La saccade oculaire chez le jeune enfant : approche développementale du contrôle oculomoteur et de l'adaptation saccadique

Saccadic eye movements in young children : developmental approach to oculomotor control and saccadic adaptation

• Auteur / Autrice : Christelle Lemoine-Lardennois
• Direction : Karine Doré-Mazars
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Soutenance le 20/10/2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cognition, comportements, conduites humaines (Paris ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Moutier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karine Doré-Mazars, Sylvain Moutier, Denis Pélisson, Jean-Yves Baudouin, Laurent Madelain
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Denis Pélisson, Jean-Yves Baudouin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enfants -- Psychologie

Oeil -- Mouvements

Mots clés libres

Saccade oculaire

Adaptation saccadique

Développement

Enfant

Saccade

Saccadic adaptation

Development

Child

Résumé

Pour percevoir le monde qui nous entoure, nous effectuons des mouvements rapides des yeux afin de placer les objets d'intérêt en fovéa, région de l'oeil où l'acuité visuelle est maximale. Ces mouvements oculaires, appelés saccades, sont précis malgré leur rapidité d'exécution. Le mécanisme assurant leur précision tout au long de la vie est l'adaptation saccadique. L'adaptation saccadique peut être facilement induite en laboratoire grâce au paradigme non invasif de double saut de la cible (McLaughlin, 1967) qui simule une « imprécision » de la visée d'une cible en déplaçant celle-ci pendant la saccade de manière répétée. Le système saccadique corrige progressivement l'erreur de visée induite artificiellement, la saccade amenant directement l'oeil vers la nouvelle position de la cible après seulement une cinquantaine d'essais. A ce jour, si les paramètres saccadiques (latence, amplitude, durée, vitesse moyenne et pic de vitesse) sont très bien documentés chez l'adulte, ils restent peu décrits chez le très jeune enfant. De plus, aucune étude n'a examiné la plasticité du système saccadique chez les enfants de moins de huit ans. Le but de ce travail de thèse est double. Il vise d'une part à caractériser les paramètres saccadiques chez le très jeune enfant. Pour ce faire, les mouvements oculaires d'un groupe de 115 bébés âgés de 7 à 42 mois ont été enregistrés pendant 140 essais (Etude 2). Nous avons mis au point un protocole expérimental original adapté à l'âge de ces jeunes participants que nous avons préalablement validé chez des adultes (Etude 1). D'autre part, nous avons étudié si la plasticité du système oculomoteur des bébés de cet âge possède les mêmes caractéristiques que celle des adultes en induisant, grâce au paradigme de double saut de la cible, une adaptation en diminution d'amplitude (Etude 3) et une adaptation en augmentation d'amplitude de la saccade (Etude 4). Les résultats reposant sur plus d'une centaine de saccades consécutives par participant montrent que les bébés sont capables de sélectionner un stimulus visuel comme cible et d'effectuer une saccade oculaire vers celle-ci. Le système oculomoteur est cependant immature à cet âge puisque les saccades des bébés ont des latences plus longues et sont plus hypométriques, i.e. moins précises que celles des adultes. Cependant, les performances saccadique des bébés s'améliorent avec l'âge pour la latence et, contre toute attente, au fur et à mesure des essais pour la précision de leur visée. Par ailleurs, les modifications adaptatives en réponse au saut intra-saccadique de la cible sont présentes chez un plus grand nombre d'adultes que d'enfants en diminution d'amplitude et inversement en augmentation d'amplitude. Cependant, l'efficacité de l'adaptation saccadique est similaire chez les deux groupes de participants. Nos études contribuent à la compréhension du développement du contrôle oculomoteur : le déclenchement de la saccade devient plus rapide (latence) avec l'âge mais la forte hypométrie de la saccade reste la même entre 7 et 42 mois. De façon inattendue, la précision saccadique s'améliore au cours de la session expérimentale suggérant une capacité d'apprentissage à court terme (Etude 2). Dans les Etudes 3 et 4, la plasticité du système oculomoteur est révélée pour la première fois chez des enfants d'âge préscolaire, signant des mécanismes adaptatifs fonctionnels chez le jeune enfant qui ne leur permettent cependant pas d'obtenir la précision saccadique des adultes.

To perceive the world around us, we perform rapid eye movements to bring objects of interest into the fovea, the eye region where visual acuity is optimal. These eye movements, called saccades, are accurate despite their high velocity. The mechanism that ensures accuracy throughout life is called saccadic adaptation. Saccadic adaptation can be easily induced in the laboratory by using the noninvasive double-step target paradigm (McLaughlin, 1967) that simulates targeting errors of the saccade by displacing repeatedly the target during the saccade. The saccadic system progressively reduces the error induced artificially so that after only fifty trials, the eyes rech the new position of the target. Today, if saccadic parameters (latency, amplitude, duration, average velocity and peak velocity) are well documented in adults, they remain poorly described in the very young children. Moreover, no study has examined the plasticity of the saccadic system in children aged under eight years-old. The goal of this thesis is twofold. On the one hand, it aims at characterizing saccadic parameters in very young children. To do this, the eye movements of a group of 115 babies aged 7-42 months-old were recorded during 140 trials (Study 2). We developed an original experimental protocol adapted to the age of these young participants, which first validated in adults (Study 1). One the other hand, we investigated whether the plasticity of the babies' oculomotor system has the same characteristics as adults' by inducing an adaptive shortening of saccade amplitude (backward adaptation; Study 3) and an adaptive lengthening of saccade amplitude (forward adaptation; Study 4). The results based on more than a hundred consecutive saccades per participant show that babies are able to select a stimulus as a visual target and generate a saccade toward it. However, the oculomotor system is immature at this age because babies' saccades have longer latencies and are more hypometric, i.e. less accurate than saccades in adults. Nevertheless, saccade latency improves with age in the child group. Unexpectedly, saccade accuracy improves over trials. Furthermore, adaptive changes in response to the intra-saccadic target step are present in a larger number of adults than children for backward adaptation and conversely for forward adaptation. However, the efficiency of saccadic adaptation is similar in the two groups of participants. Our studies allow to better understanding the development of oculomotor control: saccades are initiated faster with age but the high saccade hypometria remains the same between the age of 7 and 42 months. Unexpectedly, saccade accuracy improves over the course of the experimental session suggesting a short-term learning ability (Study 2). In Studies 3 and 4, the plasticity of the oculomotor system is revealed for the first time in preschool children. These results suggest that adaptive mechanisms are functional in young children. This ability however does not allow them to be as accurate as adults.