Etude des bases neurales de la poursuite oculaire chez l’homme

Neural basis of human smooth pursuit eye movements

• Auteur / Autrice : Pierre Lebranchu
• Direction : Alain Berthoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champs visuels

Aire visuelle

Oeil -- Mouvements

Résumé

La poursuite oculaire est un mouvement lent et conjugué des deux yeux permettant de maintenir nette sur la fovéa l’image d’un objet en mouvement. Son initiation requiert un stimulus visuel, mais son maintien nécessite l’adjonction de signaux extrarétiniens renseignant sur la vitesse du déplacement et anticipant le mouvement à venir. Pour identifier les structures corticales impliquées dans son contrôle, nous proposons une approche associant expérimentations psychophysiques et oculomotrices couplées à différentes techniques d’enregistrement de l’activité corticale. Un signal extrarétinien de vitesse est localisé en IRMf dans la partie dorsale du cortex visuelle, codé dans un espace rétinotopique. En accord avec la théorie pré-motrice de l’attention, le réseau cortical impliqué dans la poursuite oculaire se superpose au réseau dorsal de contrôle de l’attention visuo-spatial. L’enregistrement direct de l’activité électro-encéphalographique intracérébrale chez l’homme durant la poursuite retrouve une activité de la bande gamma au niveau d’aires frontales (FEF), pariétales (VIPS) et occipitales. L’inhibition du mouvement implique un réseau préfrontal. L’ensemble de ces travaux apporte un éclairage complémentaire à la compréhension des bases neurales de la poursuite, insistant sur la pluralité des signaux extrarétiniens et le rôle probablement sous-estimé du cortex occipital. La poursuite oculaire apparaît alors comme une combinaison continue de transformations sensorimotrices (occipito-frontale) et planification de l’action (fronto-occipitale).

Pursuit is a smooth and conjugate movement of both eyes, stabilizing the moving image of a target stationary on the fovea. Initiation needs a visual stimulus, but maintenance of the movement requires the addition of velocity and anticipating extraretinal signals. To highlight cortical structures implied in smooth pursuit control, we propose a combination of psychophysic and oculometric experiments associated with different cortical activity recording methods. In a fMRI experiment, a velocity extraretinal pursuit signal is localized in the dorsal part of the early visual cortex, with retinotopic coding. In agreement with the premotor theory of attention, the pursuit cortical network overlaps the dorsal attention network. Direct human recording of intracerebral electroencephalography (iEEG) during pursuit reveals a sustained gamma band activity in frontal (FEF), parital (VIPS) and occipital areas. Pursuit inhibition requires prefrontal network. All these results agree with neural basis of smooth pursuit, revealing the plurality of extraretinal signals and the underestimated role of occipital cortex. Smooth pursuit control seems to be a continuous combination of occipito-frontal sensorimitor transformations and fronto-occipital motor planning.