Exercice corrigé

apprentissage d'un mouvement fin

On cherche à connaître les mécanismes nerveux cérébraux à l'origine des apprentissages. Pour cela on étudie l'activation de zones corticales au cours d'un apprentissage manuel.

L'apprentissage consiste en des oppositions successives au pouce des extrémités des doigts 1 à 4 suivant une séquence précise « 4, 1, 3, 2, 4 », ceci en utilisant la main non dominante et sans la regarder. La séquence sera répétée pendant dix à vingt minutes tous les jours durant les trois semaines du test. La séquence contrôle est une séquence opérée dans les mêmes conditions (main non dominante sans regarder) mais qui ne sera pas répétée pendant les trois semaines.

Le document 9 montre l'activation du cortex moteur au cours d'un apprentissage manuel.

Doc 9A Séquences de mouvements des doigts réalisées au cours
de l'expérience

Doc 9B Activation du cortex moteur

– Images réalisées le premier jour de l'entraînement :

a = « 4, 1, 3, 2, 4 »  b = séquence contrôle.

– Images réalisées à la fin des trois semaines d'apprentissage :

c = « 4, 1, 3, 2, 4 »  d = séquence contrôle.

Quelles informations et conclusions peut-on tirer de cette expérience ?

1. Diviser : dans un premier temps, étudier le protocole pour en déduire l'hypothèse que cette expérience vise à valider, puis étudier les résultats en comparant les situations deux à deux (a par rapport à b, c par rapport à a, d par rapport à b et enfin c et d).

2. Lier : faire une synthèse des observations de manière à répondre à la problématique de départ (mécanismes neuronaux de l'apprentissage).

Identifier une problématique. Poser une hypothèse.

On cherche à connaître les mécanismes neuronaux à l'origine d'un apprentissage. Si le cerveau se modifie pour « enregistrer » une séquence motrice manuelle alors, on doit observer des différences cérébrales entre le début de l'apprentissage et la fin.

Diviser l'étude du document.

Analyse du protocole

Le mouvement consiste en des oppositions successives chaque jour pendant 10 à 20 minutes au pouce des extrémités des doigts 1 à 4 suivant une séquence précise « 4, 1, 3, 2, 4 », ceci en utilisant la main non dominante et sans la regarder.

La situation témoin correspond à la réalisation d'une autre séquence, non répétée : « 4, 2, 3, 1, 4 ».

Analyse des résultats

  • Situations initiales : a et b 

On observe que les surfaces corticales activées pour chacune des séquences (la séquence d'apprentissage et la séquence contrôle) sont identiques : les réseaux neuronaux activés lors de la mise en œuvre de ces mouvements impliquent le même nombre de neurones.

  • Situations en fin d'apprentissages : c et d

Si on compare la surface corticale activée lors de la réalisation de la séquence répétée après apprentissage c par rapport à la situation initiale a, on observe qu'elle a augmenté. En revanche, la surface corticale activée lors de la réalisation de la séquence témoin en fin d'apprentissage d a la même superficie corticale qu'au début de l'apprentissage b.

Interprétation : Cela signifie que des connexions neuronales ont été établies au fur et à mesure de l'apprentissage. Le réseau neuronal à l'origine du mouvement s'est agrandi : de nouveaux neurones y ont été intégrés, ce qui permet un meilleur traitement de la tâche à effectuer, donc l'apprentissage de la séquence manuelle.

Lier les observations entre elles.

Rien de tel ne s'est produit pour la séquence contrôle, c'est donc la répétition du mouvement de la séquence au cours de l'apprentissage, c'est-à-dire l'activation des neurones moteurs, qui a entraîné le recrutement de nouveaux neurones et donc permis l'agrandissement de la surface corticale à l'origine de ce mouvement.

Réponse à la problématique.

Conclusion

L'apprentissage du mouvement a été permis par une réorganisation du réseau cortical moteur à l'origine de ce mouvement : plus il a été activé, plus il s'est agrandi en recrutant de nouveaux neurones (établissement de nouvelles synapses). C'est un bel exemple de la plasticité cérébrale.

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