Variabilité sensorimotrice et adaptation – VARAD

La variabilité est une caractéristique inhérente aux réponses motrices, que ce soit inter- ou intra-sujets, indépendamment du type de tâche. Cependant, la variabilité est classiquement considérée comme n?étant pas pertinente dans la plupart des théories du contrôle moteur. La position dominante à l?égard de la variabilité est de considérer qu?elle reflète la présence d?un bruit, au sens de la théorie du traitement du signal. Récemment les théories du contrôle optimal ont mis en avant la possibilité que cette variabilité soit minimisée à la fois pour les aspects perceptifs et moteurs. Ainsi, le principe d?optimisation suggère que la variabilité est un paramètre parasite qui doit être contrôlé afin de minimiser des fonctions de coûts. Autrement dit, la variabilité refléterait des dysfonctions des systèmes sensorimoteurs, entraînant des fluctuations aléatoires qui compromettraient les relations déterministes entre une entrée sensorielle et une sortie motrice. D?autres approches théoriques ont pourtant donné à la variabilité un rôle central pour l?adaptation des comportements. Par exemple, la théorie des systèmes dynamiques non linéaires insiste sur l?importance des patrons de coordinations dans des tâches qui recrutent de multiples degrés de liberté. Dans cette perspective, les variations reflètent les capacités de systèmes sensorimoteurs à s?adapter aux spécificités de l?environnement et des tâches qu?ils rencontrent. Une autre théorie, l?approche sélectionniste des comportements opérants postule que les comportements émergeants sont façonnés à partir des variations d?autres comportements. La variabilité serait donc nécessaire pour s?adapter aux modifications des contingences de renforcement. Ainsi, les variations comportementales qui conduisent au patron de réponse final sont renforcées sélectivement, induisant un changement graduel dans la topographie de la réponse : la variabilité serait utile, sinon nécessaire, à l?acquisition de nouvelles réponses. Cette hypothèse n?a que rarement été testée, à l?exception d?une étude dans laquelle la manipulation de la variabilité comportementale a permis de montrer que seuls des rats ayant des réponses variables pouvaient acquérir une réponse particulièrement difficile. La possibilité de contrôler les variations pour un système sensorimoteur chez l?humain a, à notre connaissance, été testée pour la première fois dans l?une de nos études récentes. Dans ces expériences, nous avons manipulé expérimentalement le degré de variabilité de temps de réaction saccadiques et manuels indépendamment des tendances centrales, en contrôlant les contingences de renforcement. Nous avons proposé que le niveau de variabilité reflète en partie les contraintes que l?environnement fait peser sur le comportement, et ne résulte pas des seuls bruits internes. En d?autres termes, nous pensons que la variabilité comportementale résulte partiellement de contraintes environnementales lâches. Une question fondamentale concerne le rôle de la variabilité dans le façonnage de nouveaux comportements. Au cours d?un façonnage, la contingence de renforcement est progressivement modifiée afin de sélectionner les réponses qui approchent progressivement un critère lié à la topographie de la réponse. Dans une perspective classique de type servo-mécaniste du contrôle sensori-moteur, les modifications du système sont, au contraire, liées à un calibrage de paramètres. Typiquement, ceci correspond aux phénomènes d?adaptation dans lesquels la sortie d?un système est modifiée par l?application d?une perturbation : le système s?adapte progressivement pour compenser les changements de sa dynamique. Ceci a été particulièrement étudié pour le système oculomoteur : en déplaçant une cible pendant la saccade, celle-ci devient dissymétrique. En répétant les essais, le système parvient à ajuster progressivement ces paramètres, réduisant ainsi son erreur. L?interprétation classique est que le gain interne est calibré pour modifier l?amplitude du mouvement, ce qui serait une forme d?apprentissage au sens le plus restreint du terme, c'est-à-dire l?ajustement d?un paramètre interne. Nous proposons de tester l?hypothèse selon laquelle les variations comportementales sont contrôlées par les contingences de renforcement. De plus nous souhaitons évaluer la relation entre la variabilité et les capacités à s?adapter aux modifications de l?environnement. Ces hypothèses seront mises à l?épreuve pour les mouvements saccadiques et pour les mouvements de pointage. Ces études sont à même de fournir de nouvelles bases pour l?étude d?autres formes de plasticité sensorimotrice. Si nos hypothèses sont confirmées, ces résultats pourraient contribuer à une avancée importante pour la compréhension des apprentissages moteurs, avec des implications fondamentales pour la compréhension de la plasticité d?autres systèmes.