Interlimb coordination dynamics, result of a coalition of neuromuscular and spatial constraints
La dynamique des coordinations inter-segmentaires, résultat d'une coalition des contraintes neuromusculaires et spatiales
Résumé
This Thesis presents the results of five experiments carried out to investigate the role
of neuromuscular constraints, spatial constraints, visual feedback and plane of motion, on
interlimb coordination dynamics (bimanual, hand-foot, handheld pendulum). In particular, we
investigated the conditions under which these constraints influence pattern stability and
changes. Specifically, we assessed (1) the nature of the interaction between neuromuscular
and directional constraints as a function of the plane of motion of the task are performed and
(2) the role of visual perception as a support of the directional constraint.
Pattern stability (phase transitions, time to transition, and relative phase variability)
and accuracy of performance (absolute error of the relative phase) were analyzed.
Results show that whatever the experimental task context, directional constraints play
a dominant role in interlimb coordination dynamics. Indeed, symmetrical movements with
respect to the sagittal plane of the body exhibit the most stable and accurate patterns of coordination,
irrespective of the plane of motion in which the tasks are performed. However, neuromuscular
constraints also play a secondary role. Manipulation of the visual information
about the relative direction of movement shows that a “perceptual isodirectional principle” is
at work during the production of interlimb coordination. However, the influence of this principle
depends on the conditions in which the tasks are performed (plane of motion, neuromuscular
coupling).
To sum up, the present work suggests that interlimb coordination dynamics is a result
of complex interaction, in cooperation or in competition, between constraints of various origins.
of neuromuscular constraints, spatial constraints, visual feedback and plane of motion, on
interlimb coordination dynamics (bimanual, hand-foot, handheld pendulum). In particular, we
investigated the conditions under which these constraints influence pattern stability and
changes. Specifically, we assessed (1) the nature of the interaction between neuromuscular
and directional constraints as a function of the plane of motion of the task are performed and
(2) the role of visual perception as a support of the directional constraint.
Pattern stability (phase transitions, time to transition, and relative phase variability)
and accuracy of performance (absolute error of the relative phase) were analyzed.
Results show that whatever the experimental task context, directional constraints play
a dominant role in interlimb coordination dynamics. Indeed, symmetrical movements with
respect to the sagittal plane of the body exhibit the most stable and accurate patterns of coordination,
irrespective of the plane of motion in which the tasks are performed. However, neuromuscular
constraints also play a secondary role. Manipulation of the visual information
about the relative direction of movement shows that a “perceptual isodirectional principle” is
at work during the production of interlimb coordination. However, the influence of this principle
depends on the conditions in which the tasks are performed (plane of motion, neuromuscular
coupling).
To sum up, the present work suggests that interlimb coordination dynamics is a result
of complex interaction, in cooperation or in competition, between constraints of various origins.
Ce travail de thèse présente les résultats de cinq expériences qui ont porté sur l'étude des contraintes neuromusculaires, spatiales, visuelles et du plan de mouvement sur la dynamique des coordinations motrices inter-segmentaires (bimanuelles, poignet-cheville, pendules).
Plus particulièrement il s'intéresse aux conditions dans lesquelles ces contraintes influencent
la production des patrons de coordination. Plus spécifiquement, nous avons étudié (1) la nature
de l'interaction entre les contraintes neuromusculaires et directionnelles en fonction du
plan de mouvement dans lequel les tâches sont réalisées et (2) le support perceptif de la
contrainte directionnelle.
Nous avons analysé la stabilité (nombre de transitions de phase, temps avant transition,
variabilité de la phase relative) et la précision (erreur absolue de la phase relative) des
coordinations.
La manipulation systématique et différenciée des contraintes neuromusculaires et directionnelles
a montré qu'indépendamment du type de coordination réalisé, la contrainte directionnelle
jouait un rôle dominant sur la dynamique des coordinations inter-segmentaires.
En effet, quel que soit le plan de mouvement, les mouvements symétriques par rapport au plan
sagittal médian du corps sont toujours les plus stables et les plus précis. Toutefois, la
contrainte neuromusculaire joue également un rôle dans cette dynamique mais de moindre
importance. La manipulation de la perception visuelle du déplacement des membres a montré
que le principe d'isodirectionnalité perceptive dépendait des conditions dans lesquelles les
tâches sont réalisées (plan de mouvement et couplages neuromusculaires).
L'ensemble de ce travail de thèse suggère que la dynamique des coordinations motrices
résulte de l'assemblage complexe en coopération ou en compétition des contraintes relatives
au degré de symétrie des coordinations, aux couplages musculaires impliqués dans le
mouvement et aux plans de mouvement dans lequel les tâches sont réalisées.
Plus particulièrement il s'intéresse aux conditions dans lesquelles ces contraintes influencent
la production des patrons de coordination. Plus spécifiquement, nous avons étudié (1) la nature
de l'interaction entre les contraintes neuromusculaires et directionnelles en fonction du
plan de mouvement dans lequel les tâches sont réalisées et (2) le support perceptif de la
contrainte directionnelle.
Nous avons analysé la stabilité (nombre de transitions de phase, temps avant transition,
variabilité de la phase relative) et la précision (erreur absolue de la phase relative) des
coordinations.
La manipulation systématique et différenciée des contraintes neuromusculaires et directionnelles
a montré qu'indépendamment du type de coordination réalisé, la contrainte directionnelle
jouait un rôle dominant sur la dynamique des coordinations inter-segmentaires.
En effet, quel que soit le plan de mouvement, les mouvements symétriques par rapport au plan
sagittal médian du corps sont toujours les plus stables et les plus précis. Toutefois, la
contrainte neuromusculaire joue également un rôle dans cette dynamique mais de moindre
importance. La manipulation de la perception visuelle du déplacement des membres a montré
que le principe d'isodirectionnalité perceptive dépendait des conditions dans lesquelles les
tâches sont réalisées (plan de mouvement et couplages neuromusculaires).
L'ensemble de ce travail de thèse suggère que la dynamique des coordinations motrices
résulte de l'assemblage complexe en coopération ou en compétition des contraintes relatives
au degré de symétrie des coordinations, aux couplages musculaires impliqués dans le
mouvement et aux plans de mouvement dans lequel les tâches sont réalisées.
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