KS - Kinedoc

Rappels
théoriques
Pratiques
kinésithérapiques
Les limites
de l’apprentissage
Perspectives
et avenir
NEUROPHYSIOLOGIE
ET STRATÉGIES POSTURALES
Dr Serge MESURE1
MOTS CLÉS
Apprentissage
Cognitif
Posture
Sensori-motricité
Stratégies adaptatives
“
L’impact
des déficiences
sensorielles
sur les activités
humaines
est multiforme.
Il est important
d’en comprendre
les mécanismes
afin d’identifier
les handicaps
qui en résultent
et ainsi chercher
et proposer
une stratégie supplétive
efficace et appropriée
pour donner au sujet
les moyens d’y remédier
”
1
CNRS-UMR Mouvement et Perception
Marseille (13)
’ÉDUCATION et la rééducation sont encore
trop souvent affaire d’habitude ou d’empirisme. Le phénomène d’apprentissage sensorimoteur, “ensemble de processus associés à
l’exercice ou l’expérience conduisant à des
modifications relativement permanentes du
comportement habile” [1], accrédite l’hypothèse d’une stratégie élaborée et centrée sur
les éléments informatifs permettant de faire,
d’une part l’économie d’une exploration
exhaustive et, d’autre part d’éviter l’effet de la
précipitation manifestée lorsque le temps
imparti à l’exploration d’un nombre donné d’éléments du champ est limité.
L
Le sujet qui “anticipe” est donc celui qui relève
dans la situation à laquelle il est confronté,
des indices perceptifs qui lui permettent de
réduire l’incertitude événementielle, spatiale
ou temporelle de cette situation et par voie de
conséquence, d’y faire face de manière efficiente. Ceci correspond à la tendance générale
de tout processus d’apprentissage, qui est
d’inclure dans la commande centrale tout ce
qui est possible pour l’accomplissement de
l’acte moteur [2], avec passage d’un processus
avec feedback (boucle fermée) à un processus
en feedforward (boucle ouverte).
La performance motrice peut donc être considérée comme le produit de l’adaptation du
système cognitif et sensori-moteur du sujet
aux contraintes des situations auxquelles il est
confronté (fig. 1, page suivante).
L’apprentissage représente la théorie du
contrôle moteur qui doit être capable de proposer une base vérifiable pour expliquer les
changements de la performance à travers le
temps, sur la base d’une perception qui intervient dans la détection et le prélèvement de
l’information disponible.
L’habileté motrice doit ainsi requérir une coordination, de préférence multi-segmentaire ou
posturo-segmentaire, qui peut être cyclique ou
discrète, symétrique ou asymétrique. Cette
coordination doit être finalisée par une performance quantifiable (vitesse d’exécution, précision, force...) qui vont être les bases de la
construction de toute échelle d’évaluation de
la performance.
Une relation non équivoque doit exister entre
la coordination et la performance ; toute modification de la coordination doit se traduire par
un changement de la performance. La performance doit résulter de la coordination entre
des variables perceptuelles et des variables
d’actions identifiables et quantifiables.
L’apprentissage suppose que l’apprenant
exerce un contrôle délibéré sur son activité
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Superviseur
adaptatif
Superviseur
conscient
Évocation
nvir onnement
Attention
Intention
Stimuli
Processus
sensori-moteurs
éponses
Valeurs
biologiques
A CT ION
Processus
cognitifs
Représentations
Influences
motivations
Valeurs
psychologiques
A
B
Figure 1
Deux niveaux de traitement des informations sensorielles pour l’intégration
de nouvelles stratégies adaptatives
A
Le niveau des traitements sensori-moteurs entretient des dialogues sensorimoteurs directs avec l’environnement. Il peut répondre aux stimulations du milieu
extérieur mais il peut aussi interroger cet environnement et recueillir ses réponses.
Il opère sur un répertoire moteur génétiquement inscrit ou à partir de prédispositions
secondairement acquises. Il dispose d’un superviseur adaptatif capable de modifier,
dans une certaine marge, les capacités réactionnelles de son répertoire de base
pour s’adapter automatiquement aux contraintes nouvelles de son environnement.
B
Le compartiment cognitif introduit des possibilités nouvelles. Les informations issues
des traitements sensori-moteurs contribuent à la construction progressive
d’une représentation virtuelle de l’environnement (nouveau système de contrôle
conscient). Il instaure des dialogues entre la représentation interne prévisible
et les conséquences des actions qui y seront dirigées. Ces dialogues vont permettre,
par anticipation des conséquences, un choix raisonné des projets d’action
à entreprendre. Par les processus attentionnels ce niveau sélectionnera
les informations qu’il jugera utiles à la réalisation de ses objectifs et mobilisera
intentionnellement les instruments moteurs. Ces activités internes auto-organisatrices
et auto-adaptatives vont se trouver orientées et guidées, dans leur motivation
comme dans leur achèvement, par les systèmes de valeurs biologiques et sociales
qui ordonnent et finalisent tous nos comportements (modifié d’après Paillard, 1985)
d’étude et sur les processus qui régissent cette activité, et
cela à différents niveaux.
D’abord, l’apprenant doit réorganiser l’information qui lui
est présentée (ou alors qu’il se procure) en fonction des
appréciations qu’il se fait des situations, des significations qu’il élabore à leur propos, des représentations du
savoir qu’il établit.
Ensuite, l’apprenant doit concilier l’ensemble des paramètres précédents pour constituer un nouveau savoir.
Enfin, il doit repérer les ressemblances et les différences
entre les anciennes connaissances et les nouvelles et
résoudre le plus souvent les contradictions.
La neurophysiologie au service de la rééducation
et de la compréhension :
l’exemple des stratégies posturales
“Tout individu peut être représenté comme un système
très complexe qui recherche activement dans son environnement les conditions d’une existence optimale”. Ce
principe élémentaire, qui organise toutes nos activités
quotidiennes, nous montre toute l’importance des informations et du traitement de ces informations que nous
effectuons en permanence. En effet, l’être humain doit
continuellement prélever des informations sur son environnement pour structurer et organiser tous ses actes
moteurs. Actes moteurs qui sont sous la dépendance d’un
contrôle particulier : le contrôle postural.
Afin de gérer au mieux ce contrôle postural, l’individu est
confronté aux caractéristiques de la tache, de l’environnement, et de ses propres possibilités [3].
Pour maîtriser et contrôler tous nos actes moteurs il est
primordial de pouvoir gérer au mieux son contrôle postural. Pour cela l’individu dispose de trois sources principales d’information : le système visuel, le système vestibulaire et le système somato-proprioceptif. Ne pouvant
traiter toutes ces informations en même temps par le système nerveux central, le sujet est obligé de trouver une
stratégie adaptative. Un certain nombre d’expériences
dans le domaine des neurosciences a permis de mettre en
évidence certaines particularités dans la mise en place et
la gestion de ce contrôle posturale [4, 5].
La perception visuelle de l’homme est dépendante du
mouvement volontaire de l’observateur et non pas,
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comme on pouvait le penser, de mécanismes purement
passifs de traitement de l’information optique. Utilisant
un dispositif de réalité virtuelle, les chercheurs ont comparé la perception d’objets tridimensionnels par un observateur en mouvement volontaire et par un observateur
passif et immobile.
Bien que dans les deux cas la stimulation visuelle ait été
rigoureusement identique, la perception résultante a été
très différente. Ceci montre que l’action de l’observateur
contribue de façon essentielle à la construction perceptive de l’espace en trois dimensions. Ces résultats ouvrent
la voie à une meilleure compréhension des mécanismes
qui donnent la possibilité à un observateur de distinguer
les parties immobiles de l’espace visuel, mécanismes
dont on connaît l’importance dans des domaines tels que
le contrôle de l’équilibre et de la locomotion [6].
La performance motrice doit donc être considérée comme
le produit de l’adaptation du système humain aux
contraintes des situations auxquelles il est confronté et
de la détection, le prélèvement de l’information disponible en fonction de son expertise dans un domaine spécifique et de son vécu antérieur. L’écart entre la posture
actuelle et celle prescrite par la valeur de référence régulée qui est la projection au sol du centre de gravité, est
mesuré par une série de récepteurs qui appartiennent aux
organes sensoriels visuels, vestibulaires et somato-proprioceptifs [7].
Lors d’une perturbation de l’équilibre, il existe plusieurs
manières ou “stratégies” pour rétablir la position du centre de gravité. Ces stratégies sont utilisées en fonction de
l’importance de la perturbation. Il est possible tout d’abord d’accroître, avant la perturbation, la raideur des différentes articulations corporelles, ce qui réduit l’amplitude des perturbations et tend à rétablir la posture
initiale. Une seconde solution consiste à rétablir la position d’équilibre en provoquant une rotation correctrice du
corps autour de la cheville (stratégie de cheville) ou en
déplaçant le bassin (stratégie de hanche) ou encore en
fléchissant les jambes pour rapprocher le centre de gravité du sol [8]. Une quatrième solution consiste à effectuer
un pas ou encore à étendre les bras pour amortir la chute.
Pour chaque stratégie existe une commande musculaire
ou synergie qui met en jeu un certain nombre de muscles
répartis au niveau des différents segments corporels.
Ainsi lorsque le support sur lequel le sujet est debout se
déplace rapidement, on observe dans le cas de la stratégie de la cheville l’activation d’une série de muscles de la
jambe, de la cuisse et du bassin, situés à l’arrière du corps
lors d’un déplacement du support vers l’arrière ou à l’avant lors d’un déplacement vers l’avant.
Comment le système nerveux peut-il répondre à la nécessité de contrôler simultanément un ensemble de muscles
pour rétablir l’équilibre selon la stratégie choisie? Trois
hypothèses ont été proposées. Selon la première, il existerait un répertoire de synergies fixes, déterminées génétiquement et dépendant de réseaux nerveux précâblés,
qui seraient sélectionnés en fonction de l’intensité de la
perturbation et de sa nature.
Selon la seconde, il existerait un répertoire de synergies
flexibles, assurées par des réseaux construits ou modifiés
par apprentissage et susceptibles d’adaptation rapide
lorsque les conditions de l’environnement sont modifiées.
Selon une troisième hypothèse, les synergies seraient
computationnelles et résulteraient du calcul effectué à
chaque perturbation sur les conditions d’appui et l’intensité de la stimulation et conduirait au choix de la combinaison musculaire appropriée [9].
Il est difficile actuellement de trancher entre les trois
hypothèses. Il est vraisemblable que chacune d’elle
puisse se manifester selon le contexte ; les synergies
flexibles sont sans doute le plus souvent utilisées lors des
corrections de l’équilibre.
Nous pouvons donc distinguer au niveau de l’être humain,
les “programmes câblés” dans le circuit neurologique
central dont l’existence n’est absolument pas contestable. Ces programmes répondent à la définition stricte
comme expression de “ce qui est écrit d’avance” dans la
connectivité du système et qui doit faire l’objet d’une simple relecture.
Ces programmes câblés, et pour une part génétiquement
précâblés, doivent être distingués des “programmes
générés” par un processus d’autoconstruction, à l’intérieur d’un champ de contraintes qui en détermine la trajectoire d’expression et les états finaux [10]. Les premiers
constituent assurément l’armature rigide du répertoire de
base des dialogues sensori-moteurs nécessaires à toutes
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nos organisations. Ils appartiennent aux activités déclenchables “réactivement”. Les seconds concernent essentiellement les activités dirigées par une représentation de
l’objectif à atteindre, activités qui font l’objet de ce que
nous avons appelé une “gestion prédictive” [11].
Applications théoriques
La connaissance qui précise les différents paramètres qui
gèrent la posture et les phénomènes posturaux, doit amener le clinicien et le rééducateur à coordonner son action
sur le renforcement ou la suppléance des déficits. Cette
action devra être réalisée en gardant constamment à
l’esprit que l’être humain est un outil de prise d’information sensorielle et que, lié à la gravité, il peut structurer un
ensemble de réponses motrices multiples et variées en
fonction de la spécificité de la tâche.
Nous intégrons là l’ensemble des facteurs, physiologiques, mécaniques et cognitifs présents dans nos activités quotidiennes. Néanmoins quelques grandes idées
peuvent être résumés concernant la prise en charge éducative ou rééducative des troubles posturaux (base de
tous les mouvements humains). Cette rééducation doit se
baser sur les théories de la mise en place des programmes
moteurs tout en restant attachée à la conception d’un
double niveau sensori-moteur avec processus adaptatif et
cognitif du traitement de ces informations (avec notion de
charge attentionnelle par le système nerveux [12]).
• Considérant le rôle organisateur, calibreur de l’action et
plus spécifiquement le rôle de l’action intentionnelle, il
paraîtrait opportun de distinguer les opérations éducatives portant sur l’espace des formes de celles intéressant les localisations dans l’espace des lieux.
• Réaliser des mouvements de pointage de cibles visuelles tactiles ou sonores, diriger ses activités dans un
espace orienté, c’est opérer dans l’espace des lieux.
• Engendrer des formes motrices impliquant le corps dans
son ensemble, comme dans la danse, ou un segment
privilégié du corps, comme dans l’écriture, c’est opérer
dans l’espace des formes. Dans chacune de ces deux
approches, le champ des informations sensorielles revêt
une importance toute particulière.
• Les situations éducatives où se trouve favorisée la mise
en jeu des référentiels égocentriques (privilégiant l’intervention calibrante des informations proprioceptives
réafférentes nées des mouvements actifs) jouent un rôle
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particulier dans la “calibration” de l’espace dans lequel
le sujet évolue.
• En partant de la connaissance des processus nerveux
supposés impliqués dans la stabilisation de nouveaux
circuits, il faut être tout particulièrement attentif à l’arrangement de situations éducatives qui préservent, au
cours de la répétition des exercices compensateurs, la
disponibilité sous forme de configurations stables des
informations, spécifiques ou contextuelles, jugées utiles
au processus éducatif.
• L’organisation temporelle de ces configurations reste
cruciale pour l’efficacité de l’exercice.
• L’existence reconnue d’une certaine variété de typologies réactionnelles devrait être plus systématiquement
prise en compte. Certains sujets sont plus visuels que
proprioceptifs. Ils tendraient à mieux tirer parti des stratégies cognitives [4]. D’autres, plus proprioceptifs,
adopteront préférentiellement des stratégies adaptatives du niveau sensori-moteur.
• Ces deux stratégies sont parfois incompatibles et peuvent s’inhiber réciproquement. Mais certains sujets
apparaissent aussi capables de tirer profit de ces deux
stratégies utilisées en parallèle avec addition de leurs
effets positifs.
• La recherche d’outils d’identification de ces typologies
pourrait contribuer à mieux orienter le choix de pratiques éducatives ou rééducatives individuelles.
• Enfin, il est nécessaire de garder à l’esprit au niveau de l’organisation nerveuse, l’existence de canaux de traitement
de l’information parallèles et redondants susceptibles de
contribuer, en combinaisons variées, à des productions
perceptives ou comportementales de même nature.
• Cette redondance de circuits disponibles pour atteindre
la même finalité offre une variété de solutions possibles
aux thérapeutes, éducateurs, et entraîneurs, de manière
à solliciter chez le sujet les structures et les mécanismes
vicariants pour la réalisation de la tâche [13].
CONCLUSION
Les dispositifs sensori-moteurs apparaissent ici comme
une interface privilégiée entre les capteurs périphériques
et les structures cognitives où s’élaborent l’univers de la
pensée symbolique [14].
Notre organisation neurophysiologique, basée sur le
modèle explicite de la perception et de l’action peut se
résumer ainsi : d’une part un équipement sensori-moteur
élaboré qui entretient avec l’environnement des dialogues
directs diversifiés et permanents, d’autre part un appareil
cognitif qui accumule dans ses mémoires représentatives
tous les éléments de structuration d’un modèle interne de
la réalité physique et d’une connaissance approfondie des
capacités de ses propres instruments sensori-moteurs.
D’un côté, un ensemble de dispositifs prédisposés à réagir
aux sollicitations diverses du milieu externe et qui fonctionne sur un mode réactif (conforme aux modèles réflexologiques classiques). De l’autre, un appareil psychique
complexe, doté de la capacité d’extraire de l’environnement toutes les informations qui lui serviront à élaborer
une représentation interne de son environnement le plus
probable et prévisible.
Bibliographie
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Human Kinetics Publishers, 1982.
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11. MASSION J. Cerveau et motricité, fonctions sensori-motrices. Coll. Pratiques corporelles. Paris : Presse Universitaire de France, 1997 : 187p.
12. PAILLARD J. Les niveaux sensori-moteurs et cognitifs du contrôle de l’action. In :
Laurent M, Therme P (Eds) [Recherche en APS I]. Marseille, 1985 : 147-63.
13. PAILLARD J. Motor and representational framing of space. In : Paillard J (ed).
Brain and space. Oxford : Oxford University Press, 1991.
14. BERTHOZ A. Le sens du mouvement. Paris : Édition O. Jacob, 1997.
Cet appareil fonctionne essentiellement sur un mode prédictif en se référant à ses expériences antérieures, lui permettant d’élaborer des projets d’action autonomes et
réfléchis.
L’impact des déficiences sensorielles sur les activités
humaines est multiforme. Il est important d’en comprendre les mécanismes afin d’identifier les handicaps qui en
résultent et ainsi chercher et proposer une stratégie supplétive efficace et appropriée pour donner au sujet les
moyens d’y remédier. ■
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