Caractéristiques des corrections automatiques assurant la précision spatiale d’un mouvement d’atteinte manuelle

Abstract

Les tâches d’atteintes manuelles représentent probablement l’activité motrice la plus pratiquée par l’être humain. Les chercheurs ont longtemps pensé que l’impulsion motrice initiale de ce type de mouvement était balistique, qu’elle ne pouvait pas être modifiée en cours de route. Or, de récentes études suggéraient que tel n’était pas le cas et que cette première impulsion de mouvement pouvait être modulée de façon fluide sur la base des afférences visuelles. Pour étudier ce phénomène, plusieurs auteurs ont utilisé une tâche de pointage vidéo dans laquelle un curseur, représentant la main d’un participant, était déplacé vers une cible visuelle. Pour étudier de possibles mécanismes de correction du mouvement, la cible visée ou le curseur représentant la main du participant était quelques fois déplacé latéralement (par exemple 15 mm vers la droite) tôt après l’amorce. Afin d’atteindre la cible visée, le participant devait donc corriger le mouvement qu’il avait amorcé en fonction des nouvelles informations disponibles. Les études utilisant cette procédure de perturbation (« saut de cible » ou « saut de curseur ») montrent que les participants corrigeaient leur mouvement de façon fluide, et ce, malgré le fait qu’ils ne percevaient pas consciemment le saut de cible ou de curseur. En incorporant des sauts de curseur à différents endroits dans le mouvement, Saunders et Knill (2003) ont observé une latence de correction constante et courte, peu importe l’endroit où survenait la perturbation. Ils ont donc émis l’hypothèse que l’humain traite de façon continue les afférences visuelles relatives au déplacement de la main lors d’une tâche d’atteinte. Dans cette thèse, nous avons voulu déterminer les caractéristiques de ces corrections en ligne. Nos résultats indiquent: - Que deux perturbations successives n’entrent pas en conflit l’une avec l’autre. Plus spécifiquement, la présentation d’une seconde perturbation n’interfère pas avec le processus de correction mis en branle par la première perturbation. Ces résultats confirment la continuité du processus de traitement des afférences visuelles en cours de mouvement et, du même coup, la faible charge attentionnelle requise pour traiter l’information visuelle relative au déplacement du curseur et amorcer une correction appropriée. - Que de voir le curseur déplacé de sa trajectoire originale pour aussi peu que 16 ms est suffisant pour observer une modification du mouvement en cours de réalisation. De plus, la grandeur de la correction observée augmente lorsque la période de visibilité du curseur augmente suite à la perturbation. Nous avons utilisé ces résultats pour démontrer que le système nerveux central définissait la position perçue de la main sur la base d’une intégration spatiale de sa position au cours des 70 dernières millisecondes. - Que la latence de la correction n’est pas tributaire de la grandeur de la perturbation ou de là où elle survient dans la trajectoire du mouvement. Cependant, le gain de cette correction est, lui, fonction de la grandeur de la perturbation. Ces observations suggèrent que l’amorce de la correction relève d’une comparaison entre la trajectoire de mouvement planifiée par l’individu et la trajectoire observée. Le gain de la correction serait plutôt fonction de la position perçue de la main et des caractéristiques de la cible à atteindre (position et dimension). En conclusion, l’ensemble des résultats de cette thèse montre une efficacité impressionnante du système visuel de détection et de correction des erreurs. Un système rapide et précis qui, toutefois, ne requiert pas une grande demande attentionnelle. Ces caractéristiques témoignent de la grande efficacité qu’à l’humain d’atteindre des objets grâce, en partie, à un mode de contrôle en continue de la progression de ses mouvements.

Manual aiming movements are probably the most common motor activities in humans. Researchers have long thought that the initial driving impulse of this type of movement was ballistic, that it could not be modified along the way. However, recent studies suggest that this is not the case and that this first movement impulse could be smoothly modulated on the basis of visual afferent information. To study this phenomenon, several authors used a video pointing task in which a cursor, representing the hand of a participant, was moved to a visual target. To investigate possible movement execution correction mechanisms, the target or the cursor representing the participant's hand was sometimes moved laterally (for example 15 mm to the right) soon after movement initiation. In order to reach the target, the participant had to correct the movement he had initiated based on the new visual information available. In the present dissertation, we wanted to determine the characteristics of these online corrections. Our results indicate: - That two successive perturbations do not conflict with one another. Specifically, the presentation of a second perturbation does not interfere with the correction process set in motion by the first perturbation. These results confirm that visual afferent information is processed online during movement execution. In addition, these results underline the low attentional load associated with the processing of the visual information concerning the displacement of the cursor and the planning and initiation of an appropriate correction. - That to see the cursor displaced from its original trajectory for as little as 16 ms is enough to observe a correction of the initial movement trajectory. In addition, the magnitude of the correction observed increases when the period of cursor visibility increases following the perturbation. We used these results to demonstrate that the central nervous system evaluated the perceived position of the hand following the spatial integration of its position over the last 70 milliseconds. - That the latency of the correction is not dependent on the magnitude of the perturbation or where it occurs in the movement trajectory. However, the gain of this correction depends on the magnitude of the perturbation. These observations suggest that the planning of the correction is based on a comparison between the planned and the observed movement trajectories. The gain of the correction would rather depend on the perceived position of the hand and the characteristics of the target to reach (location and dimension). In conclusion, the results of this dissertation show an impressive efficiency of the visual system for the detection and correction of movement planning or execution errors. A fast and accurate system that requires minimal attentional demands. It does appear that manual aiming movements are under the continuous control of visual afferent information.