Corps et multisensorialité

Objectifs scientifiques

L’équipe Corps et Multisensorialité étudie les contributions spécifiques et les interactions des systèmes somatosensoriels, vestibulaires et visuels à l’élaboration de la conscience de son propre corps, à la perception de ses propres mouvements corporels et à la perception des stimuli externes appliqués sur le corps. La modulation de ces expériences corporelles et la plasticité cérébrale de ces systèmes sensoriels après une altération neurale centrale ou périphérique sont également étudiées (AVC, amputation, déficits vestibulaires, vieillissement).

Nous combinons des approches transdisciplinaires, y compris l'électrophysiologie (microneurographie, enregistrements corticaux multiunitaires), l'imagerie cérébrale (IRMf; EEG, Spectroscopie, imagerie diffusion, imagerie optique) et les méthodes comportementales (psychophysique, EMG, stimulation multisensorielle, tests posturaux), chez l'Homme ou chez le rongeur.

Thèmes de recherche

L’équipe se concentre autour de quatre principaux thèmes de recherche :

• Intégration multisensorielle pour les représentations du corps et du soi
• Codage neural au niveau périphérique
• Codage neural au niveau cortical
• Plasticité adaptative et des systèmes sensoriel

Intégration multisensorielle pour les représentations du corps et du soi

Contributions vestibulaires et multisensorielles de la conscience de soi corporelle
C Lopez, E Nakul, Z Dary, M Elzière (Hôpital Européen) ; Collaboration avec B Lenggenhager (Univ Zurich) et F Bartolomei (INS, APHM)

Nous étudions comment le système vestibulaire participe à la conscience de soi corporelle, en particulier à la localisation du soi et à la perspective en première personne (ANR VESTISELF). Dans ce but, nous combinons des techniques issues de la physiologie vestibulaire (stimulations vestibulaires galvaniques et acoustiques, fauteuils rotatoires et électromyographie), l’électroencéphalographie et la réalité virtuelle avec des approches de psychologie expérimentale et neuropsychologie. Une autre ligne de recherche est l’étude du cortex vestibulaire chez l’Homme, et de ses propriétés d’intégration multisensorielle (EEG et stéréo-EEG chez des patients épileptiques). Ces études sont conduites chez des volontaires sains, des patients avec des maladies du système vestibulaire et des patients neurologiques.

Perception de mouvement du corps : comment la vision, le toucher et la proprioception interagissent ?
A Kavounoudias, C Landelle, R Schlienger ; Collaboration : M Guerraz (LPNC, Chambéry), JL Anton, J Sein, B Nazarian (centre IRM-INT, Marseille)

Pour percevoir les mouvements de son propre corps, le cerveau doit fusionner de multiples sources sensorielles pour former une perception cohérente. À l'aide de la psychophysique et de la neuro-imagerie (IRMf), nous examinons les mécanismes neuronaux qui sous-tendent cette intégration multisensorielle chez l’Homme et ses bases cérébrales. Les perspectives cliniques de ce travail sont aussi étudiées (vieillissement, amputation, patients déafférentés...).

Interaction audio-haptique dans la discrimination de texture

A Kavounoudias, C Landelle, J Caron-Guyon ; collaboration avec J Dana (LNC), F Giraud & B Semail (Polytech Lille), R Kronland & S Ystad & M Aramaki (Prism, Marseille)

Nous étudions la capacité de l'Homme à discriminer la rugosité tactile en présence d’une stimulation audio concomitante. Les bases cérébrales de ces interactions audio-haptiques sont recherchées par IRMf. L’évolution des interactions audio-haptiques avec l’âge sera également étudiée.  (projet DISREMO, Auton-CNRS, Fed3C).

Codage neural au niveau périphérique

Le codage d’une texture complexe et de l'humidité depuis la périphérie

R Ackerley, E Ribot-Ciscar, JM Aimonetti

À l'aide de la microneurographie, nous examinons comment les mécanorécepteurs de la peau réagissent à des stimuli tactiles complexes couplés à des mouvements passifs et actifs. Cela consiste en l’application d’une gamme de surfaces différentes sur la main pour mesurer les réponses unitaires  de capteurs tactiles.  De plus, ces afférences unitaires seront également stimulées à l’aide de faibles courants pour induire des sensations artificielles. Le projet vise aussi à comprendre comment la sensation d’humidité est codée via les afférences tactiles et thermiques.  (ARTTOUCH ERC Consolidator grant 2017)

Influence des contextes comportementaux, émotionnels et d’apprentissage sur l’encodage des mouvements corporels

E Ribot-Ciscar, R Ackerley, JM Aimonetti

Les mouvements corporels sont codés par les récepteurs musculaires, nommés fuseaux neuromusculaires, dont la sensibilité peut être modulée par le système nerveux central grâce à l’activité des neurones fusimoteurs.

Au moyen de la technique microneurographique, nous testons l’hypothèse selon laquelle ce contrôle de la sensibilité proprioceptive permet d’adapter le codage des mouvements aux buts comportementaux, à l’état émotionnel dans lequel nous nous trouvons ainsi qu’à l’apprentissage de nouvelles habiletés motrices.

Facteurs susceptibles de changer le codage périphérique des stimulus tactiles

JM Aimonetti, R Ackerley, E Ribot-Ciscar

La sensibilité tactile repose sur l’activation d’un ensemble de récepteurs mécanosensibles de bas seuil situés dans le derme. Nous étudions les effets de changements de température, d’hydratation de la peau ou d’élasticité de la peau avec l’âge sur l’encodage de la rugosité en enregistrant la réponse d’afférences tactiles à l’aide la microneurographie au niveau du nerf médian.

Codage neural au niveau central

Codage temporel de la représentation de l’espace dans le cortex somesthésique primaire

J Corbo, Y Zennou-Azogui, C Xerri, N Catz

Afin d’optimiser la perception des évènements sensoriels périphériques, le système nerveux effectue un grand nombre de transformations dynamiques et complexes des informations provenant des capteurs périphériques. La « saltation » est un exemple d’illusion tactile très connu chez l’homme. Elle correspond au déplacement systématique de la sensation d’un stimulus cible vers un stimulus lui succédant de manière proche dans le temps et l’espace. Le temps devient un paramètre clé dans l’estimation de l’espace. Le cortex somesthésique primaire contenant une représentation topographiquement organisée de la surface cutanée du corps, nous proposons l’hypothèse selon laquelle la représentation d’un stimulus, au sein de la carte, subit des distorsions dépendantes du délai introduit entre 2 stimulations tactiles. Nous combinons l’électrophysiologie unitaire et l’imagerie optique (VSD) chez le rongeur pour tester notre hypothèse.

Perception multisensorielle du mouvement : comment les signaux provenant de différentes origines sensorielles (visuelle, tactile, auditive) sont-ils intégrés ? Focus sur l’aire visuelle MT.

J Caron-Guyon, J Corbo, Y Zennou-Azogui, C Xerri, N Catz

Afin de générer une représentation stable et correcte de notre environnement, notre cerveau doit tenir compte du déplacement de notre corps (mouvement propre ainsi que du mouvement d’éléments constituant notre environnement (mouvement externe). Très fréquemment, un objet en mouvement induira l’activation de divers types de capteurs sensoriels périphériques.

Dans ce contexte, nous étudions les mécanismes sous-tendant l’intégration multisensorielle de signaux de mouvement, à la fois chez le rongeur (en utilisant une technique d’imagerie optique – VSD - et l’électrophysiologie unitaire). Nous testons l’hypothèse selon laquelle l’aire MT impliquée dans l’intégration du mouvement visuel serait une aire d’intégration multisensorielle.

Plasticité adaptative des systèmes sensoriels

Influence des relations entre hémisphère intact et hémisphère lésé dans la récupération fonctionnelle après ischémie focale dans le cortex somesthésique

Y Zennou-Azogui, J Facchini, N Catz, C Xerri

La récupération fonctionnelle après accident vasculaire cérébral dépend d’un processus de réorganisation dans les régions corticales péri-lésionnelles, ainsi que dans des zones distantes de l’hémisphère lésé et de l’hémisphère intact. Notre projet de recherche vise à explorer les modifications des relations inter-hémisphériques induisant un remodelage des réseaux corticaux somesthésiques qui sous-tend la récupération fonctionnelle après ischémie focale. Notre étude combine des méthodes d’immunohistochimie, d’électrophysiologie et d’imagerie optique (VSD), et vise à corréler des remodelages corticaux avec la récupération d’une sensibilité tactile et d’une coordination sensorimotrice fine du membre antérieur.

Plasticité adaptative après amputation chez l’Homme : étude de la douleur fantôme

A Kavounoudias, L Théfenne, R Ackerley, E Ribot-Ciscar ; Collaborations: P Giraux (CHU Saint-Etienne), L Havé (Hôpital Desgenettes Lyon)

2 centres IRM : IRMf-INT@Cerimed (Marseille) et CERMEP (Lyon)

Le traitement des amputations pose deux problèmes principaux : comment soulager la douleur d'un membre fantôme et comment ajuster et utiliser au mieux une prothèse pour retrouver une mobilité corporelle satisfaisante. En combinant illusions de mouvement, neuro-imagerie (IRMf cérébrale et IRMf moelle) et microneurographie, nous proposons de tester une nouvelle méthode de rééducation basée sur la réafférentation proprioceptive du membre manquant pour soulager la douleur fantôme.  L'introduction d'un retour somatosensoriel fin devrait également améliorer l'utilisation de la prothèse chez les amputés et réduire son rejet qui est fréquent. (Projet PhantomPain A*Midex & Projet ERC ARTTOUCH)

Plasticité adaptative après perte vestibulaire

C Lopez, Z Dary, M Elzière ; Collaborations avec JP Lavieille (APHM), M Toupet (IRON), C Hautefort (APHP)

Les maladies vestibulaires sont fréquentes et responsables de troubles posturaux, oculomoteurs et de déficits dans la cognition spatiale. Nos études portent sur une facette de la symptomatologie vestibulaire largement négligée : les troubles de la conscience du soi et du corps (p. ex. dépersonnalisation). Nos études visent à décrire les bases multisensorielles de ces troubles ainsi que les facteurs psychologiques et neurologiques qui peuvent conduire à modifier les représentations du soi corporel. Ces études devraient améliorer le diagnostic et la rééducation des atteintes otoneurologiques.