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Conférence invitée : Caroline Teulier & Elodie Hinnekens « Développement de la marche : rôle des comportements moteurs précoces et de l’expérience dans la construction des synergies musculaires »

Jeudi 02 juin 2022 – 10h en salle de conférence du Pavillon Baudot

Caroline Teulier est Maître de Conférences à la Faculté des Sciences du Sport de l’Université Paris-Saclay et Elodie Hinnekens est kinésithérapeute et chercheuse postdoctorale CNRS.

Développement de la marche : rôle des comportements moteurs précoces et de l’expérience dans la construction des synergies musculaires

Titre : Développement de la marche : rôle des comportements moteurs précoces et de l’expérience dans la construction des synergies musculaires
Résumé : Chez l’adulte, la marche met en jeu un petit nombre de synergies musculaires (i.e. modules), qui permettent de réduire le nombre de degrés de liberté que le système nerveux central doit contrôler. Dès la naissance, on retrouve de tels modules dans des comportements moteurs précoces potentiellement précurseurs de la marche. La motricité au cours du développement est pourtant beaucoup moins stable que celle observée dans la marche adulte. Ainsi, nos travaux ont pour but de caractériser le développement modulaire de la marche, tout en s’attachant à comprendre comment cette modularité pouvait être compatible avec la variabilité motrice qui est fondamentale pour la découverte de nouveaux mouvements. Pour cela, nous avons étudié divers comportements moteurs de l’adulte, ainsi que ceux des nourrissons via un suivi longitudinal allant de la naissance à l’avènement de la marche indépendante. A partir de données électromyographiques, nous avons caractérisé la variabilité associée, et avons modélisé l’organisation modulaire sous-jacente par factorisation matricielle non-négative. Nos résultats montrent que seule la marche adulte met en jeu une modularité très stable (activation reproductible de paires de modules exclusives), mais son développement n’est pas linéaire. En effet, chez l’adulte réalisant une tâche inhabituelle (étude 1), ou chez l’enfant commençant à marcher (étude 2), la variabilité motrice ne peut s’expliquer que par un nombre de modules plus important que dans la marche adulte. A l’inverse, chez les nourrissons (0- 3 mois), la très forte variabilité motrice est générée par des activations très variables d’un nombre de modules restreint (étude 3). Ce travail permet de proposer l’idée d’un développement du système modulaire en trois étapes : 1/ exploration des paramètres d’activation d’un très petit nombre de modules 2/ apprentissage sur ces paramètres et augmentation de la taille du répertoire moteur, jusqu’à ce que l’enfant possède plus de modules que dans la marche mature 3/ regroupement des muscles en unités fonctionnelles via l’entraînement à la marche.

Title: Development of walking: contribution of early motor behaviors and experience in building muscular synergies
Abstract: Walking in adults relies on a small number of muscular synergies (i.e. modules) that allow to reduce the number of degrees of freedom that the central nervous system has to control. As soon as birth, such modules are found in early motor behaviors seen as locomotor precursors. However, motor control is less stable during development than in adult gait. Thus our work aims to characterize the modular development of walking while trying to understand how such modularity could be compatible with the motor variability that is crucial to the discovery of new movements. To this aim we studied several motor behaviors in adults as well as in infants throughout a longitudinal follow-up from birth to walking onset. Based on electromyographic data, we characterized the associated variability and modeled the underlying modular organization using non- negative matrix factorization. Our results show that only adult walking is based on a very stable modularity (reproducible activation of exclusive pairs of modules) but its development is not linear. In adults performing unusual tasks (study 1) or toddlers beginning to walk (study 2), variability can indeed only be explained by a higher number of modules than in adults. Conversely in infants the strong motor variability is produced through highly variable activations of a low number of modules (study 3). This work allows to produce the idea of a three stages development of the modular system: 1/ exploration of activation parameters of a very small number of modules 2/ learning of those parameters and raise of the size of the motor repertoire until the child own more modules than in mature walking 3/ gathering of muscles into functional units through walking practice.