Figure 1a: principaux domaines corticaux du système moteur. Le cortex moteur primaire (M1) se trouve le long du gyrus précentral et génère les signaux qui contrôlent l’exécution du mouvement. Les zones motrices secondaires sont impliquées dans la planification motrice. Le plan de section est élaboré sur la figure 1b.
presque tout comportement implique la fonction motrice, de la parole au geste en passant par la marche., Mais même un simple mouvement comme le rejoindre pour prendre un verre d’eau peut être une tâche motrice complexe à étudier. Non seulement votre cerveau doit déterminer quels muscles contracter et dans quel ordre diriger votre main vers le verre, il doit également estimer la force nécessaire pour ramasser le verre. D’autres facteurs, comme la quantité d’eau dans le verre et le matériau à partir duquel le verre est fabriqué, influencent également les calculs du cerveau. Sans surprise, il existe de nombreuses régions anatomiques impliquées dans la fonction motrice.,
le cortex moteur primaire, ou M1, est l’une des principales zones cérébrales impliquées dans la fonction motrice. M1 est situé dans le lobe frontal du cerveau, le long d’une bosse appelée gyrus précentral (figure 1a). Le rôle du cortex moteur primaire est de générer des impulsions neuronales qui contrôlent l’exécution du mouvement. Les signaux de M1 traversent la ligne médiane du corps pour activer les muscles squelettiques du côté opposé du corps, ce qui signifie que l’hémisphère gauche du cerveau contrôle le côté droit du corps et que l’hémisphère droit contrôle le côté gauche du corps., Chaque partie du corps est représentée dans le cortex moteur primaire, et ces représentations sont organisées somatotopique — le pied est à côté de la jambe qui est à côté du tronc qui est à côté du bras et de la main. La quantité de matière cérébrale consacrée à une partie particulière du corps représente la quantité de contrôle que le cortex moteur primaire a sur cette partie du corps. Par exemple, beaucoup d’espace cortical est nécessaire pour contrôler les mouvements complexes de la main et des doigts, et ces parties du corps ont des représentations plus grandes en M1 que le tronc ou les jambes, dont les motifs musculaires sont relativement simples., Cette carte disproportionnée du corps dans le cortex moteur est appelée l’homoncule moteur (figure 1b).
la Figure 1b: Le moteur homonculus dans le cortex moteur primaire. Une représentation figurative de la carte corporelle codée dans le cortex moteur primaire. La section correspond au plan indiqué sur la figure 1a. les parties du corps avec des répertoires complexes de mouvements fins, comme la main, nécessitent plus d’espace cortical en M1, tandis que les parties du corps avec des mouvements relativement plus simples, comme la hanche, nécessitent moins d’espace cortical.,
d’Autres régions du cortex impliquées dans la motricité sont appelés secondaire cortex moteur. Ces régions comprennent le cortex pariétal postérieur, le cortex prémoteur et la zone motrice supplémentaire (SMA). Le cortex pariétal postérieur est impliqué dans la transformation de l’information visuelle en commandes motrices. Par exemple, le cortex pariétal postérieur serait impliqué dans la détermination de la façon de diriger le bras vers un verre d’eau en fonction de l’emplacement du verre dans l’espace. Les zones pariétales postérieures envoient ces informations au cortex prémoteur et à la zone motrice supplémentaire., Le cortex prémoteur se trouve juste en face (avant) du cortex moteur primaire. Il est impliqué dans le guidage sensoriel du mouvement et contrôle les muscles plus proximaux et les muscles du tronc du corps. Dans notre exemple, le cortex prémoteur aiderait à orienter le corps avant d’atteindre pour le verre d’eau. La zone motrice supplémentaire se trouve au-dessus ou médialement de la zone prémotrice, également en face du cortex moteur primaire. Il est impliqué dans la planification de mouvements complexes et dans la coordination des mouvements à deux mains., La zone motrice supplémentaire et les régions prémotrices envoient toutes deux des informations au cortex moteur primaire ainsi qu’aux régions motrices du tronc cérébral.
Les neurones du cortex M1, SMA et prémoteur donnent naissance aux fibres du tractus corticospinal. Le tractus corticospinal est la seule voie directe du cortex à la colonne vertébrale et est composé de plus d’un million de fibres. Ces fibres descendent à travers le tronc cérébral où la majorité d’entre eux se croisent sur le côté opposé du corps. Après la traversée, les fibres continuent de descendre à travers la colonne vertébrale, se terminant aux niveaux spinaux appropriés., Le tractus corticospinal est la principale voie de contrôle du mouvement volontaire chez l’homme. Il existe d’autres voies motrices qui proviennent de groupes sous-corticaux de motoneurones (noyaux). Ces voies contrôlent la posture et l’équilibre, les mouvements grossiers des muscles proximaux et coordonnent les mouvements de la tête, du cou et des yeux en réponse à des cibles visuelles. Les voies sous-corticales peuvent modifier le mouvement volontaire à travers les circuits interneuronaux de la colonne vertébrale et par des projections vers les régions motrices corticales.
la moelle épinière est composée de matière blanche et grise., La substance blanche est constituée de fibres nerveuses traversant la colonne vertébrale. Il est blanc car les fibres nerveuses sont isolées avec de la myéline pour une conduction plus rapide des signaux. Comme beaucoup d’autres grands faisceaux de fibres, le tractus corticospinal traverse la substance blanche latérale de la colonne vertébrale. L’intérieur de la moelle épinière contient de la matière grise, composée des corps cellulaires des cellules, y compris les motoneurones et les interneurones. Dans une coupe transversale de la moelle épinière, la forme de la matière grise ressemble à un papillon., Fibres dans le tractus corticospinal synapse sur les motoneurones et les interneurones dans la corne ventrale de la colonne vertébrale. Les fibres provenant des régions de la main dans le cortex se terminent sur les motoneurones plus haut dans la colonne vertébrale (dans les niveaux cervicaux) que les fibres des régions de la jambe qui se terminent dans les niveaux lombaires. Les niveaux inférieurs de la colonne vertébrale ont donc beaucoup moins de substance blanche que les niveaux supérieurs.
dans la corne ventrale, les motoneurones projetant vers les muscles distaux sont situés plus latéralement que les neurones contrôlant les muscles proximaux., Les neurones projetant vers les muscles du tronc sont situés le plus médialement. De plus, les neurones des extenseurs (muscles qui augmentent l’angle articulaire tels que le muscle triceps) se trouvent près du bord de la matière grise, mais les fléchisseurs (muscles qui diminuent l’angle articulaire tels que le muscle biceps) sont plus intérieurs. Il est important de noter qu’un seul motoneurone dans la colonne vertébrale peut recevoir des milliers d’entrées des régions motrices corticales, des régions motrices sous-corticales et également par le biais d’interneurones dans la colonne vertébrale., Ces interneurones reçoivent l’entrée des mêmes régions, et permettent à des circuits complexes de se développer.
Figure 2: contrôle Cortical des muscles squelettiques.
les signaux générés dans le cortex moteur primaire voyagent le long du tractus corticospinal (vert) à travers la substance blanche de la colonne vertébrale pour synapser sur les interneurones et les motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière. Les neurones de la corne ventrale envoient à leur tour leurs axones (bleus) à travers les racines ventrales pour innerver les fibres musculaires individuelles., Dans cet exemple, un signal de M1 traverse le tractus corticospinal et sort de la colonne vertébrale autour du sixième niveau cervical. Un motoneurone périphérique transmet le signal au bras pour activer un groupe de myofibrilles dans le biceps, provoquant la contraction de ce muscle. Collectivement, le motoneurone de la corne ventrale, son axone et les myofibrilles qu’il innerve sont appelés une seule unité motrice.
chaque motoneurone de la colonne vertébrale fait partie d’une unité fonctionnelle appelée unité motrice (figure 2). L’unité motrice est composée du motoneurone, de son axone et des fibres musculaires qu’elle innerve., Les motoneurones plus petits innervent généralement les fibres musculaires plus petites. Les motoneurones peuvent innerver n’importe quel nombre de fibres musculaires, mais chaque fibre n’est innervée que par un motoneurone. Lorsque le motoneurone se déclenche, toutes ses fibres musculaires se contractent. La taille des unités motrices et le nombre de fibres innervées contribuent à la force de la contraction musculaire.
Il existe deux types de motoneurones dans la colonne vertébrale, les motoneurones alpha et gamma. Les motoneurones alpha innervent les fibres musculaires qui contribuent à la production de force., Les motoneurones gamma innervent les fibres dans le fuseau musculaire. Le fuseau musculaire est une structure à l’intérieur du muscle qui mesure la longueur, ou l’étirement, du muscle. Le rôle des muscles dans les réflexes tels que le réflexe du genou sera examiné dans la section physiologie des systèmes moteurs de cette Neurosérie. L’organe tendineux de golgi est également un récepteur d’étirement, mais il est situé dans les tendons qui relient le muscle au squelette. Il fournit des informations aux centres moteurs sur la force de la contraction musculaire., Les informations provenant des broches musculaires, des organes tendineux de golgi et d’autres organes sensoriels sont dirigées vers le cervelet. Le cervelet est une petite structure rainurée située à l’arrière du cerveau sous le lobe occipital. Cette région motrice est spécifiquement impliquée lors de l’apprentissage d’un nouveau sport ou d’un nouveau pas ou instrument de danse. Le cervelet est impliqué dans le timing et la coordination des programmes moteurs. Les programmes moteurs réels sont générés dans les ganglions de la base. Les ganglions de la base sont plusieurs régions sous-corticales impliquées dans l’organisation de programmes moteurs pour des mouvements complexes., Les dommages causés à ces régions entraînent des mouvements spontanés et inappropriés. Les ganglions de la base envoient une sortie vers d’autres régions cérébrales sous-corticales et le cortex.
grâce à l’interaction de nombreuses régions motrices anatomiques, les mouvements quotidiens semblent sans effort et des mouvements plus complexes peuvent être appris.