Système moteur et contrôle du mouvement

Le système moteur planifie, sélectionne et exécute le mouvement, traduisant les objectifs en schémas coordonnés d'activité musculaire. Il englobe le cortex moteur et ses voies descendantes, les ganglions de la base et le cervelet qui façonnent et affinent le mouvement, ainsi que le tronc cérébral et les circuits spinaux qui, in fine, activent les motoneurones.

Definition

Le système moteur comprend les structures corticales, sous-corticales, du tronc cérébral et spinales qui, ensemble, planifient, initient, coordonnent et exécutent les mouvements volontaires et réflexes, incluant le cortex moteur primaire, les aires prémotrices et motrices supplémentaires, les ganglions de la base, le cervelet, les tractus descendants et les circuits moteurs spinaux.

Scope

Cette entrée aborde l'organisation hiérarchique et parallèle du contrôle moteur : les aires motrices corticales et le tractus corticospinal, le rôle des ganglions de la base et du cervelet dans la sélection et la coordination, ainsi que le codage de population du mouvement. Il s'agit d'un document de référence à visée éducative qui ne fournit pas de conseils pour le diagnostic ou le traitement des troubles du mouvement.

Core questions

• Comment le corps est-il représenté dans le cortex moteur et comment cette représentation est-elle organisée ?
• Comment les populations de neurones corticaux encodent-elles la direction et les paramètres du mouvement ?
• Comment les ganglions de la base et le cervelet contribuent-ils à la sélection et à la coordination du mouvement ?

Key concepts

• Homoncule moteur et somatotopie
• Tractus corticospinal (pyramidal)
• Codage par vecteur de population de la direction du mouvement
• Boucles cortico-ganglions de la base-thalamocorticales
• Coordination cérébelleuse et correction d'erreur
• Motoneurones supérieurs et inférieurs

Mechanisms

Le mouvement volontaire est organisé de manière hiérarchique et parallèle. La stimulation intraopératoire de Penfield et Boldrey a permis de cartographier une représentation motrice somatotopique, l'homoncule moteur, à travers le gyrus précentral. Au sein du cortex moteur, la direction du mouvement n'est pas codée par des cellules uniques seulement, mais par des populations de neurones largement accordés, comme l'ont montré Georgopoulos et ses collègues avec le cadre du vecteur de population. Les ganglions de la base fonctionnent via des boucles parallèles partiellement ségréguées qui contribuent à la sélection d'actions et à l'ajustement de l'amplitude du mouvement, comme décrit par Alexander et ses collègues, tandis que le cervelet soutient la coordination, la synchronisation et l'ajustement basé sur l'erreur, et participe également à des fonctions non motrices. Les voies corticospinales et du tronc cérébral descendantes transmettent ces commandes aux motoneurones spinaux qui activent les muscles.

Clinical relevance

Des lésions à différents niveaux du système moteur produisent des tableaux cliniques distincts, allant des lésions corticales et corticospinales aux syndromes caractéristiques des maladies des ganglions de la base et du cervelet, ce qui rend cette organisation fondamentale pour la neurologie clinique. Cette entrée décrit l'architecture motrice normale à des fins de référence éducative et ne constitue pas une base pour le diagnostic ou la prise en charge d'un quelconque trouble du mouvement.

Evidence & guidelines

La connaissance du contrôle moteur provient de la cartographie par stimulation corticale, des enregistrements unitaires et de population, des études de lésions et de traçage de voies, ainsi que de la neuroimagerie humaine. La carte somatotopique est issue des études de stimulation de Penfield et Boldrey, et le concept de codage de population de Georgopoulos et ses collègues ; l'architecture en boucles des ganglions de la base est résumée par Alexander et ses collègues. Les traitements de référence standard figurent dans les manuels complets de neurosciences.

History

La localisation de la fonction motrice a progressé grâce aux expériences de stimulation et de lésion du XIXe siècle et a été cartographiée chez l'homme par les travaux intraopératoires de Penfield et Boldrey dans les années 1930. Les enregistrements unitaires du milieu et de la fin du XXe siècle ont révélé comment les populations corticales encodent le mouvement, et le modèle en boucles parallèles des ganglions de la base a redéfini les contributions sous-corticales à la sélection du mouvement, des travaux ultérieurs ayant étendu le rôle du cervelet au-delà de la pure coordination motrice.

Key figures

• Wilder Penfield
• Apostolos Georgopoulos
• Garrett Alexander
• Peter Strick

Seminal works

• penfield-boldrey-1937
• georgopoulos-1986
• alexander-1990

Frequently asked questions

Qu'est-ce que l'homoncule moteur ?

L'homoncule moteur est la carte somatotopique du corps à travers le cortex moteur primaire, dans laquelle les parties adjacentes du corps sont représentées dans des régions corticales adjacentes et les parties nécessitant un contrôle fin occupent des zones disproportionnellement grandes ; il a été cartographié par Penfield et Boldrey.

Comment le cortex moteur encode-t-il la direction d'un mouvement ?

Les neurones individuels du cortex moteur sont généralement largement accordés à la direction du mouvement, et la direction d'un mouvement réel est généralement mieux prédite par l'activité combinée d'une population de neurones que par une seule cellule, selon l'idée du vecteur de population introduite par Georgopoulos et ses collègues.