Etude du contrôle prédictif de la force de préhension lors de la manipulation rythmique d'objet

Study of grip force predictive control during rhythmic objet manipulation

• Auteur / Autrice : Médéric [François] Descoins
• Direction : Reinoud Jan Bootsma, Frédéric Danion
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du mouvement humain
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (1969-2011) - Université d'Aix-Marseille II. Faculté des Sciences du sport

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vieillissement

Commande prédictive

Mécanique humaine

Préhension humaine

Résumé

Durant la manipulation d’objet, la force de préhension doit contrebalancer la charge de l’objet qui résulte en partie du mouvement pour éviter que l’objet ne glisse. Les études comportementales portant sur le contrôle de la force de préhension lors de mouvements volontaires ont mis en évidence un mode de contrôle prédictif permettant de moduler en parallèle la force de préhension aux variations de charge sur l’objet. L’objectif de nos travaux de doctorat était de préciser les processus permettant le couplage entre les mouvements du bras (générant la charge sur l’objet) et la force de préhension lors de la manipulation rythmique d’objet. Dans les expériences 1 et 2, cela a été réalisé chez l’Homme sain, jeune et âgé. En dissociant les forces s’appliquant sur le bras et sur l’objet, nous avons pu montrer que le système nerveux central utilise des représentations distinctes des forces s’appliquant sur le bras et sur l’objet pour prédire les variations de charge sur l’objet. Quand la charge sur l’objet varie à deux fois la fréquence du mouvement, le couplage entre la force de préhension et la charge sur l’objet est altéré chez les sujets jeunes et plus encore chez les sujets âgés. La dernière contribution de notre travail (étude 3) s’est focalisée sur l’effet de la fréquence du mouvement, et sur celui du ratio entre la fréquence du mouvement et la charge sur l’objet. Nos résultats montrent que lorsque ce ratio vaut 2, l’augmentation de la fréquence du mouvement altére significativement le couplage entre la force de préhension et la charge sur l’objet, au contraire des conditions où le ratio vaut 1. Ces derniers résultats sont discutés dans le cadre de l’approche dynamique des coordinations.

During object manipulation, grip force must overcome the external load force that threaten grasp stability. Behavorial studies have revealed that grip force, during volontary movement, involves predictive control. Grip force is regulated in parallel or slighttly ahead of load force variations. This thesis investigates the neural processes engaged in the coupling between arm movement (generating the load force on the object) and grip force during rhythmic object manipulation. In experiments 1 and 2, we showed in young and elderly healthy adults, that the central nervous system uses distinct representations of the external force applied on the arm and on the object to predict load force variations. In external force fields in which load force varies at twice the frequency of movement (coordination 1 /2), the grip/load force coupling was altered in all subjects and especially in the elderly one. The last experiment focussed on the effects of the movement frequency and on the ratio between movement frequency and load force frequency (1/1 and 1/2 coordination). Interestingly the grip/load force coupling was significantly altered by movement frequency in the 1/2 coordination mode, but was not the case in the 1/1 coordination mode. Those last results are discussed in the context of coordination dynamic approach.