Les bases neurophysiologiques du transfert inter-manuel d'adaptation sensorimoteur : évidence de patients calleux

Neural mechanisms underlying interlimb transfer of sensorimotor adaptation : insights from corpus callosum patients

• Auteur / Autrice : Pénélope Tilsley
• Direction : Fabrice Sarlegna, Olivier Felician
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain
• Date : Soutenance le 25/05/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM) - Institut des neurosciences des systèmes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Laure Pisella
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Pisella, Laura Bonzano, Joseph Galea, Mossadek Talby
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard D. Carson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agénésie du corps calleux

Corps calleux

Apprentissage moteur

Mots clés libres

Apprentissage moteur

Généralisation

Transfert interhémisphérique

Latéralisation cérébrale

Corps calleux

Motor learning

Generalisation

Interhemispheric transfer

Brain lateralisation

Corpus callosum

Résumé

La généralisation de l'adaptation sensorimotrice entre les membres, dit transfert intermanuel, est bien démontré chez l'homme, mais les mécanismes neurophysiologiques restent méconnus. Les modèles théoriques postulent un transfert interhémisphérique via le corps calleux. Pour tester cette hypothèse, nous avons recruté deux patients présentant des lésions récentes et étendues du corps calleux, et un patient présentant une agénésie du corps calleux, pour participer à un protocole d'adaptation prismatique impliquant du pointage. Nous avons évalué le transfert intermanuel du bras dominant au bras non dominant (expérience 1) et du bras non dominant au bras dominant (expérience 2). Selon les modèles théoriques et des études récentes, notre hypothèse était que les patients présenteraient un déficit de transfert intermanuel du bras dominant au bras non dominant, mais pas du bras non-dominant au bras dominant. Les résultats des deux expériences ont montré que les patients avaient une performance spatiale de pointage préservée dans les conditions non perturbées, et qu'ils étaient capables de s'adapter à la perturbation prismatique. De plus, 3/3 patients ont présenté un transfert du bras dominant au bras non dominant, et 2/3 patients ont présenté un transfert du bras non dominant au bras dominant. Ces résultats indiquent que les voies du corps calleux reliant les aires motrices, prémotrices et motrices supplémentaires ne sont pas nécessaires au transfert intermanuel. Ce transfert pourrait être médié par le splénium du corpus calleux (reliant les aires pariétales), les voies corticospinales ipsilatérales ou des structures souscorticales telles que le cervelet.

Generalisation of sensorimotor adaptation across limbs, known as interlimb transfer, is a well-demonstrated phenomenon in humans, yet the underlying neural mechanisms remain unclear. Theoretical models suggest that interlimb transfer is mediated by interhemispheric transfer via the corpus callosum. To test this, we recruited two rare stroke patients with recent, extensive callosal lesions and one patient with complete agenesis to perform a prismatic adaptation paradigm involving unconstrained arm reaching movements. We assessed interlimb transfer from dominant arm to nondominant arm (experiment 1) and from non-dominant arm to dominant arm (experiment 2). According to theoretical models and recent literature, we hypothesised that patients would show impaired interlimb transfer from dominant to non-dominant arm, but not necessarily from non-dominant to dominant arm. Results across both experiments showed that the patients had preserved spatial reaching performance in baseline, nonperturbed conditions and were able to adapt to the prismatic perturbation with either arm. Crucially, 3/3 patients showed interlimb transfer from dominant to non-dominant arm, and 2/3 patients showed interlimb transfer from non-dominant to dominant arm. These findings indicate that callosal pathways connecting motor, premotor and supplementary motor areas are not necessary for interlimb transfer of prismatic reach adaptation. Such interlimb transfer could be mediated by transcallosal splenium pathways connecting parietal areas, ipsilateral descending cortico-spinal pathways or subcortical structures such as the cerebellum.