Maturation and learning of anticipated postural control in Teens: Motor and Cerebral Expressions
Maturation et apprentissage du contrôle postural anticipé au cours de l’adolescence : Expressions motrice et cérébrale
Résumé
Agir dans son environnement passe par l’utilisation d’une fonction d’anticipation programmant l’action à réaliser mais également les conséquences de l’action sur la posture de référence. La fonction d’anticipation s’appuie sur les représentations du corps et de l’action, qui sont en perpétuelle évolution au cours de la vie. L’adolescence étant caractérisée par une modification majeure du corps et une maturation cérébrale intense, ce travail de thèse a cherché à évaluer les liens qui unissent fonction d’anticipation, représentations du corps et de l’action et maturation cérébrale durant cette période charnière. La fonction d’anticipation a été étudiée au moyen de la tâche bimanuelle de délestage qui met en jeu l’utilisation d’un bras postural, qui supporte le poids, et d’un bras manipulateur, qui le déleste. Dans cette tâche, la fonction d’anticipation passe par l’expression des ajustements posturaux anticipés (APAs). Caractérisés par une inhibition précoce des muscles fléchisseurs du bras postural chez l’adulte, les APAs annulent l’effet déstabilisateur du mouvement sur la posture de référence. Des enregistrements cinématiques, électromyographiques et électroencéphalographiques ont été utilisés conjointement pour explorer la maturation et la construction d’une représentation sensori-motrice au cours de l’adolescence. Bien qu’une stagnation des performances de stabilisation posturale soit reportée, les APAs à l’adolescence se caractérisent par une amélioration de la latence d’apparition de l’inhibition des muscles. Chez l’adulte, les APAs s’expriment par une désynchronisation du rythme mu et une onde positive au dessus du cortex sensori-moteur impliqué dans la stabilisation posturale. Les caractéristiques temporelles des signatures électrophysiologiques varient à l’adolescence. Ainsi, l’amélioration de la fonction d’anticipation serait sous-tendue par une maturation de ces activités électrophysiologiques à l’adolescence. L’apprentissage d’un nouveau contrôle postural est caractérisé, aussi bien chez l’adulte que chez l’adolescent, par une amélioration rapide puis plus lente des performances de stabilisation posturale. L’acquisition du contrôle anticipé repose sur la maitrise du réglage temporel de l’inhibition des muscles fléchisseurs, qui est plus tardive chez les adolescents. Une intégration des retours proprioceptifs en provenance de l’action permettrait la construction d’une nouvelle représentation sensorimotrice. Exprimée par la maitrise des paramètres temporels, la réactualisation des représentations de l’action et du corps à l’adolescence passerait par une meilleure intégration des informations proprioceptives, qui serait défaillante à l’adolescence. La maturation des régions cérébrales impliquées dans ces représentations serait également capitale
In order to achieve a specific goal, voluntary action requires an anticipatory behaviour,which predicts the consequence of the planned action on the postural control. Anticipatorybehaviour rests on action and body representations, which are in continual evolution acrosslife. Under hormonal influences, adolescence is characterized by body modifications andcerebral maturation. This thesis explored the link between the anticipatory function, action andbody representations, and the cerebral maturation during this key period.Anticipatory function was assessed using the bimanual load-lifting task, which engages apostural arm, supporting the load, and a motor arm, lifting the load. In this task, theanticipatory behaviour is expressed by anticipatory postural adjustments (APAs). Characterizedby an earlier inhibition of the postural flexors in adults, APAs cancel the destabilizing effect ofmovement on the postural reference. Kinematics, electromyographic andelectroencephalographic recordings were simultaneously used to explore the maturation andthe building of a sensorimotor representation during the adolescence.Although performances of postural stabilization were stable, APAs at the adolescencewere characterized by an earlier occurrence of the inhibition latency on the postural flexors. Inadults, the APAs are expressed by a mu rhythm desynchronization and a positive wave overthe sensorimotor cortex involved in postural stabilization. The electrophysiological signaturesrecorded in the adolescent group presented different temporal characteristics. Thus, theimprovement of the anticipatory function would be underlain by a maturation of theseelectrophysiological activities during the adolescence.Learning a new postural control was characterized, in adults as well as in adolescents,by a rapid followed by a slow improvement of the postural stabilisation. The acquisition ofanticipatory control rested on the mastering of the temporal parameters of the flexorsinhibition, which took more time during the adolescence. Integration of the proprioceptivefeedback coming from the action is the mechanism at the origin of the update of thesensorimotor representation.Expressed by the mastering of the temporal parameters, the update of the body andaction representations during the adolescence would imply an enhancement of the integrationof proprioceptive information, which would be still lacking at the adolescence. The maturationof the cerebral areas involved in these representations would be also a key element.