Modulation du traitement cortical des informations visuelles et somatosensorielles en situation d'incongruence : une approche électroencéphalographique

Modulation of cortical visual and somatosensory processing in an incongruent sensory situation : an EEG approach

• Auteur / Autrice : Nicolas Lebar
• Direction : Jean Blouin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 30/09/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Neurosciences Cognitives (Marseille ; 2012-2024)
• Jury : Président / Présidente : Michel Guerraz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Bonnetblanc, Nicole Malfait
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alessandro Farnè, Yann Coello

Mots clés

Mots clés contrôlés

Processus perceptivomoteurs

Activité motrice

Mécanique humaine

Apprentissage -- Physiologie

Mots clés libres

Vision

Somesthésie

Pondération sensorielle

Contrôle du mouvement

Apprentissage

Eeg

Vision

Somatosensory

Sensory weighting

Movement control

Learning

Eeg

Résumé

L’objectif du présent travail de thèse est d’étudier les mécanismes de pondération des informations visuelles et somatosensorielles dans le contrôle du mouvement volontaire visuoguidé de la main lorsque les retours sensoriels de ces deux canaux véhiculent des informations spatiales congruentes ou incongruentes. Une incongruence entre les informations visuelles et somatosensorielles peut-être crée expérimentalement en décalant l’environnement visuel perçu des participants. Dans une telle situation, les participants devaient suivre les contours d’une forme géométrique irrégulière avec un stylet sur une tablette graphique. L’activité cérébrale des régions visuelles, somatosensorielles et pariétales postérieures a été enregistrée en électroencéphalographie, et quantifiée par la mesure de l’amplitude de potentiels évoqués visuels [Etude 1] et de la puissance des bandes de fréquences alpha (8-12 Hz), beta (15-25 Hz) et gamma (50-80 Hz) [Etudes 2 et 3]. Nous avons ainsi montré que le mouvement visuoguidé entraînait une augmentation de l’activité au niveau des aires corticales visuelles, et que le contrôle du mouvement en situation d’incongruence induisait une augmentation supplémentaire de l’excitabilité des cortex visuels, somatosensoriels et pariétaux postérieurs. Ces modulations reflèteraient des mécanismes de pondération du traitement de ces entrées sensorielles dans le but de s’adapter à cette situation. Plus généralement, nos résultats soutiennent l’idée que notre système nerveux est en mesure de moduler localement son activité en fonction de la pertinence du traitement des informations pour répondre aux exigences imposées par le contexte.

The goal of our doctoral research was to investigate the weighting of these sensory inputs in conditions under which they provided either congruent or incongruent information about hand motion. A visuo-somatosensory incongruence can be induced experimentally by shifting the visual feedback of the environment. We asked participants to follow precisely the outline of an irregular shape with a stylus on a digitizing tablet. Brain activity was recorded with an electroencephalographic device, and quantified by measuring visual evoked potentials amplitudes [Study 1], and the power in the alpha (8-12 Hz), beta (15- 25 Hz) and gamma (50-80 Hz) frequency-bands [Studies 2 and 3]. We first evidenced that visually-guided hand movements increased the sensitivity to visual inputs of a large cortical network. Moreover, we showed that controlling movement in a situation with an incongruence between visual and somatosensory input led to a further increase of visual, somatosensory and posterior-parietal cortical excitability. We suggest that these modulations reflect sensory weighting mechanisms in order to attempt to adapt to the sensory incongruence. Interestingly, in the somatosensory areas, we found that the sensory incongruent condition led to a reduction of gamma power, suggesting a reduced integration of somatosensory inputs for controlling movements. Taken together, our findings are in line with the existence of a general sensory gain control mechanism driven by the state of adaptation of the sensorimotor system in a given sensory context. More generally, our results argue for the idea that sensory processing is function of the context-dependent relevance of the sensory inputs.