Le Cervelet comme prédicteur dans le contrôle moteur

par Loïc Sabarly

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Emmanuel Guigon.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .


  • Résumé

    Deux interprétations s’affrontent actuellement quant au rôle du cervelet dans le contrôle moteur. La théorie motrice considère que le cervelet participe directement au contrôle de l’acte moteur. La théorie sensorielle fait, elle, l’hypothèse que le cervelet implémente un prédicteur participant de façon indirecte au contrôle moteur. Un tel prédicteur permet d’anticiper les conséquences sensorielles, dont le retard dû aux délais de transmission et de traitement empêche le contrôle moteur de fonctionner en feedback direct. Par comparaison avec la théorie motrice, la théorie sensorielle apparaît d’avantage fondée sur un ensemble de données expérimentales, incluant la physiologie du cervelet, sa structure et les déficits hérités des lésions. Dans le cadre de cette théorie, nous avons réalisé une étude neurocomputationnelle afin de déterminer si les propriétés architecturales, électrophysiologiques et de plasticité synaptique de la boucle olivo-cérébelleuse (BOC, répétée ~106 dans le cervelet) lui permettent d’implémenter un prédicteur. Au moyen de simulations d’un réseau de neurones modélisant ces propriétés, nous démontrons que la BOC peut apprendre à associer une commande motrice aux retours sensoriels retardés. Ces retours informent sur l’état subséquent du système, grâce à une trace électrique adaptative produite par les cellules de Purkinje (CP). Au terme de cet apprentissage, la double inhibition entre les CP et les neurones inhibiteurs des noyaux cérébelleux profonds (NCP-) et entre NCP- et NCP+ (excitateurs) permet à une commande motrice de produire une réponse phasique dans les NCP+ codant une estimation du nouvel état du système. Ces résultats sont complétés par l’étude d’un modèle biophysique des CP montrant que les plateaux de potentiel dendritiques constituent une implémentation biologiquement réaliste de la trace électrique postulée dans notre réseau neuronal. Ce travail démontre, pour la première fois, que le cervelet peut effectivement implémenter la fonction de prédicteur postulée par la théorie sensorielle.

  • Titre traduit

    The cerebellum as a predictor in the motor control


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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 190 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 158-163. 108 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2009 103
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