Facteurs influençant la consolidation et l’apprentissage d’une habileté motrice chez l’humain

La pratique physique a longtemps été perçue comme le déterminant premier de l’apprentissage du mouvement. Souvent exprimée par l’expression « Vingt fois sur le métier remettez votre ouvrage», cette idée se base sur l’observation qu’une grande quantité de pratique est nécessaire pour maîtriser un geste technique complexe. Bien que l’importance de la pratique physique pour l’apprentissage du mouvement demeure indéniable, il a récemment été démontré que les changements neurobiologiques qui constituent les bases de la mémoire prennent place après la pratique. Ces changements, regroupés sous le terme « consolidation », sont essentiels à la mise en mémoire des habiletés motrices. L’objectif de cette thèse est de définir les processus de consolidation en identifiant certains facteurs qui influencent la consolidation d’une habileté motrice. À l’aide d’une tâche d’adaptation visuomotrice comportant deux niveaux de difficulté, nous avons démontré qu’une bonne performance doit être atteinte au cours de la séance de pratique pour enclencher certains processus de consolidation. De plus, nos résultats indiquent que l’évaluation subjective que l’apprenant fait de sa propre performance peut moduler la consolidation. Finalement, nous avons démontré que l’apprentissage par observation peut enclencher certains processus de consolidation, indiquant que la consolidation n’est pas exclusive à la pratique physique. Dans l’ensemble, les résultats des études expérimentales présentées dans cette thèse montrent que la consolidation regroupe plusieurs processus distincts jouant chacun un rôle important pour l’apprentissage du mouvement. Les éducateurs physiques, les entraineurs sportifs et les spécialistes de la réadaptation physique devraient donc planifier des entrainements favorisant non seulement l’acquisition de gestes moteurs mais également leur consolidation.

Étude multimodale de la consolidation d’habiletés motrices à ‎l’aide de l’IRMf et de l’EEG

La consolidation est le processus qui transforme une nouvelle trace mnésique labile en ‎une autre plus stable et plus solide. Une des tâches utilisées en laboratoire pour ‎l’exploration de la consolidation motrice dans ses dimensions comportementale et ‎cérébrale est la tâche d’apprentissage de séquences motrices. Celle-ci consiste à ‎reproduire une même série de mouvements des doigts, apprise de manière implicite ou ‎explicite, tout en mesurant l’amélioration dans l’exécution. Les études récentes ont ‎montré que, dans le cas de l’apprentissage explicite de cette tâche, la consolidation de la ‎trace mnésique associée à cette nouvelle habileté dépendrait du sommeil, et plus ‎particulièrement des fuseaux en sommeil lent. Et bien que deux types de fuseaux aient ‎été décrits (lents et rapides), le rôle de chacun d’eux dans la consolidation d’une ‎séquence motrice est encore mal exploré. En effet, seule une étude s’est intéressée à ce ‎rôle, montrant alors une implication des fuseaux rapides dans ce processus mnésique ‎suite à une nuit artificiellement altérée. D’autre part, les études utilisant l’imagerie ‎fonctionnelle (IRMf et PET scan) menées par différentes équipes dont la notre, ont ‎montré des changements au niveau de l’activité du système cortico-striatal suite à la ‎consolidation motrice. Cependant, aucune corrélation n’a été faite à ce jour entre ces ‎changements et les caractéristiques des fuseaux du sommeil survenant au cours de la nuit ‎suivant un apprentissage moteur. Les objectifs de cette thèse étaient donc: 1) de ‎déterminer, à travers des enregistrements polysomnographiques et des analyses ‎corrélationnelles, les caractéristiques des deux types de fuseaux (i.e. lents et rapides) ‎associées à la consolidation d’une séquence motrice suite à une nuit de sommeil non ‎altérée, et 2) d’explorer, à travers des analyses corrélationnelles entre les données ‎polysomnographiques et le signal BOLD (« Blood Oxygenated Level Dependent »), ‎acquis à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), ‎l’association entre les fuseaux du sommeil et les activations cérébrales suite à la ‎consolidation de la séquence motrice. Les résultats de notre première étude ont montré ‎une implication des fuseaux rapides, et non des fuseaux lents, dans la consolidation ‎d’une séquence motrice apprise de manière explicite après une nuit de sommeil non ‎altérée, corroborant ainsi les résultats des études antérieures utilisant des nuits de ‎sommeil altérées. En effet, les analyses statistiques ont mis en évidence une ‎augmentation significative de la densité des fuseaux rapides durant la nuit suivant ‎l’apprentissage moteur par comparaison à la nuit contrôle. De plus, cette augmentation ‎corrélait avec les gains spontanés de performance suivant la nuit. Par ailleurs, les ‎résultats de notre seconde étude ont mis en évidence des corrélations significatives entre ‎l’amplitude des fuseaux de la nuit expérimentale d’une part et les gains spontanés de ‎performance ainsi que les changements du signal BOLD au niveau du système cortico-‎striatal d’autre part. Nos résultats suggèrent donc un lien fonctionnel entre les fuseaux ‎du sommeil, les gains de performance ainsi que les changements neuronaux au niveau ‎du système cortico-striatal liés à la consolidation d’une séquence motrice explicite. Par ‎ailleurs, ils supportent l’implication des fuseaux rapides dans ce type de consolidation ; ‎ceux-ci aideraient à l’activation des circuits neuronaux impliqués dans ce processus ‎mnésique et amélioreraient par la même occasion la consolidation motrice liée au ‎sommeil.‎

Modulation du système glutamatergique pendant l’apprentissage moteur : une étude de spectroscopie par résonance magnétique fonctionnelle

La présente étude avait pour but d’explorer les modulations fonctionnelles putaminales du signal de spectroscopie par résonance magnétique (SRM) combiné du glutamate et de la glutamine (Glx), ainsi que de l’acide γ-aminobutyrique (GABA) en lien avec l’apprentissage d’une séquence motrice. Nous avons émis l’hypothèse que les concentrations de Glx seraient spécifiquement augmentées pendant et après la pratique d’une telle tâche, et ce comparativement à une condition d’exécution motrice simple conçue pour minimiser l’apprentissage. La tâche d’appuis séquentiels des doigts (« finger taping task ») utilisée est connue pour induire un apprentissage moteur évoluant en phases, avec une progression initialement rapide lors de la première session d’entraînement (phase rapide), puis lente lors de sessions subséquentes (phase lente). Cet apprentissage est également conçu comme dépendant de processus « on-line » (pendant la pratique) d’acquisition et « off-line » (entre les périodes de pratique) de consolidation de la trace mnésique de l’habilité motrice. Une grande quantité de données impliquent le système de neurotransmission glutamatergique, principalement par l’action de ses récepteurs N-Méthyl-D-aspartate (NMDAR) et métabotropiques (mGluR), dans une multitude de domaine de la mémoire. Quelques-unes de ces études suggèrent que cette relation s’applique aussi à des mémoires de type motrice ou dépendante du striatum. De plus, certains travaux chez l’animal montrent qu’une hausse des concentrations de glutamate et de glutamine peut être associée à l’acquisition et/ou consolidation d’une trace mnésique. Nos mesures de SRM à 3.0 Tesla, dont la qualité ne s’est avérée satisfaisante que pour le Glx, démontrent qu’une telle modulation des concentrations de Glx est effectivement détectable dans le putamen après la performance d’une tâche motrice. Elles ne nous permettent toutefois pas de dissocier cet effet putativement attribuable à la plasticité du putamen associée à l’apprentissage moteur de séquence, de celui de la simple activation neuronale causée par l’exécution motrice. L’interprétation de l’interaction non significative, montrant une plus grande modulation par la tâche motrice simple, mène cependant à l’hypothèse alternative que la plasticité glutamatergique détectée est potentiellement plus spécifique à la phase lente de l’apprentissage, suggérant qu’une seconde expérience ainsi orientée et utilisant une méthode de SRM plus sensible au Glx aurait donc de meilleures chances d’offrir des résultats concluants.

L’hydrothérapie : une approche globale de traitement en physiothérapie

Travail d'intégration réalisé dans le cadre du cours PHT-6113.

Effet de la pratique mixte sur les processus de consolidation lors de l'apprentissage concomitant de deux tâches interférentes.

Si les bénéfices de la pratique physique sur l’apprentissage moteur ne sont plus à démontrer, de nombreuses études s’accordent sur le fait qu’il est également possible d’apprendre une nouvelle habileté en observant un modèle qui réalise la tâche à apprendre. De plus, plusieurs chercheurs ont montré que les mécanismes permettant l’acquisition d’une nouvelle habileté motrice par pratique physique et par observation sont semblables. Or, l’apprentissage se poursuit au-delà des séances de pratique par des « processus de consolidation » essentiels pour que les habiletés pratiquées soient retenues à long terme. À cet effet, Trempe, Sabourin, Rohbanfard et Proteau (2011), ont montré que la consolidation ne s'effectuait pas de la même façon selon que la pratique était faite physiquement ou par observation. Par conséquent, nous avons tenté de déterminer si pratiquer une tâche par pratique physique et l’autre par observation permet d'optimiser l'apprentissage concomitant de ces deux tâches bien qu’elles soient normalement interférentes. Nos résultats ont montré que la tâche A causait une interférence antérograde sur la tâche B peu importe le type de pratique effectué, ce qui suggère que les processus de consolidation prenant place suite à l’observation sont plutôt similaires à ceux qui prennent place suite à la pratique physique. Ainsi, il semble que la pratique mixte ne permet pas de réduire les interférences lors de l’apprentissage de deux tâches semblables.

Alteración de la atención y concentración en estudiantes de medicina que realizan turnos de noche

El sueño, es indispensable para la recuperación, física, mental y de procesos como la consolidación de memoria, atención y lenguaje. La privación de sueño (PS) incide en la atención y concentración. La PS es inherente a la formación médica, pero no es claro el papel de los turnos nocturnos en estudiantes, porque no cumplen con un objetivo académico, pero hay relación con disminución de la salud, productividad, accidentes, y alteraciones en diversas actividades. Está descrito el impacto de la PS sobre la capacidad de aprendizaje y aspectos como el ánimo y las relaciones interpersonales. MÉTODOS: Se realizó un estudio analítico observacional de cohorte longitudinal, con tres etapas de medición a 180 estudiantes de Medicina de la Universidad del Rosario, que evaluó atención selectiva y concentración mediante la aplicación de la prueba d2, validada internacionalmente para tal fin. RESULTADOS: Se estudiaron 180 estudiantes, 115 mujeres, 65 hombres, entre los 18 y 26 años (promedio 21). Al inicio del estudio dormían en promedio 7,9 horas, cifra que se redujo a 5,8 y 6,3 en la segunda y tercera etapa respectivamente. El promedio de horas de sueño nocturno, disminuyó en el segundo y tercer momento (p<0,001); Además se encontró mediante la aplicación de la prueba d2, que hubo correlación significativa directa débil, entre el promedio de horas de sueño, y el promedio del desempeño en la prueba (r=0.168, p=0.029) CONCLUSIONES: La PS, con períodos de sueño menores a 7,2 horas, impactan de manera importante la atención selectiva, la concentración

Propiedades psicométricas del test de competencias motoras Bruininks Oseretsky en versión corta para niños entre 4 y 7 años en Chía y Bogotá – Colombia.

Existen importantes pruebas de valoración que miden habilidades o competencias motoras en el niño; a pesar de ello Colombia carece de estudios que demuestren la validez y la confiabilidad de un test de medición que permita emitir un juicio valorativo relacionado con las competencias motoras infantiles, teniendo presente que la intervención debe basarse en la rigurosidad que exigen los procesos de valoración y evaluación del movimiento corporal. Objetivo. El presente estudio se centró en determinar las propiedades psicométricas del test de competencias motoras Bruininiks Oseretsky –BOT 2- segunda edición. Materiales y métodos. Se realizó una evaluación de pruebas diagnósticas con 24 niños aparentemente sanos de ambos géneros, entre 4 y 7 años, residentes en las ciudades de Chía y Bogotá. La evaluación fue realizada por 3 evaluadores expertos; el análisis para consistencia interna se realizó utilizando el Coeficiente Alfa de Cronbach, el análisis de reproducibilidad se estableció a través del Coeficiente de Correlación Intraclase –CCI- y para el análisis de la validez concurrente se utilizó el Coeficiente de Correlación de Pearson, considerando un alfa=0.05. Resultados. Para la totalidad de las pruebas, se encontraron altos índices de confiabilidad y validez. Conclusiones. El BOT 2 es un instrumento válido y confiable, que puede ser utilizado para la evaluación e identificación del nivel de desarrollo en que se encuentran las competencias motoras en el niño.

A eficácia do Treino em Circuito na melhoria da Força em Educação Física : estudo em alunos de ambos os sexos do 7º e 8º anos de escolaridade, na Escola Secundária Braamcamp Freire

Apesar dos evidentes progressos nesta área, a força tem sido uma das capacidades motoras mais controversas e questionadas, no que diz respeito ao seu desenvolvimento em contexto escolar. O objectivo principal deste estudo consistiu em verificar as probabilidades de aumentar o rendimento na força em crianças e jovens, com idades compreendidas entre os 12 e os 14 anos, através da aplicação de um programa de treino específico de força nas condições particulares da aula de Educação Física. Para atingir este objectivo foi analisada uma amostra populacional de 181 alunos da Escola Secundária Braamcamp Freire, em Lisboa, sendo dividida em 2 grupos de trabalho: um grupo foi submetido ao programa específico de força, enquanto o outro realizou, em simultâneo, uma tarefa de corrida contínua à volta do espaço de aula. O protocolo dos programas específicos de treino teve a duração de 26 semanas, com uma unidade semanal de treino, utilizando apenas meios existentes na escola. A recolha dos dados foi realizada em 3 momentos de avaliação e todos os alunos foram sujeitos aos mesmos testes („Extensão de Braços‟, „Abdominais‟, „Extensão do Tronco‟, „Impulsão Horizontal‟ e „Vaivém‟). Os dados foram tratados utilizando a ferramenta estatísitca Software SPSS. A análise estatística demonstrou pelo estudo da percentagem de evolução e pelo teste t de Student que o programa específico de força aplicado permitiu uma maior evolução no desenvolvimento das diferentes expressões de força, comparativamente com os alunos que não foram submetidos a este programa. No que diz respeito à evolução da força em função do género, através da análise comparada das médias de testes, verificou-se que o sexo masculino apresentou melhores resultados. Desta forma, podemos concluir que o programa específico de força foi eficaz, na medida em que os alunos de ambos os sexos pertencentes a este grupo de trabalho apresentaram ganhos significativos em todos os testes.

Aplicação dos programas nacionais de Educação Física em ginástica : condicionantes

Durante 15 anos, observando requerentes nas provas de acesso à licenciatura em Educação Física e Desporto, chegamos á conclusão de que maioria deles tem preparação gímnica básica muito fraca. Eles apresentam grandes lacunas tanto no conhecimento da técnica como na execução prática dos elementos gímnicos, constantes do Programa Escolar. Naturalmente, o nosso desejo foi descobrir as razões para esta deficiente preparação gímnica e contribuir para melhorar o processo ensino-aprendizagem nas escolas. Mais especificamente, neste estudo procurou-se, junto aos professores que leccionam nas escolas, averiguar alguns aspectos relacionados com a aplicação dos programas nacionais de Educação Física de Ginástica no 3º ciclo do Ensino Básico e Ensino Secundário. Para isso elaboramos um questionário ao qual responderam 88 professores em 14 escolas de Lisboa e Almada. Conclusões. A maioria dos professores, participantes no nosso estudo, não aborda mais que metade dos elementos constantes dos Programas de ginástica, especialmente os elementos nos aparelhos (barra fixa, paralelas simétricas, argolas, cavalo com arções), saltos no plinto longitudinal, mortais no mini-trampolim, elementos do nível avançado no solo e trave. A maior dificuldade na aplicação do Programa de Educação Física é o facto de a grande maioria dos alunos não possuir os pré-requisitos na ginástica, que deveriam ser adquiridos no 1º e 2º ciclos de Escola Básica, tanto no desenvolvimento das habilidades e hábitos motores de base, como ao nível de preparação física. Uma percentagem considerável dos professores tem dificuldades relacionadas com os conhecimentos técnico-didácticos, especialmente na intervenção manual (48%). Por isso, é muito importante existência mais acções de formação especificas da ginástica. Através da análise dos dados recolhidos referenciamos os elementos gímnicos que apresentam maiores dificuldades na leccionação e elaboramos as fichas com descrição completa da técnica da execução destes elementos, progressões metodológicas, indicamos os erros típicos e recomendamos a forma de intervenção manual do professores. Com este trabalho pretendemos poder ajudar os estudantes e professores, que iniciam a sua carreira profissional, a encontrar uma forma mais eficaz no ensino dos elementos gímnicos, constantes do Programa Escolar.

Self-esteem and coping in children with developmental coordination disorder

This study investigated self-esteem in children with developmental coordination disorder (DCD). Fifteen children between the ages of 8 and 12 years diagnosed with DCD were compared with a typically developing group comprising 30 children with average and good motor abilities, using measures of perceived competence, social support and self-esteem. The types of coping strategy generated in response to example vignettes were also compared. There was no significant difference between the groups in global self-esteem, but the children with DCD reported lower athletic and scholastic competence than their typically developing peers. No difference was found between the groups in level of perceived social support. The DCD group generated fewer coping strategies overall, but more passive and avoidant strategies than the typically developing children. The implications of the study are discussed with regard to future research directions, such as the investigation of the effects of motor skill intervention on self-esteem and the development of strategies to protect children's self-esteem.

Six year follow-up of students who participated in a school-based physical activity interventions : a longitudinal cohort study

Background
The purpose of this paper was to evaluate the long-term impact of a childhood motor skill intervention on adolescent motor skills and physical activity.

Methods
In 2006, we undertook a follow-up of motor skill proficiency (catch, kick, throw, vertical jump, side gallop) and physical activity in adolescents who had participated in a one-year primary school intervention Move It Groove It (MIGI) in 2000. Logistic regression models were analysed for each skill to determine whether the probability of children in the intervention group achieving mastery or near mastery was either maintained or had increased in subsequent years, relative to controls. In these models the main predictor variable was intervention status, with adjustment for gender, grade, and skill level in 2000. A general linear model, controlling for gender and grade, examined whether former intervention students spent more time in moderate-to-vigorous physical activity at follow-up than control students.

Results
Half (52%, n = 481) of the 928 MIGI participants were located in 28 schools, with 276 (57%) assessed. 52% were female, 58% in Grade 10, 40% in Grade 11 and 54% were former intervention students. At follow-up, intervention students had improved their catch ability relative to controls and were five times more likely to be able to catch: ORcatch = 5.51, CI (1.95 – 15.55), but had lost their advantage in the throw and kick: ORthrow = .43, CI (.23 – .82), ORkick = .39, CI (.20 – .78). For the other skills, intervention students appeared to maintain their advantage: ORjump = 1.14, CI (.56 – 2.34), ORgallop = 1.24, CI (.55 – 2.79). Intervention students were no more active at follow-up.

Conclusion
Six years after the 12-month MIGI intervention, whilst intervention students had increased their advantage relative to controls in one skill, and appeared to maintain their advantage in two, they lost their advantage in two skills and were no more active than controls at follow up. More longitudinal research is needed to explore whether gains in motor skill proficiency in children can be sustained and to determine the intervention characteristics that translate to subsequent physical activity.

Energetics of interlimb coordination

While the traditional dependent variables of motor skill learning are accuracy and consistency of movement outcome, there has been increasing interest in aspects of motor performance that are described as reflecting the ‘energetics’ of motor behaviour. One defining characteristic of skilled motor performance is the ability to complete the task with minimum energy expenditure (Sparrow & Newell, 1998). A further consideration is that movements also have costs in terms of cognitive ‘effort’ or ‘energy’. The present project extends previous work on energy expenditure and motor skill learning within a coordination dynamics framework. From the dynamic pattern perspective, a coordination pattern lowest on the 11KB model potential curve (Haken, Kelso & Bunz, 1985) is more stable and least energy is required to maintain pattern stability (Temprado, Zanone, Monno & Laurent, 1999). Two experiments investigated the learning of stable and unstable coordination patterns with high metabolic energy demand. An experimental task was devised by positioning two cycle ergometers side-by-side, placing one foot on each, with the pedals free to move independently at any metronome-paced relative phase, Experiment 1 investigated practice-related changes to oxygen consumption, heart rate, relative phase, reaction time and muscle activation (EMG) as participants practiced anti-phase, in-phase and 90°-phase cycling. Across six practice trials metabolic energy cost reduced and AE and VE of relative phase declined. The trend in the metabolic and reaction time data and percent co-contraction of muscles was for the in-phase cycling to demonstrate the highest values, anti-phase the lowest and 90°-phase cycling in-between. It was found that anti- and in-phase cycling were both kinematically stable but anti-phase coordination revealed significantly lower metabolic energy cost. It was, therefore, postulated that of two equally stable coordination patterns, that associated with lower metabolic energy expenditure would constitute a stronger attractor. Experiment 2 was designed to determine whether a lower or higher energy-demanding coordination pattern was a stronger attractor by scanning the attractor layout at thirty-degree intervals from 0° to 330°. The initial attractor layout revealed that in-phase was most stable and accurate, but the remaining coordination patterns were attracted to the low energy cost anti-phase cycling. In Experiment 2 only 90°- phase cycling was practiced with a post-test attractor layout scan revealing that 90°-phase and its symmetrical partner 270°-phase had become attractors of other coordination patterns. Consistent with Experiment 1, practicing 90°-phase cycling revealed a decline in AE and VE and a reduction in metabolic and cognitive cost. Practicing 90°-phase cycling did not, however, destabilise the in-phase or anti-phase coordination patterns either kinematically or energetically. In summary, the findings suggest that metabolic and mental energy can be considered different representations of a ‘global’ energy expenditure or ‘energetic’ phenomenon underlying human coordination. The hypothesis that preferred coordination patterns emerge as stable, low-energy solutions to the problem of inter-and intra-limb coordination is supported here in showing that the low-energy minimum of coordination dynamics is also an energetic minimum.

Comparison of corticomotor excitability during visuomotor dynamic and static tasks

The human central nervous system (CNS) has the ability to modulate its activity during the performance of different movements. Recent evidence, however, suggests that the CNS can also modulate its activity in the same movement but with increased precision during a visuomotor static task. This study aimed to extend on these findings by using transcranial magnetic stimulation (TMS) to measure the CNS during the performance of two visuomotor dynamic tasks. Twelve volunteers participated in this study, performing two separate motor tasks. Study I (“Position Tracking”) involved participants to perform a visuomotor tracking task using a dial potentiometer and matching their response icon to the computer generated tracking icon whilst holding a pincer grip. Study II (“Force Tracking”) involved participants to perform a similar visuomotor tracking task by applying or releasing pressure against a fixed force transducer. Tasks were conducted at two speeds (“slow” being one tracking cycle in 10 s; and “fast” being two tracking cycles in 10 s) and compared to a visuomotor static task at a similar muscle contraction level. Results showed corticospinal changes with significant increases (p = 0.002) in excitability demonstrated during Study I (42.3 ± 16.8%) and Study II (56.3 ± 34.2%) slow speed tasks. Moreover, significant reduction in corticospinal inhibition was also observed during both tracking tasks at slow (59.3 ± 13.7%; p = 0.001) and fast speeds (31.9 ± 12.3%; p = 0.001). The findings may provide information on the underlying physiology during the early stages of motor skill acquisition.

An empirical examination of feedback : user control and performance in a hapto-audio-visual training environment

Utilising advanced technologies, such as virtual environments (VEs), is of importance to training and education. The need to develop and effectively apply interactive, immersive 3D VEs continues to grow. As with any emerging technology, user acceptance of new software and hardware devices is often difficult to measure and guidelines to introduce and ensure adequate and correct usage of such technologies are lacking. It is therefore imperative to obtain a solid understanding of the important elements that play a role in effective learning through VEs. In particular, 3D VEs may present unusual and varied interaction and adoption considerations. The major contribution of this study is to investigate a complex set of interrelated factors in the relatively new sphere of VEs for training and education. Although many of the factors appears to be important from past research, researcher have not explicitly studied a comprehensive set of inter-dependant, empirically validated factors in order to understand how VEs aid complex procedural knowledge and motor skill learning. By integrating theory from research on training, human computer interaction (HCI), ergonomics and cognitive psychology, this research proposes and validates a model that contributes to application-specific VE efficacy formation. The findings of this study show visual feedback has a significant effect on performance. For tactile/force feedback and auditory feedback, no significant effect were found. For satisfaction, user control is salient for performance. Other factors such as interactivity and system comfort, as well as level of task difficulty, also showed effects on performance.