôle du mouvement
sont semblables à ceux observés lors du même acte réellement exécuté. L’aire motrice supplémentaire (AMS) et le
cortex prémoteur sont ainsi systématiquement activés
lors de tâches d’imagerie motrice [8,9, 10].
Les ganglions de la base, le cervelet et le cortex pariétal,
impliqués dans le contrôle et la planification du mouvement, participent aussi à l’élaboration et aux transformations des images motrices [11, 12].
L’étude des performances chez des patients neurologiques a également permis de confirmer la participation
déterminante du cortex pariétal et du cervelet dans des
tâches d’imagerie motrice [13, 14], les patients cérébelleux et pariétaux présentant des déficiences spécifiques
dans l’imagination du mouvement.
Si plusieurs centres corticaux et sous-corticaux du
contrôle moteur sont impliqués dans l’imagerie motrice,
la participation du cortex moteur primaire (M1), zone a
priori exclusivement motrice, a un temps posé question.
Néanmoins, deux faisceaux d’expérimentations mettent
en avant sa participation dans des tâches de pure simulation mentale. D’une part l’utilisation de l’imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) a permis de
déceler une activité significative de M1 dans des tâches
d’imagerie mentale, en contrôlant que cet effet ne soit pas
induit par des feedbacks proprioceptifs dus à une activité
électromyographique [15, 16, 17].
De manière plus étonnante encore, l’activité de M1 durant l’imagerie motrice, mais aussi celle du cervelet et du cortex
pariétal, est latéralisée et somatotopique [18, 19, 20].
L’activité cérébrale indique alors que s’imaginer mouvoir
une partie de son corps repose moins sur des représentations cognitives abstraites que sur une réelle simulation
motrice impliquant les structures cérébrales spécifiques aux
effecteurs engagés dans le processus d’imagerie motrice.
Le second faisceau d’études qui approfondit l’idée de la
participation du système moteur dans l’imagination du
mouvement vient des expérimentations sur l’excitabilité
des voies motrices descendantes. La technique de la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) permet d’évaluer le niveau d’excitabilité de la voie corticospinale en
mesurant les potentiels moteurs évoqués (PME) sur des
muscles cibles en réponse à une stimulation de M1. De
nombreux auteurs ont alors montré que l’imagerie
motrice modulait systématiquement l’excitabilité du système corticospinal [21, 22, 23, 24].
Activités physiologiques périphériques
(fig. 2)
Normalement indépendant du contrôle volontaire, le système nerveux autonome est également mis en œuvre dans
des tâches de simulation mentale de mouvement. De la
même manière que lors de l’exercice physique réel, une
élévation significative du rythme cardiaque et de la ventilation respiratoire quelques secondes après le début de
l’exercice mentalement simulé a été reportée dans plusieurs études. De plus, l’augmentation de l’activité végétative est significativement corrélée à l’intensité de l’effort
physique imaginé, et a été reportée pour différentes
tâches d’imagerie motrice [28, 29, 30].
Afin d’attribuer cette modulation de l’activité autonome à
des facteurs centraux liés à la programmation motrice,
l’activité musculaire a été évaluée lors d’efforts imaginés.
Ainsi, Decety et coll. [30] n’ont montré aucune variation du
métabolisme musculaire pendant l’exercice physique imaginé (phosphocréatine intramusculaire - PCr).
L’intensité des PME est spécifiquement augmentée sur les
muscles engagés dans le mouvement imaginé, et non sur
les muscles antagonistes. De manière intéressante, cette
facilitation des PME durant l’imagerie est proche de celle
observée durant la performance motrice.
Concernant l’origine de cette facilitation des PME durant
l’imagerie motrice, deux principaux résultats s’opposent
dans la littérature. En premier lieu, quelques auteurs ont
reporté une augmentation de l’excitabilité au niveau spinal en mesurant par exemple le reflex H [25, 26]. Celle-ci
était cependant associée à une activité électromyographique qui pourrait signifier que les sujets bougent légèrement pendant la tâche et n’effectuent donc pas seulement un mouvement imaginé.
Néanmoins, de nombreuses investigations révèlent que le
niveau d’excitabilité de la voie réflexe demeure inchangé
en imagerie motrice et suggèrent ainsi que l’augmentation des PME puisse avoir une origine corticale plutôt que
spinale, liée à une augmentation de l’excitabilité du cortex moteur [22, 24, 27].
Figure 2 ▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
Exemple de modification de l’activité du système nerveux
autonome durant un exercice physique imaginé
10 sujets devaient exécuter ou simuler mentalement
un exercice physique (pédalage avec le pied droit
contre une résistance de 15 kg à une fréquence de 1 Hz)
17,5 s séparent chaque point sur la courbe
Les évolutions des fréquences respiratoires au cours
des exercices réels et imaginés sont représentées. Celles-ci
sont quasiment identiques dans les deux conditions
Adapté de Decety et coll., 1993
KS
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LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT :
DONNÉES EXPÉRIMENTALES ET IMPLICATIONS CLINIQUES
Mouvements horizontaux
Masse additionnelle
Mouvements verticaux
Durées (s)
▲ Figure 3
Au niveau comportemental, une des caractéristiques de l’acte moteur mentalement
simulé est qu’il respecte presque parfaitement la durée de l’action réelle,
quelles que soient les contraintes du mouvement à imaginer. Le cerveau intégrerait
ainsi l’ensemble des contraintes corporelles et environnementales lorsque nous
imaginons un mouvement
Les durées moyennes (10 sujets) de mouvements de pointage du bras en réel et en
imaginaire sont représentées ici. On notera que l’isochronie entre mouvement réel
et imaginé est respectée dans différentes conditions de direction et de masse
(appliquées sur le bras pendant l’expérience)
Adapté de Papaxanthis et coll., 2002 ▲
Gandevia et coll. [25] ont également montré une augmentation de l’activité cardio-vasculaire chez des sujets paralysés
lorsque ceux-ci imaginaient ou essayaient de contracter leurs
muscles ; la paralysie étant complète les changements végétatifs observés ne peuvent être attribués à aucune activité
musculaire résiduelle. La participation des effecteurs végétatifs lors de tâches d’imagerie motrice est une preuve de la participation des structures centrales de la programmation
motrice. Cet effet pourrait être un mécanisme permettant
d’anticiper la demande énergétique en réduisant ainsi le délai
nécessaire pour activer le système cardio-respiratoire [31].
Chronométrie mentale
(fig. 3)
La similarité des mécanismes neurophysiologiques entre
action réelle et action simulée ne garantit pas que le
contenu d’une image motrice soit strictement identique à
sa contrepartie réellement exécutée. Des expérimentations psychophysiques utilisant le paradigme de la chronométrie mentale permettent alors de montrer que l’image
motrice, en plus d’engager des circuits neuronaux semblables à ceux de la programmation et du contrôle moteur, est
soumise aux mêmes contraintes et lois que l’action réelle.
La durée du mouvement imaginaire est par exemple strictement corrélée à celle du mouvement réel [5, 32, 33, 34, 35].
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32
KS
Des études comportementales ont également montré que les
lois motrices et les contraintes biomécaniques s’appliquent
aux mouvements imaginés. Par exemple, le conflit vitesseprécision (exprimé par la loi de Fitts [36]) s’applique de
manière spectaculaire à différentes tâches d’imagerie motrice
[37, 38]. Plus le mouvement à imaginer est difficile, et plus sa
durée est importante (de la même manière que le mouvement
réel), la simulation mentale intègre ainsi les caractéristiques
spatio-temporelles de la performance motrice.
L’idée d’une prise en compte des caractéristiques physiques de la tâche lors du processus d’imagerie est aussi
appuyée par des expériences où les contraintes mécaniques de la tâche motrice ont été manipulées. Notre
équipe a ainsi montré que lorsqu’on modifie la masse ou
l’inertie d’un membre du corps impliqué en imagerie
motrice, les sujets parviennent parfaitement à prédire la
durée du mouvement. L’isochronie entre mouvement réel
et simulé est ainsi toujours conservée [6, 34].
D’autre part, la dépendance de l’imagerie motrice à l’effecteur engagé dans la tâche a également été confirmée
grâce à des paradigmes psychophysiques. Maruff et coll.
[38] montrent alors que l’asymétrie temporelle observée
lors d’une tâche motrice entre la main dominante et non
dominante est également présente lors de la même performance réalisée mentalement.
De la même manière, Sirigu et coll. [39] montrent que les
déficiences motrices affectant un membre (à la suite
d’une lésion du cortex moteur) se retrouvent à l’identique
lors de l’imagerie motrice. La durée du mouvement imaginaire impliquant le membre lésé est identique à la durée
du mouvement réel effectué par ce même membre. Ainsi,
“de la nature sélective et unilatérale de la lésion, on peut
conclure que l’imagerie motrice n’est pas une entité
généraliste, résumé d’une fonction cognitive, mais
qu’elle s’adresse spécifiquement aux représentations
motrices correspondant aux effecteurs choisis” [39].
IMAGE MOTRICE
ET THÉORIE DE LA SIMULATION
Les résultats expérimentaux mettant en avant des similitudes fonctionnelles entre l’action et sa représentation
mentale consciente (ici l’imagerie motrice) sont à l’origine
Tout acte moteur implique des étapes observables (correspondant à l’exécution proprement dite), mais également des étapes simulées qui incluent le but de l’action,
les moyens de l’accomplir et les conséquences de celle-ci
sur l’organisme et sur le monde. Dans cette perspective,
l’imagerie motrice est une forme d’action simulée au
même titre que d’autres processus cognitifs liés à la
motricité, qu’ils soient conscients ou non.
Ainsi, l’observation d’une action, le jugement prospectif
d’une action (sa faisabilité) ou l’action intentée mettent
également en jeu un processus de simulation motrice
impliquant les centres nerveux du contrôle moteur.
L’imagerie motrice serait alors une réplique interne, en
terme neuronal, du mouvement réel.
La théorie prédit un important chevauchement des mécanismes neuronaux entre ces différents mécanismes de
simulations motrices ; il existerait de cette manière une
continuité, une imbrication étroite entre l’action réelle et
l’action mentalement représentée. Les données psychophysiques et neurophysiologiques de la perception du mouvement et de l’imagerie motrice arguent en faveur de cette
théorie. À travers ce champ théorique, il apparaît logique
que nous puissions apprendre par imagerie motrice
puisque les mêmes structures neurophysiologiques sont
impliquées lors de l’exécution et lors de l’imagerie motrice.
En élargissant ce principe à d’autres activités cognitives,
cette facilitation du système moteur durant la simulation
pourrait également expliquer pourquoi nous sommes
capables d’apprendre par l’observation du mouvement
[40] et par l’imitation [41].
IMPLICATIONS CLINIQUES
DE L’IMAGERIE MOTRICE
Apprentissage moteur
(fig. 4)
L’idée que la performance motrice puisse être améliorée
par l’entraînement mental n’est pas nouvelle. Grâce à des
% de la force musculaire pré-entraînement
de la théorie de la simulation. Cette synthèse conceptuelle proposée par Jeannerod [31] stipule que l’action
imaginée est en fait une action, à la seule différence
qu’elle n’est pas exécutée.
Temps (semaines)
Figure 4 ▲
Effet d’un entraînement en imagerie motrice de 8 semaines ▲
(15 mn par jour, 5 fois par semaine) sur la force musculaire ▲
A- Évolution de la force développée par l’abducteur du petit ▲
doigt avant, pendant et après un entraînement mental
(ABD = abducteur du petit doigt). Gain maximal de 40 %
4 semaines après la fin de l’entraînement sur un groupe
de 8 sujets (ELB = fléchisseurs du bras)
B- Évolution de la force développée par les fléchisseurs du
bras sur un groupe de 8 sujets. Gain maximal de 13,5 %
à la fin de l’entraînement. Les groupes contrôles (CTRL)
n’ont aucune variation significative de leur force
B0-4 = semaines pré-entraînement
D2-12 = entraînement
A2-12 ou 18 = postentraînement ▲
Adapté de Ranganathan et coll., 1993 ▲
index de précision spatiale et de temps d’exécution, la littérature en psychologie du sport a ainsi montré que la
pratique mentale pouvait améliorer la performance
motrice (lancers-francs au basket par exemple). Ces investigations montrent généralement que les progrès, bien
qu’inférieurs à ceux induits par la pratique physique, sont
supérieurs à ceux des groupes contrôles qui ne pratiquent
pas [42, 43].
Néanmoins, ces études proposent généralement une pratique mentale plutôt que de la pure imagerie motrice.
Faisant référence à l’imagerie motrice mais aussi à d’autres formes d’imagerie mentale, ces résultats sont difficilement imputables au strict processus d’imagerie motrice.
Les études citées ci-dessous utilisent toutes l’imagerie
motrice dans leur protocole.
KS
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LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT :
DONNÉES EXPÉRIMENTALES ET IMPLICATIONS CLINIQUES
À l’aide de mesures plus fines de la performance, des études comportementales récentes confirment l’influence
déterminante de l’entraînement mental sur certaines
caractéristiques précises de l’acte moteur. Yagüez et coll.
[44] ont montré qu’un entraînement en imagerie motrice
de 10 mn pouvait substantiellement améliorer les caractéristiques cinématiques de tâches grapho-motrices.
Notre équipe a aussi confirmé et approfondi ce résultat
pour une tâche de pointage visuo-moteur complexe avec
de fortes contraintes de vitesse et de précision [35]. Les
sujets qui pratiquaient uniquement l’entraînement mental
(25 essais en imagerie seule) ont ainsi systématiquement
augmenté la vitesse du mouvement. Aucune activité EMG
n’a été détectée lors de l’imagerie motrice.
Par ailleurs, deux études ont pu montrer un gain en force
musculaire significatif grâce à l’imagerie motrice, sans aucun
entraînement physique [45, 46]. Yue et Cole ont montré par
exemple qu’après 4 semaines d’entraînement mental quotidien les sujets ont augmenté de 22 % le moment musculaire
développé par l’abducteur du petit doigt (contre 30 % pour le
groupe contractions). Ces résultats ont été attribués à des
modifications neuronales de la commande motrice.
Cet argument s’appuie sur la Neural training hypothesis
[47] qui stipule que l’augmentation de la force observée
lors des premières phases d’entraînement musculaire est
causée par des processus adaptatifs centraux, liés à la
programmation motrice et non à des modifications de la
structure du muscle, comme l’hypertrophie.
Cette dernière idée est mise en évidence grâce à des études mettant en avant des modifications fonctionnelles de
l’activité cérébrale induites par la pratique mentale.
Pascual-Leone et coll. [48] ont montré une augmentation
de l’excitabilité corticale (en utilisant la stimulation
magnétique transcrânienne) spécifique des aires motrices
impliquées durant l’acquisition d’un exercice de piano à
une main ; ces changements cérébraux plastiques en
terme de taille de la représentation motrice étaient équivalents pour l’entraînement physique et mental.
Au niveau comportemental, les deux types d’entraînements ont eu un impact significatif. Néanmoins le groupe
qui suivait l’entraînement physique a montré des améliorations plus importantes que le groupe en imagerie
motrice, i.e. le niveau de performance après 5 jours d’entraînement mental était équivalent à celui de l’entraînement physique après seulement 3 jours de pratique.
n° 475
mars 2007
34
KS
Cependant, les auteurs montrent qu’une seule session de
pratique physique ajoutée à la pratique en imagerie motrice
suffisait à atteindre le même niveau de performance enregistrée après l’entraînement physique. D’autre part, en utilisant la neuro-imagerie (TEP) Jackson et coll. [49] montrent
que la plasticité neurophysiologique induite par une tâche
d’apprentissage mental impliquant le membre inférieur est
similaire à celle observée après l’apprentissage physique.
Toutefois, les auteurs insistent sur le fait qu’au niveau comportemental les effets les plus importants sont ceux observés lorsque les deux types d’entraînement sont combinés
(même si l’entraînement physique est équivalent à seulement 1/10e de l’entraînement mental).
Réhabilitation neurologique
(fig. 5)
La mise en évidence de l’amélioration de la performance
motrice et de modifications plastiques cérébrales induites
par l’imagerie motrice chez le sujet sain est désormais
avérée. Se pose alors la question du potentiel clinique de
l’imagerie en réhabilitation et en médecine physique,
notamment dans le traitement spécifique de pathologies
neurologiques affectant la motricité.
Figure 5 ▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
▲
Exemple d’une technique originale intégrant l’imagerie
motrice lors de la rééducation d’un membre parétique
chez un patient ayant subi un accident vasculaire cérébral
Le patient effectue des mouvements avec le bras non lésé
face à un miroir. Durant des séances d’une trentaine de
minutes, il doit “s’imaginer que le reflet est en fait son
autre bras (lésé)”. Ce procédé permettrait de faciliter
le processus d’imagerie mentale en donnant des indices
visuels du mouvement à imaginer, l’objectif étant
d’améliorer la commande motrice du membre lésé
D’après Stevens et coll., 2003
Rappelons que si cette nouvelle approche constitue un
outil intéressant en reconditionnement ou en réhabilitation, elle reste néanmoins un complément à la pratique
physique et non une alternative. La capacité d’imagerie
doit être bonne pour espérer obtenir un effet de la pratique mentale sur la performance motrice. En effet, certaines affections neurologiques ne permettent pas la pratique de l’imagerie. Par exemple, les patients atteints de
la maladie de Parkinson perdent la capacité à apprendre
par imagerie motrice [50].
Concernant l’évaluation de la qualité de l’imagerie motrice
il existe des questionnaires issus de la psychologie du
sport, néanmoins certains indices cliniques simples permettent d’obtenir une bonne indication de l’intégrité du
processus d’imagerie. Par exemple, la manifestation du
déficit moteur d’un patient dans la durée du mouvement
imaginé est un bon indicateur [39] de la capacité à imaginer ; la reproductibilité des durées lors de mouvements
imaginaires d’un essai à l’autre constitue également un
bon indice [5, 51]
D’une manière générale, les thérapies physiques sollicitent beaucoup les ressources des patients (endurance,
force, etc.). Ainsi, un des objectifs de l’imagerie motrice
en réhabilitation est d’augmenter la charge de travail (par
le nombre de répétitions mentales) tout en préservant l’intégrité physique de patients souvent fragiles. L’utilisation
de l’imagerie motrice s’est alors révélée bénéfique dans
plusieurs protocoles de réhabilitation.
Chez des patients avec une attaque cérébrale chronique,
Page [52] et Page et coll. [53] ont montré que le recouvrement d’une partie des capacités motrices du membre lésé
est plus importante après une réhabilitation combinant
pratique physique et mentale qu’après une réhabilitation
physique seule. Un entraînement par imagerie mentale et
par observation du mouvement a également permis une
amélioration significative de la motricité du membre parétique chez deux patients ayant une hémiparésie chronique [54].
En outre, les auteurs ont incorporé dans leur protocole, en
plus de l’imagerie motrice classique, une tâche de simulation mentale dans laquelle le mouvement du membre
sain était vu en miroir par les patients, leur procurant
l’illusion de bouger leur membre lésé. S’il est encore diffi-
cile d’évaluer objectivement le poids réel de l’imagerie
motrice dans les processus de réadaptation tant les protocoles et les patients sont hétérogènes, force est de constater que l’introduction de l’imagerie motrice dans les
techniques de réhabilitations connaît un intérêt certain.
Par ailleurs, nous avons récemment développé une
méthode permettant d’activer les mécanismes d’imagerie
mentale de façon implicite [55]. Le protocole expérimental
consiste à demander aux sujets de prédire la position
finale et la durée d’un mouvement (du bras ou du corps)
projeté sur l’écran d’un ordinateur et qui disparaît après
un certain temps (début de décélération par exemple). Le
segment corporel se déplace selon les lois qui obéissent
ou qui violent les invariants cinématiques du mouvement
correspondant.
Nous avons démontré que la précision de l’extrapolation
spatio-temporelle du mouvement occulté est plus élevée
pour les mouvements respectant les lois cinématiques.
Ceci suggère que l’observation du mouvement s’accompagne d’une simulation implicite de l’action s’appuyant
sur le répertoire moteur de l’observateur.
Sur le plan pratique, la méthode utilisée permet l’évocation mentale implicite du mouvement. Ce principe est en
cours d’utilisation pour rééduquer par images interactives
les fonctions motrices de patients hypo-actifs ou présentant des lésions centrales.
Les techniques d’imagerie motrice explicite ont prouvé
leur efficacité comme aide à la récupération fonctionnelle
après blessure chez des sportifs. L’apprentissage par
observation (démonstrations de modèles, observations
vidéos, etc. [40]) a aussi démontré son utilité. Quelques
études ont évalué l’apport de techniques d’imagerie
motrice en médecine physique (utilisation de l’entraînement mental pour la récupération fonctionnelle après accident vasculaire cérébral par exemple ou chez les sujets
âgés hypoactifs et chuteurs [53, 56, 57]). Ces méthodes
sont toutes basées sur une implication consciente des
sujets dans les processus d’imagerie motrice explicite.
Au contraire, la méthode que nous proposons est basée
sur l’apprentissage et le réapprentissage implicite par
observation dont l’avantage est de mettre en œuvre des
mécanismes automatiques ne nécessitant pas la focalisation de l’attention du sujet sur l’action à améliorer.
KS
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35
LA SIMULATION MENTALE DU MOUVEMENT :
DONNÉES EXPÉRIMENTALES ET IMPLICATIONS CLINIQUES
importantes le matin et le soir. Mais, le plus intéressant est
néanmoins le fait que l’isochronie entre mouvement réel et
mouvement simulé, habituellement observée dans la plupart des études, n’est plus présente le matin et le soir.
La qualité de la représentation mentale et de la prédiction
motrice pourrait alors être sous l’influence d’une rythmicité circadienne, la précision de l’imagerie motrice étant la
plus élevée l’après-midi, entre 14 et 20 h. Ainsi, un entraînement ou une réhabilitation utilisant l’imagerie pourrait
avoir un impact différent sur la motricité selon qu’il est
effectué à certaines heures de la journée.
▲ Figure 6
Variation journalière de l’imagerie motrice
Durées moyennes de mouvements réels (•) et imaginaires (•)
pour 3 tâches motrices enregistrées à 6 moments
de la journée (10 sujets). Mouvement imaginé et exécuté
fluctuent de manière circadienne (les courbes cosinus
représentées ont une période de 24 h). Néanmoins, la qualité
de la simulation mentale du mouvement n’est pas constante,
l’isochronie entre mouvement réel et imaginé est en effet
respectée seulement l’après-midi (ici à 14, 17 et 20 h)
Deuxièmement, notre équipe a réalisé des études préliminaires concernant les effets du vieillissement sur la capacité à prédire les durées du mouvement, en utilisant également un paradigme de chronométrie mentale [59]. Les
personnes âgées semblent ainsi conserver de bonnes
capacités en imagerie motrice et prédisent correctement
les durées du mouvement à imaginer quand ceux-ci n’impliquent pas de contraintes spatio-temporelles (conflit
vitesse-précision) ou dynamiques (inertie, gravité) élevées. Par conséquent, une réhabilitation basée sur la technique de l’imagerie motrice est possible chez la personne
âgée quand elle fait appel à des schémas moteurs simples.
CONCLUSION
Chronobiologie et vieillissement
(fig. 6)
Nous présentons brièvement enfin deux résultats issus de
nos travaux qui pourraient également trouver des applications cliniques.
Le premier concerne les variations circadiennes du processus d’imagerie motrice. Si de nombreuses activités
motrices et cognitives sont connues pour présenter une
fluctuation circadienne (en fonction de l’heure de la journée), aucune investigation ne s’est à ce jour intéressée à
la rythmicité biologique de l’imagerie motrice [58]. Ainsi,
nos premiers résultats montrent que, de la même manière
que la performance motrice, l’imagerie motrice présente
une forte fluctuation circadienne.
Les durées des mouvements, quelles que soient leur modalité (réel ou imaginé), suivent alors une fonction sinus d’une
période de 24 h typique des rythmes circadiens avec les
durées les plus courtes durant l’après-midi et les plus
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mars 2007
36
KS
Cette brève synthèse de la littérature montre que l’imagerie motrice est une simulation de l’action réelle, une
réplique interne du mouvement en termes de structures
nerveuses et de ressources cognitives. Nous sommes
désormais loin de la vision des premiers psychologues
pour qui les images mentales étaient de purs mécanismes
mentaux coupés de leurs racines sensori-motrices. En
conservant ainsi l’ensemble des caractéristiques physiques de l’environnement et du corps, cette forme de
représentation motrice consciente permet à l’être humain
de simuler les mouvements corporels sans activer les
effecteurs musculaires correspondants.
La découverte des mécanismes cognitifs de l’imagerie
motrice a même permis d’examiner les bases neuronales
de certains mouvements ne pouvant pas être étudiés avec
la neuro-imagerie (pour la locomotion par exemple [60])
et, plus généralement a permis une évolution qualitative
des neurosciences cognitives en replaçant le large champ
de la motricité humaine au cœur de la cognition humaine,
ce que Jeannerod appelle la cognition motrice.
des résultats permettra d’envisager les techniques optimales de rééducation en proposant des protocoles individualisés et adaptés à la pathologie neurologique. ■
D’un point de vue appliqué, l’imagerie motrice a un impact
positif sur l’apprentissage moteur. Son efficacité clinique
en réhabilitation neurologique doit être désormais mieux
quantifiée. Seule la reproductibilité des méthodologies et
Indexation Internet :
Imagerie
Neurologie
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n° 475
mars 2007
37