Comprendre la planification du mouvement dans les actions humaines

Beaucoup d'actions courantes, comme parler ou faire une tasse de thé, nécessitent une série de Mouvements rapides. Pour réussir ces tâches, c'est important de planifier le prochain mouvement avant de finir le précédent. Des études sur des activités comme les mouvements des yeux, la lecture, la marche, la frappe et l'atteinte ont montré que pouvoir anticiper les mouvements futurs aide les gens à agir plus rapidement et efficacement.

Les zones du cerveau responsables de la planification et de l'exécution des mouvements se chevauchent souvent, et les mêmes cellules cérébrales peuvent être impliquées dans les deux activités. Cela soulève une question clé : comment le cerveau parvient-il à planifier des mouvements futurs tout en contrôlant les mouvements actuels sans les mélanger ? Une étude a suggéré que chez les singes, la planification du mouvement suivant se fait dans une autre partie du cerveau que le contrôle du mouvement actuel, ce qui permet aux deux de se passer en même temps sans problème.

Pour les séquences de mouvements plus longues, surtout quand il faut aller vite, il peut être nécessaire de penser à plus que le prochain mouvement. On ne sait pas encore combien de mouvements futurs peuvent être planifiés à la fois, et si ces processus de planification s'influencent ou affectent l'action en cours. Pour explorer ça, un nouveau test a été développé où les Participants atteignent des cibles tout en pouvant voir combien de mouvements ils pouvaient planifier à l'avance.

Dans cette étude, les participants devaient effectuer des séquences de 14 atteintes avec un bras robotique. Les cibles étaient disposées dans un motif hexagonal, la position de la main étant représentée par un point à l'écran. Chaque essai commençait au même point de départ, et les participants devaient rester sur chaque cible pendant un certain temps avant de passer à la suivante. Ils devaient capturer chaque cible en y restant pendant une durée spécifique, variant de 75 à 400 millisecondes. Des temps plus courts permettaient des mouvements plus fluides, tandis que des temps plus longs exigeaient un arrêt complet.

#Conception Expérimentale

Les participants réalisaient les atteintes pendant que le robot gardait leur main cachée. Ils pouvaient voir la position de leur main comme un point à l'écran. Selon la condition du test, une à cinq cibles futures étaient affichées, indiquant combien d'infos sur les mouvements à venir étaient disponibles. La séquence des cibles était indiquée par leur luminosité, la plus lumineuse étant la prochaine cible à atteindre.

Dans les conditions avec une seule cible future, la suivante n'apparaissait qu'après que l'actuelle était capturée, ce qui empêchait toute planification. En revanche, quand deux ou plus cibles futures étaient visibles, les participants pouvaient commencer à réfléchir au prochain mouvement tout en atteignant l'actuelle.

#Mouvement Plus Rapide avec Planification Future

Pour voir si savoir quels étaient les cibles futures aidait à accélérer le mouvement, les chercheurs ont mesuré le temps qu'il fallait pour se déplacer entre les cibles. Cette mesure, appelée intervalle entre les atteintes (IRI), a montré que quand les participants pouvaient voir des cibles futures supplémentaires, ils réalisaient les mouvements plus vite. L'IRI a diminué de manière significative en passant de la condition avec une cible future à celle avec deux. Pour le temps de séjour le plus court de 75 millisecondes, il a été constaté que les participants planifiaient deux mouvements à l'avance.

#Confirmation de la Planification des Mouvements Futurs

Pour approfondir si les participants planifiaient effectivement pour deux cibles futures, une seconde expérience a été réalisée. Dans celle-ci, la cible deux mouvements à l'avance était soudain déplacée à un nouvel emplacement pendant que le participant atteignait la cible actuelle. Si le participant n'utilisait pas l'info sur cette nouvelle cible, le mouvement vers la prochaine cible devrait rester inchangé.

Cependant, les résultats ont montré que les participants ajustaient leurs mouvements vers le nouvel emplacement de la cible un mouvement en avant. Cela a indiqué qu'ils prenaient bien en compte les infos sur la cible qui avait été déplacée, même en plein milieu de l'atteinte de l'actuelle. Cela a fourni encore plus de preuves que les participants planifiaient non seulement pour la cible suivante, mais aussi pour celle d'après.

#Interaction Entre Plans de Mouvements Futurs

Ensuite, les chercheurs ont voulu découvrir si planifier plusieurs mouvements futurs interagissait les uns avec les autres ou s'ils étaient complètement séparés. Dans un test, ils ont déplacé la position de la cible suivante pendant que les participants atteignaient l'actuelle. Les vitesses d'ajustement vers les nouvelles cibles ont été mesurées dans différentes conditions.

Les résultats ont montré que quand les participants devaient ajuster leur atteinte après qu'une cible ait été déplacée, cela prenait plus de temps quand ils essayaient aussi de planifier plusieurs cibles futures. Cela a suggéré que les processus impliqués dans la planification de ces mouvements futurs interagissaient, ce qui pouvait ralentir les ajustements nécessaires pour les mouvements en cours.

#Tous les Mouvements Ne Sont Pas Planifiés Ensemble

Bien qu'il soit clair que les participants planifiaient plusieurs mouvements à l'avance, des preuves ont suggéré que ceux-ci n'étaient pas planifiés comme une seule unité. Quand la seconde cible future était déplacée, les participants réussissaient toujours à se déplacer vers la première cible sans montrer de retard. Cela a démontré que même si les processus de planification interagissaient, ils n'étaient pas complètement fusionnés.

#Co-articulation des Mouvements

L'interaction entre les plans futurs a permis aux participants d'optimiser leurs mouvements. Plus précisément, les chercheurs ont observé que lorsque la cible à venir nécessitait un tournant, le mouvement vers la cible précédente s'ajustait pour rendre le tournant plus facile. Cela signifie que les participants pouvaient planifier leurs mouvements d'une manière qui les préparait pour la suite. Cependant, cette synergie n'intervenait que lorsque la planification pour plusieurs mouvements se faisait en même temps.

#Mouvements Oculaires et Cibles Futures

Puisque l'étude a montré que les participants utilisaient les infos visuelles des cibles futures, les chercheurs ont aussi regardé comment ces vues des cibles futures influençaient où les participants concentraient leur regard. La plupart des participants faisaient seulement un saut visuel par atteinte, ce qui suggère qu'ils se concentraient surtout sur la prochaine cible tout en gardant un œil sur les cibles suivantes.

Quand les cibles étaient montrées, les participants avaient tendance à diriger leur regard vers la cible suivante, indiquant qu'ils se préparaient pour des mouvements futurs basés sur l'info visuelle. Cette tendance était visible même quand la prochaine cible n'était visible que pendant l'exécution de l'atteinte actuelle.

#Comparaisons avec d'Autres Études

Dans des études passées impliquant des mouvements de doigts, les chercheurs avaient trouvé que connaître les pressions de doigts à venir aidait les gens à mieux performer. Des résultats similaires ont été observés dans les tâches d'atteinte, avec une amélioration notable en voyant une seconde cible. Cependant, cet effet était moins significatif pour des temps de séjour plus longs car les participants avaient assez de temps pour se préparer durant leurs pauses.

Les différences dans la façon dont les doigts et les bras bougent pourraient expliquer pourquoi les effets variaient. Dans l'atteinte, les gens doivent terminer chaque mouvement avant de commencer le suivant, tandis que les doigts peuvent initier le prochain mouvement plus tôt. Cela suggère qu'un traitement des données plus rapide pourrait jouer un rôle essentiel dans l'optimisation de l'exécution des mouvements.

#Implications pour la Planification Neuronale

Ces résultats nous aident à comprendre les processus de planification du cerveau. Des études précédentes ont montré que des cellules cérébrales spécifiques peuvent être impliquées à la fois dans la planification et l'exécution des mouvements. Cela suggère que la planification des mouvements futurs peut se faire en parallèle même quand on exécute le mouvement actuel.

L'étude propose deux façons potentielles dont le cerveau pourrait gérer les plans de mouvement. Une possibilité est que les deux mouvements futurs soient planifiés séparément, menant à une co-articulation basée sur la dynamique du mouvement actuel. Alternativement, les deux mouvements futurs pourraient être préparés de manière interconnectée. D'autres études sont nécessaires pour explorer plus en profondeur ces mécanismes.

#Conclusion

En conclusion, cette recherche fournit des insights sur comment on gère nos mouvements et les processus de planification derrière eux. Les participants dans l'étude ont montré la capacité de planifier plusieurs mouvements en avant, d'interagir entre ces plans, et d'adapter leurs mouvements en conséquence. L'interaction entre l'atteinte et les mouvements oculaires souligne également comment les participants utilisaient efficacement les infos visuelles des cibles futures. Les implications de ces résultats s'étendent à la compréhension des mécanismes neuronaux sous-jacents à la planification des mouvements. Une exploration plus approfondie pourrait enrichir notre connaissance du contrôle moteur et de ses applications dans divers domaines.