931 resultados para Sensorimotor integration


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Dyslexic children, besides difficulties in mastering literacy, also show poor postural control that might be related to how sensory cues coming from different sensory channels are integrated into proper motor activity. Therefore, the aim of this study was to examine the relationship between sensory information and body sway, with visual and somatosensory information manipulated independent and concurrently, in dyslexic children. Thirty dyslexic and 30 non-dyslexic children were asked to stand as still as possible inside of a moving room either with eyes closed or open and either lightly touching a moveable surface or not for 60 seconds under five experimental conditions: (1) no vision and no touch; (2) moving room; (3) moving bar; (4) moving room and stationary touch; and (5) stationary room and moving bar. Body sway magnitude and the relationship between room/bar movement and body sway were examined. Results showed that dyslexic children swayed more than non-dyslexic children in all sensory condition. Moreover, in those trials with conflicting vision and touch manipulation, dyslexic children swayed less coherent with the stimulus manipulation compared to non-dyslexic children. Finally, dyslexic children showed higher body sway variability and applied higher force while touching the bar compared to non-dyslexic children. Based upon these results, we can suggest that dyslexic children are able to use visual and somatosensory information to control their posture and use the same underlying neural control processes as non-dyslexic children. However, dyslexic children show poorer performance and more variability while relating visual and somatosensory information and motor action even during a task that does not require an active cognitive and motor involvement. Further, in sensory conflict conditions, dyslexic children showed less coherent and more variable body sway. These results suggest that dyslexic children have difficulties in multisensory integration because they may suffer from integrating sensory cues coming from multiple sources. © 2013 Viana et al.

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The superficial gray layer of the superior colliculus contains a map that represents the visual field, whereas the underlying intermediate gray layer contains a vector map of the saccades that shift the direction of gaze. These two maps are aligned so that a particular region of the visual field is represented directly above the neurons that orient the highest acuity area of the retina toward that region. Although it has been proposed that the transmission of information from the visuosensory to the motor map plays an important role in the generation of visually guided saccades, experiments have failed to demonstrate any functional linkage between the two layers. We examined synaptic transmission between these layers in vitro by stimulating the superficial layer while using whole-cell patch-clamp methods to measure the responses of intermediate layer neurons. Stimulation of superficial layer neurons evoked excitatory postsynaptic currents in premotor cells. This synaptic input was columnar in organization, indicating that the connections between the layers link corresponding regions of the visuosensory and motor maps. Excitatory postsynaptic currents were large enough to evoke action potentials and often occurred in clusters similar in duration to the bursts of action potentials that premotor cells use to command saccades. Our results indicate the presence of functional connections between the superficial and intermediate layers and show that such connections could play a significant role in the generation of visually guided saccades.

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Neuroimaging studies have shown neuromuscular electrical stimulation (NMES)-evoked movements activate regions of the cortical sensorimotor network, including the primary sensorimotor cortex (SMC), premotor cortex (PMC), supplementary motor area (SMA), and secondary somatosensory area (S2), as well as regions of the prefrontal cortex (PFC) known to be involved in pain processing. The aim of this study, on nine healthy subjects, was to compare the cortical network activation profile and pain ratings during NMES of the right forearm wrist extensor muscles at increasing current intensities up to and slightly over the individual maximal tolerated intensity (MTI), and with reference to voluntary (VOL) wrist extension movements. By exploiting the capability of the multi-channel time domain functional near-infrared spectroscopy technique to relate depth information to the photon time-of-flight, the cortical and superficial oxygenated (O2Hb) and deoxygenated (HHb) hemoglobin concentrations were estimated. The O2Hb and HHb maps obtained using the General Linear Model (NIRS-SPM) analysis method, showed that the VOL and NMES-evoked movements significantly increased activation (i.e., increase in O2Hb and corresponding decrease in HHb) in the cortical layer of the contralateral sensorimotor network (SMC, PMC/SMA, and S2). However, the level and area of contralateral sensorimotor network (including PFC) activation was significantly greater for NMES than VOL. Furthermore, there was greater bilateral sensorimotor network activation with the high NMES current intensities which corresponded with increased pain ratings. In conclusion, our findings suggest that greater bilateral sensorimotor network activation profile with high NMES current intensities could be in part attributable to increased attentional/pain processing and to increased bilateral sensorimotor integration in these cortical regions.

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Abstract Background Catching an object is a complex movement that involves not only programming but also effective motor coordination. Such behavior is related to the activation and recruitment of cortical regions that participates in the sensorimotor integration process. This study aimed to elucidate the cortical mechanisms involved in anticipatory actions when performing a task of catching an object in free fall. Methods Quantitative electroencephalography (qEEG) was recorded using a 20-channel EEG system in 20 healthy right-handed participants performed the catching ball task. We used the EEG coherence analysis to investigate subdivisions of alpha (8-12 Hz) and beta (12-30 Hz) bands, which are related to cognitive processing and sensory-motor integration. Results Notwithstanding, we found the main effects for the factor block; for alpha-1, coherence decreased from the first to sixth block, and the opposite effect occurred for alpha-2 and beta-2, with coherence increasing along the blocks. Conclusion It was concluded that to perform successfully our task, which involved anticipatory processes (i.e. feedback mechanisms), subjects exhibited a great involvement of sensory-motor and associative areas, possibly due to organization of information to process visuospatial parameters and further catch the falling object.

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The application of different EMS current thresholds on muscle activates not only the muscle but also peripheral sensory axons that send proprioceptive and pain signals to the cerebral cortex. A 32-channel time-domain fNIRS instrument was employed to map regional cortical activities under varied EMS current intensities applied on the right wrist extensor muscle. Eight healthy volunteers underwent four EMS at different current thresholds based on their individual maximal tolerated intensity (MTI), i.e., 10 % < 50 % < 100 % < over 100 % MTI. Time courses of the absolute oxygenated and deoxygenated hemoglobin concentrations primarily over the bilateral sensorimotor cortical (SMC) regions were extrapolated, and cortical activation maps were determined by general linear model using the NIRS-SPM software. The stimulation-induced wrist extension paradigm significantly increased activation of the contralateral SMC region according to the EMS intensities, while the ipsilateral SMC region showed no significant changes. This could be due in part to a nociceptive response to the higher EMS current intensities and result also from increased sensorimotor integration in these cortical regions.

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In sensorimotor integration, sensory input and motor output signals are combined to provide an internal estimate of the state of both the world and one's own body. Although a single perceptual and motor snapshot can provide information about the current state, computational models show that the state can be optimally estimated by a recursive process in which an internal estimate is maintained and updated by the current sensory and motor signals. These models predict that an internal state estimate is maintained or stored in the brain. Here we report a patient with a lesion of the superior parietal lobe who shows both sensory and motor deficits consistent with an inability to maintain such an internal representation between updates. Our findings suggest that the superior parietal lobe is critical for sensorimotor integration, by maintaining an internal representation of the body's state.

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A model is presented that deals with problems of motor control, motor learning, and sensorimotor integration. The equations of motion for a limb are parameterized and used in conjunction with a quantized, multi-dimensional memory organized by state variables. Descriptions of desired trajectories are translated into motor commands which will replicate the specified motions. The initial specification of a movement is free of information regarding the mechanics of the effector system. Learning occurs without the use of error correction when practice data are collected and analyzed.

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Chez diverses espèces animales, les informations sensorielles peuvent déclencher la locomotion. Ceci nécessite l’intégration des informations sensorielles par le système nerveux central. Chez la lamproie, les réseaux locomoteurs spinaux sont activés et contrôlés par les cellules réticulospinales (RS), système descendant le plus important. Ces cellules reçoivent des informations variées provenant notamment de la périphérie. Une fois activées par une brève stimulation cutanée d’intensité suffisante, les cellules RS produisent des dépolarisations soutenues de durées variées impliquant des propriétés intrinsèques calcium-dépendantes et associées à l’induction de la nage de fuite. Au cours de ce doctorat, nous avons voulu savoir si les afférences synaptiques ont une influence sur la durée des dépolarisations soutenues et si l’ensemble des cellules RS partagent des propriétés d’intégration similaires, impliquant possiblement les réserves de calcium internes. Dans un premier temps, nous montrons pour la première fois qu’en plus de dépendre des propriétés intrinsèques des cellules réticulospinales, les dépolarisations soutenues dépendent des afférences excitatrices glutamatergiques, incluant les afférences spinales, pour perdurer pendant de longues périodes de temps. Les afférences cutanées ne participent pas au maintien des dépolarisations soutenues et les afférences inhibitrices glycinergique et GABAergiques ne sont pas suffisantes pour les arrêter. Dans un deuxième temps, nous montrons que suite à une stimulation cutanée, l’ensemble des cellules RS localisées dans les quatre noyaux réticulés possèdent un patron d’activation similaire et elles peuvent toutes produire des dépolarisations soutenues dont le maintien ne dépend pas des réserves de calcium internes. Enfin, les résultats obtenus durant ce doctorat ont permis de mieux comprendre les mécanismes cellulaires par lesquels l’ensemble des cellules RS intègrent une brève information sensorielle et la transforment en une réponse soutenue associée à une commande motrice.

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L’intégrité de notre système sensorimoteur est essentielle aux interactions adéquates avec notre environnement. Dans la maladie de Parkinson (MP), l’efficacité des interactions quotidiennes entre le corps et l’environnement est fréquemment réduite et diminue la qualité de vie. La MP est une maladie neurodégénérative résultant prioritairement d’une perte neuronale dopaminergique dans les ganglions de la base (GB). Cette dégénérescence altère le fonctionnement normal de la circuiterie associant les GB au cortex cérébral. L’administration de médications dopaminergiques permet d’améliorer les principaux symptômes cliniques moteurs de la MP. Cette thèse porte sur les rôles des GB dans les processus de traitement et d’intégration des informations sensorielles visuelle et proprioceptive et dans les mécanismes d’adaptation visuomotrice. Elle s’intéresse également à l’influence de la médication dopaminergique sur ces fonctions sensorimotrices. Nous avons réalisé trois études comportementales, utilisant l’atteinte manuelle tridimensionnelle comme modèle expérimental. Dans chacune de ces études, nous avons comparé la performance de personnes âgées en santé à celle de personnes souffrant de la MP avec et sans leur médication antiparkinsonienne quotidienne. Ces trois études ont été réalisées à l’aide d’un système d’analyse de mouvement et une station de réalité virtuelle. Dans la première étude, nous avons évalué si les GB sont prioritairement impliqués dans l’intégration sensorimotrice ou le traitement des informations proprioceptives. Pour se faire, nous avons testé la capacité des patients MP à effectuer des atteintes manuelles tridimensionnelles précises dans quatre conditions variant la nature des informations sensorielles (visuelles et/ou proprioceptives) définissant la position de la main et de la cible. Les patients MP ont effectué, en moyenne, de plus grandes erreurs spatiales que les personnes en santé uniquement lorsque les informations proprioceptives étaient la seule source d’information sensorielle disponible. De plus, ces imprécisions spatiales étaient significativement plus grandes que celles des personnes en santé, seulement lorsque les patients étaient testés dans la condition médicamentée. La deuxième étude présentée dans cette thèse a permis de démontrer que les imprécisions spatiales des patients MP dans les conditions proprioceptives étaient le résultat de déficits dans l’utilisation en temps réel des informations proprioceptives pour guider les mouvements. Dans la troisième étude, nous avons évalué si les GB sont prioritairement impliqués dans les mécanismes d’adaptation visuomotrice explicite ou implicite. Pour se faire, nous avons testé les capacités adaptatives des patients MP dans deux tâches variant le décours temporel de l’application d’une perturbation visuomotrice tridimensionnelle. Dans la tâche explicite, la perturbation était introduite soudainement, produisant de grandes erreurs détectées consciemment. Dans la condition implicite, la perturbation était introduite graduellement ce qui engendrait de petites erreurs non détectables. Les résultats montrent que les patients MP dans les conditions médicamentée et non médicamentée présentent des déficits adaptatifs uniquement dans la tâche explicite. Dans l’ensemble, les résultats expérimentaux présentés dans cette thèse montrent que la médication dopaminergique n’améliore pas le traitement des afférences proprioceptives et l’adaptation visuomotrice des personnes souffrant de la MP. Ces observations suggèrent que les dysfonctions dans les circuits dopaminergiques dans les GB ne sont pas les seules responsables des déficits observés dans ces fonctions sensorimotrices.

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L'être humain utilise trois systèmes sensoriels distincts pour réguler le maintien de la station debout: la somesthésie, le système vestibulaire, et le système visuel. Le rôle de la vision dans la régulation posturale demeure peu connu, notamment sa variabilité en fonction de l'âge, du type développemental, et des atteintes neurologiques. Dans notre travail, la régulation posturale induite visuellement a été évaluée chez des participants au développement et vieillissement normaux âgés de 5-85 ans, chez des individus autistes (développement atypique) âgés de 12-33 ans, ainsi que chez des enfants entre 9-18 ans ayant subi un TCC léger. À cet effet, la réactivité posturale des participants en réponse à un tunnel virtuel entièrement immersif, se mouvant à trois niveaux de vélocité, a été mesurée; des conditions contrôles, où le tunnel était statique ou absent, ont été incluses. Les résultats montrent que la réactivité (i.e. instabilité) posturale induite visuellement est plus élevée chez les jeunes enfants; ensuite, elle s'atténue pour rejoindre des valeurs adultes vers 16-19 ans et augmente de façon linéaire en fonction de l'âge après 45 ans jusqu'à redevenir élevée vers 60 ans. De plus, à la plus haute vélocité du tunnel, les plus jeunes participants autistes ont manifesté significativement moins de réactivité posturale comparativement à leurs contrôles; cette différence n'était pas présente chez des participants plus âgés (16-33 ans). Enfin, les enfants ayant subi un TCC léger, et qui étaient initialement modérément symptomatiques, ont montré un niveau plus élevé d'instabilité posturale induite visuellement que les contrôles, et ce jusqu'à 12 semaines post-trauma malgré le fait que la majorité d'entre eux (89%) n'étaient plus symptomatiques à ce stade. En somme, cela suggère la présence d'une importante période de transition dans la maturation des systèmes sous-tendant l'intégration sensorimotrice impliquée dans le contrôle postural vers l'âge de 16 ans, et d'autres changements sensorimoteurs vers l'âge de 60 ans; cette sur-dépendance visuelle pour la régulation posturale chez les enfants et les aînés pourrait guider l'aménagement d'espaces et l'élaboration d'activités ajustés à l'âge des individus. De plus, le fait que l'hypo-réactivité posturale aux informations visuelles chez les autistes dépende des caractéristiques de l'environnement visuel et de l'âge chronologique, affine notre compréhension des anomalies sensorielles propres à l'autisme. Par ailleurs, le fait que les enfants ayant subi un TCC léger montrent des anomalies posturales jusqu'à 3 mois post-trauma, malgré une diminution significative des symptômes rapportés, pourrait être relié à une altération du traitement de l'information visuelle dynamique et pourrait avoir des implications quant à la gestion clinique des patients aux prises avec un TCC léger, puisque la résolution des symptômes est actuellement le principal critère utilisé pour la prise de décision quant au retour aux activités. Enfin, les résultats obtenus chez une population à développement atypique (autisme) et une population avec atteinte neurologique dite transitoire (TCC léger), contribuent non seulement à une meilleure compréhension des mécanismes d'intégration sensorimotrice sous-tendant le contrôle postural mais pourraient aussi servir comme marqueurs sensibles et spécifiques de dysfonction chez ces populations. Mots-clés : posture, équilibre, vision, développement/vieillissement sensorimoteur, autisme, TCC léger symptomatique, réalité virtuelle.