Dépendance au cadre de référence visuel au cours du vieillissement en fonction de différentes tâches sensorimotrices : de la perception à la marche

Reliance on the visual frame of reference in ageing across different sensorimotor tasks : from perception to walking

• Auteur / Autrice : Catherine Perséphone Agathos
• Direction : Brice Isableu, Christine Assaiante
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du sport et du mouvement humain
• Date : Soutenance le 07/10/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du sport, de la motricité et du mouvement humain (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Complexité, innovation, activités motrices et sportives (Orsay, Essonne ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Charalambos Papaxanthis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brice Isableu, Christine Assaiante, Charalambos Papaxanthis, Christophe Bourdin, Marion Luyat, Leslie Decker, Delphine Tranvouez-Bernardin, Manh-Cuong Do
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christophe Bourdin, Marion Luyat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perception visuelle

Marche (locomotion)

Posture

Vieillissement

Mots clés libres

Vieillissement

Cadres de référence

Dépendance à l'égard du champ visuel

Flux optique

Posture

Marche

Aging

Frames of reference

Visual field dependence

Optic flow

Posture

Walking

Résumé

Le vieillissement entraîne une dégradation des mécanismes sensoriels d’intégration pouvant se manifester dans les tâches de la vie quotidienne des seniors par une perte d'autonomie et des risques de chute. Parmi les facteurs contribuant à l’augmentation de ces risques, certains pourraient relever d’une dégradation de la (re)pondération des signaux sensoriels se traduisant par une augmentation de la dépendance aux informations visuelles et aux références spatiales associées.Examiner la dépendance au référentiel visuel (DRV) dans le contexte du vieillissement permet ainsi de mieux comprendre:• si des effets d’âge sur la cognition et/ou la sensorimotricité sont liés à l’augmentation de la DRV;• si la DRV majorée des seniors indique un mode préféré de référentiation spatiale ou une conséquence des déficits liés à l'âge;• l’évolution de ces associations et ces mécanismes en étudiant des jeunes adultes, des adultes d'âge intermédiaire et des seniors.Dans le Chapitre 2, nous avons examiné les facteurs associés à une plus grande DRV avec l'âge. Nous avons confirmé les résultats classiques de la littérature en montrant une augmentation de la DRV avec l’âge, de plus celle-ci était associée avec une réduction de i) l’effet Aubert, indiquant une réduction de la dépendance au référentiel égocentré (DRE), ii) la capacité de traitement d'attention visuelle parallèle, et iii) la stabilité de fixation visuelle.Nous avons étudié ensuite les comportements d’orientation et de stabilisation de nos participants pendant des tâches posturales, et de marche face à des flux optiques linéaires projetés au sol. Dans le Chapitre 3, nos participants se tenaient 1) en posture érigée pieds serrés ou 2) marchaient sur place (MSP - contacts podaux intermittents) face à 1- une stimulation visuelle statique, 2- un flux optique naturel (aucune stimulation), 3- en approche ou 4- en recul. Les flux optiques ont surtout influencé la MSP induisant des dérives antéroposterieures de la tête, du tronc et du centre de pression (CdP). Les dérives étaient plus marquées chez les seniors par rapport aux autres groupes. Ces participants ont aussi montré des dérives naturelles en condition de MSP, i.e. sans stimulation visuelle projetée. La direction du flux optique a provoqué les effets les plus importants sur la dérive du CdP en association avec i) une DRV supérieure, ii) une DRE réduite et iii) une plus grande dérive naturelle,Dans le chapitre 4, nous avons étudié l'influence de ces mêmes flux sur le contrôle des paramètres de la marche et sur la stabilisation de la tête au cours de la marche. La dépendance au cadre de référence visuel s’est manifestée chez les seniors dans les conditions de i) flux naturel par une stratégie d’abaissement de la tête et une capacité réduite de stabilisation de la tête sur l’espace dont on peut penser que ces comportements visaient à maximiser l’utilisation des indices visuels disponibles, et ii) flux visuels imposés, par une réorientation du tronc et une augmentation de la fréquence du pas. Les résultats montrent aussi une adoption plus fréquente de la stratégie de stabilisation de la tête sur l’espace en conditions imposées de stimulation visuelle. Ce résultat suggère qu’un renforcement artificiel du flux optique mène à une adaptation posturale permettant une meilleure intégration des informations sensorielles pendant la marche.Nos résultats complètent les connaissances actuelles sur les relations entre la DRV et le contrôle sensorimoteur en fonction de la tâche perceptivo- motrice avec l’âge. Cette dépendance semble être associée à une réduction de l'exploitation du cadre de référence égocentrée en termes de perception de l’orientation du corps/verticale et de mouvement- propre, et se manifeste différemment selon la tâche. Enfin, notre travail ouvre des pistes de réflexion pour tenir compte de la DRV exacerbée dans la conception de protocoles d’entraînement pour des seniors plus dépendants.

Aging entails deficits in the mechanisms of sensory integration which may affect daily living tasks in old adults, ultimately leading to loss of autonomy and health risks, notably falls. Among the factors contributing to these risks, some may be associated with a degradation in sensory (re)weighting, leading to a greater reliance on visual cues and the associated frames of reference (FoR) (visual field dependence).Our aim was to study how preferential modes of spatial referencing influence sensorimotor control. Examining visual field dependence in the context of aging thus allows to better understand:• if age-related cognition and/or sensorimotor deficits are associated with increased reliance on the visual FoR;• whether this reliance indicates a preferred mode of spatial referencing or a consequence of age-related deficits;• how the above associations and mechanisms evolve by studying young, middle-aged and old adults.We first examined possible factors associated with greater reliance on the visual FoR with age (Chapter 2). We confirmed classic literature reports of increased visual field dependence in old age, and uncovered an association between greater visual field dependence and reduced i) reliance on the egocentric FoR, ii) parallel attentional visual processing ability, and iii) visual fixation stability.We subsequently examined the orientation and stabilisation behaviour of our participants during postural tasks and while walking under different conditions of linear ground optic flow. In Chapter 3, participants stood quietly or stepped in place (SIP – intermittent podal contacts with the ground surface) while confronted with 1- natural optic flow (no stimulus), 2- a static visual stimulation, 3- approaching and 4- receding optic flow. The results showed that the optic flow stimuli influenced SIP primarily as evidenced by anteroposterior drifting of the head, trunk and centre of pressure (COP). Old adults had larger amplitudes of drift compared to the younger participants, and drifted even under natural flow (natural drift) during SIP, indicating reduced egocentric self-motion perception. The most important directional optic flow effects were on the COP and were associated with i) increased reliance on the visual FOR, ii) reduced reliance on the egocentric FoR, and iii) greater natural drift.In Chapter 4 we investigated the influence of ground optic flow on the control of walking and head stabilisation. Reliance on the visual FoR in old adults was manifested under conditions of i) natural flow by a reduced head pitch orientation and ability to stabilise their head in space, which may indicate a strategy to maximise the salience of available visual cues and ii) imposed optic flow, by a re-orientation of the trunk in pitch and increase in stepping frequency. Our results also revealed a general improvement of head stabilisation under conditions of imposed visual stimulation towards a more frequent adoption of the head stabilisation in space strategy. This suggests that the artificial enhancement of optic flow provokes a postural adaptation in order to optimise sensory information processing when walking.Our findings extend current knowledge on the association between reliance on the visual FoR and sensorimotor control across adulthood and depending on the perceptivo-motor task. It is evident that this reliance is linked to a reduction in the exploitation of the egocentric FoR in terms of body orientation and self-motion perception, and that its manifestation depends on the task. Finally, our work provides insights for the design of training protocols aimed at frailer olds taking into account exacerbated reliance on the visual FoR.