Soutenance de thèse de Flavie Torrecillos

18 octobre 2016

le mardi 18 octobre à 14h00, Salle de thèse 2, aile bleue, Faculté de médecine, La Timone


Titre

Etude des corrélats électrophysiologiques du traitement des erreurs motrices et des mécanismes de l’adaptation sensorimotrice

Résumé

Chez l’humain, les corrélats électrophysiologiques (EEG) du système de supervision de l’action ont largement été explorés dans le cadre de travaux sur la prise de décision. L’emploi de tâches de temps de réaction de choix a notamment permis de mettre en évidence plusieurs potentiels évoqués caractéristiques du traitement des erreurs de sélection de l’action. Typiquement, ces tâches impliquent des réponses motrices élémentaires et l’évaluation des performances est de nature catégorielle, le plus souvent binaire (e.g. succès vs échec). En contraste, l’EEG n’a que très rarement été associée à des tâches motrices plus complexes, dans lesquelles les erreurs d’exécution du mouvement correspondent à des événements spatio-temporels variant en amplitude, entre les essais et au sein d’un même essai, de manière continue. L’objectif de nos travaux a été d’explorer les corrélats EEG du traitement des erreurs d’exécution du mouvement et de l’adaptation sensorimotrice. Pour cela, nous avons enregistré l’activité cérébrale de participants engagés dans des tâches d’adaptation visuomotrice impliquant des perturbations mécaniques ou visuelles. Dans une première étude, nous avons identifié une négativité fronto-centrale sensible à la taille des erreurs cinématiques produites par des perturbations mécaniques imprévisibles. Ce potentiel, observé pendant le mouvement, présente une forte similitude avec la négativité liée au feedback (FRN), classiquement associée au traitement des erreurs de prédiction de la récompense. Ces premiers résultats suggèrent que le traitement des erreurs motrices, correspondant à des erreurs de prédictions sensorielles, recrute des processus neuronaux communs au traitement des erreurs de prédiction de la récompense. Dans une seconde étude, nous avons exploré la modulation de l’activité oscillatoire sensorimotrice en évaluant la sensibilité aux erreurs des oscillations de fréquences β dans deux fenêtres temporelles : à la fin des mouvements perturbés et pendant la période de préparation des mouvements suivants. Nous avons ainsi mis en évidence deux patrons de modulation distincts. Alors que la modulation du rebond β post-mouvement serait liée à la saillance des erreurs cinématiques indépendamment de l’adaptation sensorimotrice, la modulation de la puissance β pré- mouvement semble être le reflet de mécanismes adaptatifs.

Abstract

In humans, electrophysiological correlates of performance monitoring have been extensively investigated in relation to decision-making theories. Event-related potentials correlates of error processing have been well documented using choice reaction-time tasks in which very simple motor responses are required. In these tasks, errors concern inappropriate action selection only and the evaluation of the performance is discrete (e.g. failure or success). In contrast, EEG activity has been much less examined in more complex motor tasks in which inaccurate movement-execution produces errors that vary continuously in magnitude within a single movement and across trials. Our goal was to explore EEG correlates of movement-error processing and sensorimotor adaptation. In this purpose, we recorded EEG while volunteers performed reaching movements under mechanically or visually perturbed conditions. In a first study, we identified a fronto-central negativity whose amplitude was modulated by the size of movement errors induced by unpredictable mechanical perturbations. This potential, observed during the movement, presents great similarities with the Feedback Related Negativity (FRN), a potential often assumed to reflect reward-prediction errors. These findings suggest that the processing of movement-execution errors, corresponding to sensory- prediction errors, and the processing of reward-prediction errors involve a shared neural network. In a second study, we explored modulations in sensorimotor oscillatory activity. We assessed β-power sensitivity to errors in two different time-windows : at the end of perturbed movement and during the preparation of the reaches that immediately follow an error trial. We found clearly distinct patterns of β-band modulation for these two time-windows. Our results suggest that the postmovement β-power may reflect error-salience processing independent of sensorimotor adaptation whereas modulations in the foreperiod may directly relate to the motor-command adjustments activated after movement-execution errors are experienced.

Jury

  • Christina SCHMITZ CR INSERM-CNRS Université Lyon 1 Rapporteure
  • Emmanuel PROCYK DR INSERM Université Lyon 1 Rapporteur
  • Franck VIDAL PR CNRS Aix-Marseille Université Examinateur
  • Maureen CLERC DR INRIA Université Nice-Sophia Antipolis Examinatrice
  • Jozina DE GRAAF MCU CNRS Aix-Marseille Université Examinatrice
  • Nicole MALFAIT CR CNRS Aix-Marseille Université Directrice
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