La présentation visuelle de lettres isolées active l'aire pré-motrice impliquée dans l'écriture Longcamp et al. (2003), NeuroImage

Introduction

Modèle classique d'un système d'analyse visuelle (Ellis, 1993) : la reconnaissance de la forme des lettres se base sur la vision. Chaque représentation visuelle d'une lettre donnée est codée sous une forme sensori-motrice : relation étroite entre la forme d'une lettre et sa transcription graphique  Représentation multimodale des lettres de l'alphabet. Exemples d’interaction sensori-motrice : - Facilitation kinesthésique: la reconnaissance visuelle de la lettre est facilitée par sa réalisation motrice. - Etude chez le singe

Problématique: La simple vue du caractère suffit-elle à activer l’aire motrice impliquée dans l’écriture ? Hypothèse: existence d'un codage multimodal (moteur et visuel) de la forme des lettres.

Méthode Procédure expérimentale Participants Acquisition et analyse des données

Procédure expérimentale 2 tâches différentes, mêmes stimuli utilisés: lecture écriture 3 types de stimulus: Lettres seules Pseudo-lettres seules Stimulus contrôles

Les stimulus utilisés Lettres seules: Pseudo-lettres seules: Stimulus contrôles:

Tâche de lecture On demande au sujet de regarder attentivement un stimulus visuel, sans réponse attendue.

Tâche d’écriture On demande au sujet de recopier les stimulus avec leur main droite. Il n’est pas précisé aux participants que cette tâche sera réalisée après la tâche de lecture pour éviter une stratégie d’écriture mentale implicite.

Participants 11 adultes sains (pas de troubles neurologiques, dyslexiques ou du langage) Nationalité française Droitiers (confirmé par le test d’Edinburgh) Sexe: 7 hommes / 4 femmes Age: 25 +/ - 2 ans Volontaires et consentants

Matériel Stimulus visuels présentés sur un écran d’ordinateur, diffusant les images à 60 cm du participant Ainsi, pendant les sessions d’imagerie (IRMf), celui-ci perçoit les stimulus par l’intermédiaire d’un miroir incliné au dessus du dispositif d’imagerie

Résultats

Résultats En lecture : Activation de BA 6 (cortex prémoteur gauche) Cette zone serait donc impliquée dans l’observation passive de lettres.

Comparaison lecture et écriture

Determine région ROI pour chaque sujet Région ROI= Cortex prémoteur gauche = AIRE 6

Discussion Activation du cortex pré moteur s’explique part: Sujet bouge les yeux pour explorer stim visuel PF centre ecran Pas activation du cortex prémoteur pour pseudo lettres Activation que du côté gauche, pas dû mouvements des yeux (sinon bilatéral)

Articulation subvocale des lettres (répètent silencieusement stim), MAIS : Aire broca pas activée Activations constatées ds cette étude ne correspondent pas aux activations des centres moteurs de la production orale Même activation pseudolettres que pour lettres (ne peuvent être codés phonologiquement ou prononcées)

Pas dû à d’éventuels mouvements des mains car aire 4 pas impliqué Mise en évidence d’une activation de l’aire prémotrice pour stim visuel. Ex : chez singes, les neurones miroirs lors présentation d’outils Par rapport à l’aire de l’exner Lors de l’étude de Raij en 1999

On suppose que représentation des lettres pas strictement visuelle Aire prémotrice pas impliquée mais co activée (à cause assoc lors d’apprentissage)

Contexte théorique 1994 – Jeannerod – observer une action = simulation corticale 2001 – Buccino et coll. - mise en évidence somatotopie IRMf – activation diff.(obs vs. Imitation future) TMS – obs active tout

Objectif de l'étude Correspondance entre action et capacité motrice de l'observateur. Activation cortex moteur et pariétal + élevée si action connue vs. Inconnue

Méthode Participants : 3 gp, 29 participant, danseurs experts ballet vs. Capoera vs. Non experts. Hô, Stimuli : 12 paires de vidéos de 3 s, pstée 4 fois Sujet placés dans un scanner Tâche : pour chaque vidéo, estimer si le mvmt est réalisable (3 niveaux)

Régions activées IRMf 1) et 2) Aire prémotrice 3) Sillon intrapariétal 4) Sillon temporal supérieur gauche

Activation du cortex prémoteur Maximum d'activation lorsque l'expert observe sa propre danse Pas de différence pour les contrôles

Activation du sillon intrapariétal gauche Maximum d'activation lorsque l'expert observe sa propre danse Pas de différence significative pour les contrôles

Interprétation Les contrôles n'ont pas de différences dans l'activation donc il n'y a pas de propriétés visuelles différentes entre les 2 danses L'activation cérébrale plus grande de l'expert observant sa propre danse nous montre que l'observation d'une action est influencée par le répertoire d'actions motrices déjà acquises. L'expérience motrice du sujet a donc modulé l'activation corticale de ces zones.

Discussion On a observé ici une équivalence fonctionnelle entre produire et observer une action. Cela est dû aux neurones miroirs qui sont plus sensibles aux actions observées quand celles ci appartiennent au répertoire des habilités motrices du sujet. Ces neurones miroirs sont également activés quand on imagine faire une action.

Expérience 3 : Production et perception des gestes d'atteinte Tâche de Production : pointer une cible avec un stylo électronique 15 fois pour chaque condition Cible à 5 cm de la main du sujet Cible à 10 cm de la main du sujet Cible à 20 cm de la main du sujet Tâche de Perception : visualisation sur un écran d'un carré noir et d'une cible séparés de 5,10 ou 20cm; après 1,5s un point se déplace du carré vers la cible selon une vitesse de mouvement allant de 400ms à 1800ms par palier de 100ms Estimation de la vitesse du mouvement effectué par le point (« trop rapide », « trop lent » ou « correct »)

Expérience 3 : Résultats Résultats de DC similaires au groupe contrôle DC capable d'effectuer et de reconnaître des gestes d'atteinte obéissant à la loi de Fitts .

Expérience 4 : Séquences motrices d'atteinte Tâche de Production : pointer une cible de 0,8cm de diamètre située à 20cm de la main du sujet puis pointer une autre cible située à 10cm de la 1ère 15 fois pour chaque condition : 2nde cible = 0,4cm 2nde cible = 0,8cm 2nde cible = 1,6cm Tâche de perception : visualisation sur un écran d'un carré noir et d'une cible ; après 1,5s un point se déplace du carré vers la cible. Prédiction de la taille de la 2nde cible selon la 1ère partie de la séquence motrice

Expérience 4 : Résultats Résultats de DC similaires au groupe contrôle DC capable d'utiliser les indices cinématiques du 1er mouvement afin de prédire le prochain .

Discussion Anticipation visuelle des mouvements d'écriture commandée par lobe pariétal supérieur gauche = zone lésée chez DC Structures impliquées dans l'exécution des mouvements d'atteinte non touchées chez DC Hypothèse : quand DC perçoit un mouvement, elle entreprend une simulation qui lui fait préférer les stimuli qui ont des propriétés cinématiques proches de ses gestes.

Contexte théorique : Observations des études précédentes : -mêmes réseaux neuronaux activés lors de l’observation de mouvements que lors de la production de mouvements similaires -Des réseaux de neuronnes mirroirs sont impliqués lors de l’observation de mouvement humain -l’observation de mouvements humains améliore leur performance ultérieure et réciproquement. Cadres théoriques : 3 explications possibles : - ”raisonance” entre système moteur et perceptif - une simulation motrice internalisée durant l’observation de mouvements - l’existence au niveau neuronal, d’un système mirroir entre la perception et l’action

Objectif de l’étude L’hypothèse que les auteurs cherchent à tester : Hypothèse théorique : Le traitement des mots d’action et l’observation d’actions humaines reposent sur des régions neuronales partagées (réseau fronto pariétal incluant le cortex pré-moteur). Hypothèse opérationnelle : Présenter un verbe d’action congruent faciliterait la perception ultérieure d’une action biologique par rapport à un verbe incongruent ou abstrait. Deux conditions distribuées au hasard parmi les participants : -mouvement humain -mouvement aléatoire

Méthodologie de la condition “mouvements biologiques” Participants: 14 3 images : -masque -verbe action -mouvement humain Question : Y avait il un mouvement humain ? Variables dépendantes : -erreur -temps de réponse Was there a human movement? 633 ms No Yes 500 ms 500 ms lancer Time

Résultats de la condition “mouvements biologiques” Taux de bonnes réponses Temps de réponses Pas de différences significatives pour le taux de bonnes réponses 2 Différences significatives : -entre condition mot congruent et condition mot non congruent -entre mot congruent et mot neutre

CONDITION mouvements aléatoires Deuxième condition: CONDITION mouvements aléatoires

Méthodologie Participants: 14 sujets droitiers (femmes et hommes) Âge moyen de 21,4 ans (de 17 à 25 ans)

matériel Sujets placés dans une pièce tamisée avec un écran placé à 50 cm d’eux. Sur l’écran: 11 points lumineux avec condition 1: mouvement biologique VS condition 2: mouvements aléatoires 110 vidéos Types de verbes: congruents, non congruents et neutres

procédure Tâche de décision chronométrée Le sujet doit appuyer sur A: OUI ou P:NON, ceci étant contrebalancé.

procédure

Résultats de la condition: mouvements aléatoires pour le pourcentage de bonnes réponses: Pas d’effet significatif du type de verbes (congruent, non congruent ou neutre) Pour le temps de réaction: Pas d’effet significatif en fonction du type de verbes (congruent, non congruent ou neutre)

résultats

Discussion Lien congruent entre le verbe d’action et le stimulus biologique. Le temps de réaction diminue de 60ms quand la condition est congruente, quelque soit le type d’action du verbe. Pas d’effet dans la condition Incongruente ou neutre. => La lecture d’un verbe d’action facilite la perception d’un mouvement humain.

discussion Les mots d’actions augmentent la reconnaissance des mouvements biologiques même quand la tâche perceptive n’implique pas de simulation d’action. La perception des mouvements biologiques est facilité lorsque les participants jugent les mouvements pour lesquels ils ont une expertise, ou s’ils ont déjà observé ou fait l’action avant la tâche perceptive. Lire un verbe d’action et voir cette même action sous- tend les mêmes processus et les mêmes ressources neuronales