Puiser dans votre « mémoire musculaire » pour lacer vos chaussures ou jouer d’un instrument peut sembler automatique – mais pour exécuter ces mouvements appris, le cerveau éclate en une vague d’activité, « décompressant » et « zippant » rapidement toutes les informations clés sur le mouvement en cours, suggère une nouvelle étude.

L’étude, publiée le 1er février dans le Journal des neurosciences (s’ouvre dans un nouvel onglet), ont utilisé une technique de balayage du cerveau appelée imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour collecter des instantanés du cerveau des personnes alors qu’elles jouaient des mélodies simples sur un clavier. L’IRMf suit le flux de sang oxygéné dans le cerveau et, comme les cellules cérébrales actives nécessitent plus d’oxygène que les cellules inactives, les analyses fournissent une mesure indirecte de l’activité cérébrale.

Les 24 participants à l’étude – aucun d’entre eux n’a formé de musiciens – ont appris des mélodies de clavier simples à une main pendant plusieurs jours et ont ensuite été invités à jouer ces séquences de mémoire alors qu’ils se trouvaient dans le scanner IRMf. Dans chaque essai dans le scanner, le participant recevait un signal visuel pour se préparer à interpréter l’une des mélodies, puis un second signal pour l’exécuter.

Dans certains des essais, les participants n’ont pas reçu le deuxième signal, de sorte que les chercheurs ont obtenu des instantanés du cerveau à la fois en train de planifier et d’exécuter des mouvements.

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Ces scans ont révélé que les régions liées au mouvement de la surface externe ridée du cerveau, le cortex cérébral, s’illuminaient pendant la phase de planification, et cette activité reflétait l’ordre et le moment des notes à venir. En d’autres termes, des modèles spécifiques d’activité cérébrale traduits de manière fiable en séquences particulières de notes, et séparément, d’autres modèles d’activité reflétaient la durée de ces notes.

« Cela se produit très rapidement et automatiquement à chaque fois dans les centaines de millisecondes avant le début de l’action », Katya Kornysheva (s’ouvre dans un nouvel onglet)auteur principal de l’étude et codirecteur du Centre pour la santé du cerveau humain de l’Université de Birmingham au Royaume-Uni, a déclaré à Drumpe dans un e-mail.

Puis, quand vient le temps de jouer réellement les notes, ces modèles séparés représentant l’ordre des notes et le timing sont intégrés, ou « zippés », résultant en un nouveau modèle unique d’activité cérébrale.

« Les modèles intégrés étaient ceux qui étaient uniques pour une combinaison particulière d’ordre et de synchronisation des touches, et non quelque chose qui se transférait à travers ces combinaisons », a déclaré Kornysheva. Ainsi, le cerveau est passé de la manipulation de chaque élément du mouvement séparément, comme la peinture et une toile, à les considérer comme une seule unité intégrée, comme une peinture achevée.

Une théorie établie suggère que les parties du cortex qui contrôlent le mouvement sont dans une sorte de hiérarchie, mais cette étude va à l’encontre de cette idée, a déclaré Tanuj Gulati (s’ouvre dans un nouvel onglet)professeur adjoint de sciences biomédicales au Cedars-Sinai Medical Center de Los Angeles qui n’a pas participé à la nouvelle recherche.

On pense que deux régions, connues sous le nom de zones prémotrices et pariétales, stockent des informations « de haut niveau » sur les mouvements – dans ce cas, l’ordre et le moment des frappes. Le cortex moteur primaire, qui communique avec les muscles via la moelle épinière, ne gère que les informations « de bas niveau » – ce que les muscles des doigts et des avant-bras doivent réellement activer pour que les frappes se produisent.

« Cette notion est contestée dans cette étude », a déclaré Gulati à Drumpe dans un e-mail. « Les zones considérées comme » de bas niveau « qui ne peuvent communiquer que des commandes fixes aux muscles en aval se sont plutôt révélées être constamment mises à jour en fonction des défis d’ordre et de synchronisation d’un mouvement », et elles ont donc été impliquées de manière dynamique dans la planification et l’exécution des mouvements.

Kornysheva et son équipe étudient actuellement la mémoire musculaire dans le contexte de troubles tels que la dyspraxie, un trouble neurologique qui affecte la capacité de planifier et de coordonner les mouvements. Leur travail pourrait également être utile pour aider les gens à retrouver leurs capacités motrices après un AVC, a ajouté Kornysheva.

L’équipe commence également à étudier l’apprentissage moteur chez les musiciens formés, en plus des novices, a-t-elle déclaré.

« Les musiciens avec une maîtrise chevronnée des doigts et leur contrôle de séquence / synchronisation s’apparentent à des athlètes d’élite, disons un gymnaste avec un excellent contrôle postural », a déclaré Gulati. Il se peut que, chez les individus hautement entraînés, certaines séquences de mouvements deviennent « câblées » dans le cortex moteur et que les ajustements rapides aux caractéristiques de haut niveau de ces mouvements puissent se dérouler différemment de ce qu’ils font dans le cerveau des novices, a-t-il déclaré.