Gilles Lafargue

gilles.lafargue@univ-reims.fr

décembre 2019

Troubles du contrôle et de la conscience de l'action

Quelle est la raison d’être du cerveau… de l’activité mentale (pensée, émotions, raisonnement,….. perception) ?

Le contrôle des mouvements corporels : - unique moyen d’avoir un effet sur le monde (se déplacer, saisir un objet, fuir, communiquer…)

Des ascidies

Dans la perspective de l’histoire évolutive, si les processus sensoriels, mnésiques et cognitifs sont

importants, ils le sont uniquement dans le sens où ils permettent d’améliorer le contrôle des mouvements

corporels

I - Effet de l’action sur la perception

Les potentialités motrices et les intentions biaisent la perception

Witt et al., (2004).Perceiving distance: A role of effort and intent

L’estimation des distances égocentriques est influencée par l’effort anticipé

Witt et al., (2004).Perceiving distance: A role of effort and intent

L’estimation des distances égocentriques est influencée par l’effort anticipé

L’estimation des distances égocentriques est influencée par les intentions

Witt et al., (2004). Perceiving distance: A role of effort and intent

2005

BATTING AVERAGE AND APPARENT BALL SIZE

•  “This perception is likely to discourage the consistent practice essential for rehabilitation. If an object appears impossibly far away or impossibly big, this perception will discourage reaching for or grasping the object. Without action, the system will not recalibrate to one’s new abilities, creating a vicious cycle for which action never seems possible. However, this cycle would only be relevant for injuries in which practice performing an action is necessary for recovery.”

•  One way of overcoming this obstacle has been accomplished using virtual environments which provide the patient visual-motor feedback of their virtual arm reaching farther in the virtual environment than it is actually moving in the physical environment (Adamovich, Fluet, Tunik, & Merians, 2009; Subramanian et al., 2007). This experience allows individuals to recalibrate their perceptions of reachable space and carry over this recalibration from the virtual to the real world (Jack et al., 2001; Jang et al., 2005). In other words, after experiencing that advantage in virtual environments, objects in the real world appear more act-on-able.

“These data help to explicate the notion that thinking is grounded in the sensorimotor system. Thus, the psychological meaning of distance is grounded in the body’s energy consumption; the meanings of words like “kick” and “pick” are grounded in how we interact with the world by using our legs and hands; and the meaning of anger is at least in part its expression using the facial muscles. Ideas are not platonic abstractions that can be as easily implemented in a computer as in a person. Instead, ideas and the very act of thinking are simulations using sensory, motor, and emotional systems.”

II – La face cachée de l’action et ses troubles

Action # Mouvement

Ludwig Wittgenstein :

« Je lève mon bras, mon bras se lève. Et le problème surgit : Que reste-t-il, si je soustrais le fait que mon bras se lève du fait que je lève mon bras ? »

Le temps de réaction augmente avec la complexité du mouvement

Temps de réaction et complexité du mouvement

Research Quarterly. American Association for Health, Physical Education and Recreation, 1960,31:3,448-45

Le temps de réaction augmente avec la complexité du mouvement Temps de réaction et complexité du mouvement

Research Quarterly. American Association for Health, Physical Education and Recreation, 1960,31:3,448-45

Wadman et al. (1979)

Effet du blocage mécanique d’un segment

Le contrôle du mouvement reste possible après déafférentation

La patiente GL souffre d'une déafférentation proprioceptive et tactile

Teasdale, N. et al. (1993). The role of proprioceptive information for the production of isometric forces and for handwriting tasks. Acta Psychologica, 82, 179–191.

GL est capable de produire, sur commande, des pics de force d’intensités variables

GL Sujet valide

Patients schizophrènes sans syndrome d’influence

Patients schizophrènes avec un syndrome d’influence

Sujets contrôles sains

S E N S D E L ’ E F F O R T A L T É R É

Lafargue, G; Franck, N., Sirigu, A. (2006). Sense of motor effort in patients with schizophrenia, Cortex. Lafargue, G., Franck, N. (2009). Effort awareness and sense of volition in schizophrenia. Consciousness and Cognition

Conscience de soi dans la schizophrénie

L’imagerie motrice

Sirigu et al. (1996). The mental representation of hand movements after parietal cortex damage. Science 1996;273:1564-1568

Sujets valides

CP: lésion M1

JD: lésions pariétales

Sirigu et al. (1996). The mental representation of hand movements after parietal cortex damage. Science 1996;273:1564-1568

Sujets valides

CP: lésion M1

JD: lésions pariétales

Sirigu et al. (1996). The mental representation of hand movements after parietal cortex damage. Science 1996;273:1564-1568

Sujets valides

CP: lésion M1

JD: lésions pariétales

Sirigu et al. (1996). The mental representation of hand movements after parietal cortex damage. Science 1996;273:1564-1568

Sujets valides

CP: lésion M1

JD: lésions pariétales

Patient R.L. : tumeur du lobe pariétal gauche

Patient J.B. : lésion bilatérale de la région inféro-temporale

Tâche d’imagerie motrice

R.L. déficitaire

J.B. normal

Tests d’imagerie visuelle

J.B. déficitaire

R.L. normal

Sirigu et al. (1996). The mental representation of hand movements after parietal cortex damage. Science 1996;273:1564-1568

Primary motor cortex activation during actual (right) and imagined (left) gesture with the right hand - fMRI

Imagerie visuelle vs perception visuelle

Imagerie auditive vs perception auditive

Il existe une « pensée motrice »

•  M1 (BA 4), SMA (BA6) ; gyrus cingulaire ; pariétal

inférieur (BA 39, 40) ; Cortex préfrontal (BA, 9; 10; 44; 45; 46) –  possibilité de tester ses capacités d’action par

anticipation, de différer le passage à l’acte •  Rôle central dans la perception du soi en action

Que se passe-t-il lorsque la « pensée motrice » est altérée ?

Apraxie après lésions pariétales

A gauche, comportements d’imitation

A droite, comportements d’utilisation

Comportements d’imitation ou d’utilisation après lésions préfrontales

•  Ou encore –  expérience de sortie du corps (out-of-body

expériences après lésions pariétales inférieures (lésion de BA 39)

–  syndrome de la main anarchique (lésion BA 6),

de la main étrangère

SIMULATION D'ACTION

VISUELLE HAPTIQUE

ACTION RELLE

L’imageriemotricedanslevieillissement

Lafargue G, Noël M, Luyat M (2013) In the Elderly, Failure to Update Internal Models Leads to Over-Optimistic Predictions about Upcoming Actions. PLoS ONE.

Lafargue G, Noël M, Luyat M (2013) In the Elderly, Failure to Update Internal Models Leads to Over-Optimistic Predictions about Upcoming Actions. PLoS ONE.

ACTIONREELLE-seuilsposturauxendegrés

SIMULATIOND'ACT

ION-seu

ilspercepA

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L’imageriemotricedanslevieillissement

L’imageriemotricedanslevieillissement

Lafargue G, Noël M, Luyat M (2013) In the Elderly, Failure to Update Internal Models Leads to Over-Optimistic Predictions about Upcoming Actions. PLoS ONE.

Blakemore et al. 1999. Spatio-Temporal prediction modulates the perception of self-produced stimuli.

(A) Force escalation in a typical pair (participant 1, solid circles; participant 2, empty circles; mean SE across four trials). The initial force (white square) was generated on participant 1 by the torque motor. (B) Matching force generated using the right finger (solid circles) and joystick (white circles) as a function of the externally generated force (mean SE across participants). Dotted line, perfect performance. On each trial, the torque motor generated a force between 0.5 and 2.75 N for 3 s (40 pseudo-randomized trials). Each participant experienced both conditions in a counterbalanced order (participant 1, gray hands and solid circles; participant 2, white hands and open circles; mean SE across four trials).

Two Eyes for an Eye: The Neuroscience of Force Escalation Shergill et al., SCIENCE, 301 (2003)

« Jeux de mains, jeux de vilains »

Shergill et al. (2005). American Journal of Psychiatry

Déficit d’atténuation des conséquences sensorielles des mouvements volontaires dans la schizophrénie

Conscience de soi dans la schizotypie

VI : Origine des chatouilles - Chatouilles (Auto) - Chatouilles (Ext)

VD : degré de chatouille entre 0 et 10

ISA = CHEXT– CHAUTO / CHEXT+ CHAUTO

Lemaitre, AL., Luyat, M., Lafargue, G. (2016). Individuals with pronounced schizotypal traits are particularly successful in tickling themselves. Consciousness and Cognition.

C O N S C I E N C E E X A C E R B É E D E S S I G N A U X A F F É R E N T S

397 sujets - SPQ

27 Low Schiz 27 High Schiz SPQ : 9/74 SPQ : 38/74

ISA = CHEXT– CHAUTO / CHEXT+ CHAUTO

Conscience de soi dans la schizotypie

C O N S C I E N C E E X A C E R B É E D E S S I G N A U X E F F É R E N T S

Lemaitre, AL., Luyat, M., Lafargue, G. (2016). Individuals with pronounced schizotypal traits are particularly successful in tickling themselves. Consciousness and Cognition.

Conscience de soi dans la schizotypie

C O N S C I E N C E E X A C E R B É E D E S S I G N A U X E F F É R E N T S

Sujets avec traits Schizotypiques ++ uniquement

Lemaitre, AL., Luyat, M., Lafargue, G. (2016). Individuals with pronounced schizotypal traits are particularly successful in tickling themselves. Consciousness and Cognition.

Exécuter une action ≅ imaginer une action Dénominateur commun : simulation mentale (système cérébral fronto-pariétal)

Qu’en est-il de l’observation d’une action ?

Des neurones miroirs dans F5 chez le singe

Rizzolatti et al, 1996

“…the classical view — that the motor system has a role only in movement generation — has to be rejected and replaced by the view that the motor system is also one of the major players in cognitive functions.”

Rizzolatti et Sinigaglia, 2010

•  Renforce l’hypothèse d’un codage commun perception-action et celle d’un schéma corporel inné •  L’imitation précoce est probablement un processus indispensable à l’élaboration d’une théorie de l’esprit

L’imitation chez le nouveau né

42 min à 72h après la naissance

Protrusion de la langue

Ouverture de la bouche

Protrusion des lèvres

Des neurones miroirs chez l’homme

Neural activation during movement observation depends on expertise. Examples of (a) classical ballet movement, and (b) capoeira movement shown to capoeira dancers, classical ballet dancers, and non-dancer controls. The capoeira experts showed stronger activation in the premotor, parietal and posterior STS regions when observing capoeira movements than when observing ballet movements, and the ballet experts showed stronger activation in the same areas when observing ballet movements than when observing capoeira movements. The activation map on the right side of the graph shows this interaction in the ventral premotor cortex (1), dorsal premotor cortex (2), the intraparietal sulcus (3) and the posterior superior temporal sulcus (4) of the left hemisphere.

Calvo-Merino et al., (2006). Seeing or doing? Influence of visual and motor familiarity in action observation. Curent Biology, 16: 1905-1910.

A cadence rapide, le bras passe au travers du genou

A cadence lente, le bras fait le tour du genou

Le corps humain : objet perceptif spécifique

ISI = 135, 435, 735, 1035 ms

Funk et al., 2005

Le corps humain : objet perceptif spécifique

AZ: femme de 46 ans née avec 2 bras très courts, sans articulation du coude. Elle rapporte des sensations fantômes. CL: homme de 43 ans né sans bras. Il n’a jamais eu de sensations fantômes.

Funk et al; 2005. Hand movement observation by individuals born without hands: phantom limb experience constrains visual limb perceptionExp Brain Res. 2005 Jul;164(3):341-6

Observation du mouvement des bras d’autrui par des patients nés sans bras

Conscience de soi dans la schizophrénie

R E P R É S E N T A T I O N C É R É B R A L E D ’ A U T R U I / D E S O I

Jardri, R., Pins, D., Lafargue G. et al. (2011). Increased overlap between the brain areas involved in self-other distinction in schizophrenia. PLoS ONE

15 volontaires sains 15 patients souffrant de schizophrénie

Cattaneo et al. (2007). Impairment of actions chains in autism and its possible role in intention understanding Luigi. PNAS

Activité du mouth opening mylohyoide durant l’observation de l’action

ÉTONNÉ JALOUX

MALICIEUX PANIQUÉ

Réseaux neuraux sous-tendant la compréhension de l’action d’autrui

Vers une approche dynamique et en réseau de la cognition

Herbet, G., Lafargue, G., et al. (2014). Inferring a dual-stream model of mentalizing from the disconnection of white matter fibres. Brain, 137:944-59.

Herbet, G., Lafargue, G., et al. (2014). Inferring a dual-stream model of mentalizing from the disconnection of white matter fibres. Brain, 137:944-59.

P<.001

Réseau neuraux sous-tendant la compréhension de l’action d’autrui

Vers une approche dynamique et en réseau de la cognition

•  La capacité à simuler mentalement les actions (les nôtres et celles des autres) est essentielle au bon équilibre psychique – Rôle dans la perception – Rôle dans la conscience de soi – Rôle dans la compréhension des états mentaux

d’autrui

Oui

Non

L A R E P R É S E N T A T I O N D E L ’ A C T I O N D A N S L ' A N O R E X I E M E N T A L E

Guardia D, Lafargue G, Thomas P, Dodin V, Cottencin O, Luyat M. (2010). Anticipation of body-scaled action is modified in anorexia nervosa. Neuropsychologia.

ouverture critique

Ratio = ouverture critique / Largeur des épaules

Largeur des épaules

L A R E P R É S E N T A T I O N D E L ’ A C T I O N D A N S L ' A N O R E X I E M E N T A L E

Guardia D, Lafargue G, Thomas P, Dodin V, Cottencin O, Luyat M. (2010). Anticipation of body-scaled action is modified in anorexia nervosa. Neuropsychologia.

*** différence significative p<.0001. Les barres d’erreur représentent les valeurs minimums et maximums.

*** ***

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

Imagerie motrice Motricité réelle

Ratios de passabilité (ouverture critique / épaules)

Groupe contrôle

Groupe anorexie mentale

L A R E P R É S E N T A T I O N D E L ’ A C T I O N D A N S L ' A N O R E X I E M E N T A L E

Guardia D, Lafargue G, Thomas P, Dodin V, Cottencin O, Luyat M. (2010). Anticipation of body-scaled action is modified in anorexia nervosa. Neuropsychologia.

III - Vision pour l’action vs vision pour la perception consciente

-  Le modèle de la double voie : ventrale et dorsale (Milner et Goodale, 1995)

-  Le modèle de la double voie dorsale (Rizzolatti et Matelli, 2003)

SC: colliculus supérieur Pulv: Pulvinar LGNd: corps genouillé latéral

Voie rétino-géniculo-corticale (ou géniculo-striée)

Voie rétino-tectale

90%

10%

Plusieurs voies de traitement de l’information visuelle

Le modèle de la double voie : ventrale et dorsale (Milner et Goodale, 1995)

De la voie ventrale

•  AGNOSIE VISUELLE

–  Ne reconnaît plus l’objet mais sait

l’utiliser ou le saisir

–  Pb d’identification mais pas de

pb de localisation

De la voie dorsale

•  ATAXIE OPTIQUE

- Reconnaît l’objet mais ne peut plus

le saisir

- Pb de localisation de l’objet

Patient D.F Patient A.T

Argument neuropsychologique : double dissociation

Le patient DF présente une lésion occipito-temporale bilatérale (agnosie visuelle). Activité sensorimotrice normale, estimation de la taille des objets défaillante Goodale, Milner, Jakobson et Carey (1991)

Le patient AT présente une lésion bilatérale occipito-pariétale (ataxie optique). Estimation de la taille des objets normale, activité sensorimotrice défaillante Jeannerod, Decety et Michel (1994)

Argument neuropsychologique : double dissociation

Agnosie visuelle

Patient DF

Patient DF

Agnosie visuelle

Patient DF

Agnosie visuelle

Patient DF

Agnosie visuelle

Agnosie visuelle

Ataxie optique

Illusion de Titchener-Ebbinghaus

Aglioti, S., DeSouza, J., & Goodale, M.A. (1995). Size-contrast illusions deceive the eyes but not the hand. Current Biology, 5, 679-685.

Haffenden, A.M., Schiff, K.C., & Goodale, M.A. (2001). The dissociation between perception and action in the Ebbinghaus illusion: Nonillusory effects of pictorial cues on grasp. Current Biology, 11, 177-181.

- Surestimation de la taille du disque entouré de petits disques

- Pas d’erreur de la pince digitale

Deux voies de traitement dans le système visuel = 2 fonctions

Voie ventrale / Voie dorsale

Le modèle de la double voie dorsale (Rizzolatti et Matelli, 2003)

Ataxie optique

Apraxie

Apraxie après lésions pariétales