Intégration multisensorielle et perception kinesthesique : corrélats cérébraux, modélisation Bayésienne et plasticité adaptative liée au vieillissement – Multisense

La perception est un phénomène par nature multimodal. En particulier, pour percevoir les mouvements de son propre corps, le système nerveux central (SNC) utilise diverses sources d’informations sensorielles issues de modalités différentes, parmi lesquelles l’on compte principalement la vision, le tact et la proprioception musculaire. Toutes ces différentes informations doivent être efficacement rassemblées de manière à ne former qu’une perception résultante unique et cohérente. Ce projet vise précisément à améliorer la compréhension des mécanismes qui sous-tendent cette intégration multisensorielle à des fins kinesthésiques, à identifier les substrats neuraux impliqués, et à déterminer dans quelle mesure la prise en compte de ces processus multisensoriels peut être utile à des fins cliniques.
Dans ce but, nous croiserons des approches multidisciplinaires telles que la psychophysique, la neuroimagerie fonctionnelle (IRMf), la microneurographie et la modélisation. Le paradigme expérimental consistera à évoquer, chez des sujets immobiles, des sensations illusoires de mouvement de rotation de leur main à partir de la stimulation isolée ou conjointe de 3 sensibilités différentes : la proprioception musculaire, le tact et la vision. Nous avons pour cela d’ores et déjà développés et testés 3 types de stimulations spécifiques de chacune de ces entrées.
A l’aide de ces différentes approches, nous tenterons:
1) De déterminer les principes du co-traitement de ces 3 types d’informations sensorielles et de la modulation de leur pondération selon leur relative congruence temporelle et spatiale. A partir des données psychophysiques recueillies, nous testerons dans quelle mesure les règles de cette intégration trisensorielle suivent les prédictions statistiques optimales dictées par les approches de modélisation Bayésienne.
2) D’identifier les mécanismes neuraux responsables de cette intégration trisensorielle à l’aide de 2 techniques complémentaires : l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) qui permettra de mettre en évidence les substrats cérébraux de l’intégration kinesthésique, et la microneurographie (enregistrement d’activité unitaire chez l’Homme) qui visera à étudier les possibles interactions sensorielles mises en jeu au niveau spinal. Bien que de nombreuses études comportementales aient établi que l’intégration de ces diverses informations est nécessaire à une perception fiable et précise des mouvements du corps, la question des substrats neuronaux qui sous-tendent une telle fusion demeure aujourd’hui encore largement irrésolue.
3) Et d’étudier si ces mécanismes intégratifs sont susceptibles de modifications adaptatives destinées à compenser, au moins partiellement, le déclin des entrées sensorielles chez le sujet âgé. En effet, bien que l’impact délétère de l’âge sur l’ensemble des systèmes sensoriels soit clairement établi, les effets de l’âge sur les mécanismes intégratifs sont peu connus ainsi que les possibles réorganisations cérébrales fonctionnelles associées. Selon le principe d’ « efficacité inversée », les atteintes sensorielles chez le sujet vieillissant pourraient être compensées par une utilisation plus optimale des processus intégratifs. Nous comparerons donc les réponses perceptives et leurs activités cérébrales associées chez des adultes sains et des volontaires âgés.
L’association de chercheurs dotés d’expertises scientifiques complémentaires est un élément essentiel du succès potentiel de ce projet. Cela permettra d’aborder la question, à ce jour très peu étudiée, des interactions crossmodales entre 3 et non pas seulement 2 entrées sensorielles, de leurs règles d’intégration, ainsi que des substrats centraux sous-jacents depuis le niveau spinal jusqu’au niveau cérébral. En analysant les propriétés adaptatives de ce système chez le sujet âgé, les résultats de ce projet pourraient également avoir de plus larges répercussions dans le champ de la réhabilitation.