L’orientation saccadique du regard vers une cible : Etude de la contribution du cervelet médio-postérieur chez le chat en condition "tête libre" - Archive ouverte HAL
Thèse Année : 1996

The saccadic orientation of gaze towards a target: Study of the contribution of the medio-posterior cerebellum in cats tested with the head free

L’orientation saccadique du regard vers une cible : Etude de la contribution du cervelet médio-postérieur chez le chat en condition "tête libre"

Résumé

A saccadic gaze shift toward a visual target requires an appropriate transformation of retinal signals into motor control signals for the eyes and head. Among the nervous structures involved in this transformation, the caudal part of the fastigial nucleus (cFN) constitutes a cerebellar territory essential for controlling the precision of eye saccades. Any lesion affecting this region results in saccadic dysmetria. According to some authors, this deficit would be the consequence of a defect in the control of the eye kinematics. To test the generalization of this hypothesis to gaze movements in the "head-free" condition, we pharmacologically inactivated this structure and examined the consequences of this disruption on the spatio-temporal characteristics of gaze orienting movements towards a visual target. After unilateral local injection of muscimol (0.3 µl, 1 µg/µl), ipsilateral orienting movements are hypermetric while contralateral movements are hypometric. Ipsilateral hypermetria results from a constant error, i.e., gaze is systematically oriented towards a location which is offset from the position of the target, regardless the target position and the starting gaze position. This hypermetria results from cumulative hypermetria of the eye saccade and head movement. A slight slowing of these two components is observed for larger amplitudes. A reduction in latency also characterizes these ipsilateral movements. For contralateral movements, the final gaze error increases proportionally with target eccentricity. Again, this contralateral hypometria affects both the eye and the head. On the other hand, it is not accompanied by any change in kinematic properties. An increase in the latency of these movements is observed. This modification in the initiation of saccades is such that greater hypometria is observed for movements with longer latency. Thanks to some control injections, we were also able to show that the deficits observed are specific to an inactivation of the caudal region of the FN. In particular, injecting muscimol 2 mm anteriorly leads to completely different gaze dysmetria. Ipsilateral hypermetria is not only less significant but it is also characterized by an error which increases with the eccentricity of the target. This dysmetria results exclusively from a hypermetric response of the eye, which results in a clear change in the contribution of the head to the gaze movement. Such a change is observed for contralateral movements although the head is also hypometric. These results indicate that the function of cFN is not restricted to the control of eye movements but extends to the more general framework of gaze orientation. In the context of ipsilateral movements, the cFN would mainly participate in the specification of the spatial parameters of the goal for the orientation of gaze and head, but also in the control of their kinematics by contributing to the braking of the movement. In the context of contralateral movements, the cFN would influence the processing stages during which the processes leading to movement initiation interact with those that determine its spatial parameters. These functions are discussed in the light of the neural structures targeted by the cFN. Finally, our results suggest an anatomical-functional distinction at the level of the fastigial nucleus. The caudal part would influence stages where gaze is coded while the rostral part would intervene more at a level where ocular and cephalic control signals are dissociated.
Le déplacement saccadique du regard vers une cible visuelle nécessite une transformation appropriée des signaux rétiniens en signaux de commande motrice pour l'oeil et la tête. Parmi les structures nerveuses impliquées dans cette transformation, la partie caudale du noyau fastigial (NFc) constitue un territoire cérébelleux indispensable pour le contrôle de la précision des saccades oculaires. Toute lésion affectant cette région entraîne une dysmétrie saccadique. Selon certains auteurs, ce déficit serait la conséquence d'un défaut dans le contrôle de la cinématique du mouvement oculaire. Pour tester la généralisation de cette hypothèse aux déplacements du regard en condition "tête libre", nous avons inactivé pharmacologiquement cette structure et examiné les conséquences de cette perturbation sur les caractéristiques spatio-temporelles des mouvements d'orientation du regard vers une cible visuelle. Après injection locale unilatérale de muscimol (0,3 µl, 1 µg/µl), les mouvements d'orientation ipsilatéraux sont hypermétriques tandis que les mouvements controlatéraux sont hypométriques. L'hypermétrie ipsilatérale résulte d'une erreur constante, c'est-à-dire que le regard s'oriente systématiquement vers une position qui est décalée par rapport à la position de la cible, quelles que soient la position de la cible et la position initiale du regard. Cette hypermétrie résulte d'une hypermétrie cumulée de la saccade oculaire et du déplacement de la tête. Un léger ralentissement de ces deux composantes est observé pour les plus grandes amplitudes. Une réduction de la latence caractérise également ces déplacements ipsilatéraux. En ce qui concerne les déplacements controlatéraux, l'erreur finale du regard augmente proportionnellement avec l'excentricité de la cible. A nouveau, cette hypométrie controlatérale affecte à la fois l'oeil et la tête. Par contre, elle n'est accompagnée d'aucun changement au niveau des propriétés cinématiques. Une augmentation de la latence de ces mouvements est observée. Cette modification dans le déclenchement des saccades est telle qu'une hypométrie plus grande est observée pour les mouvements de latence plus longue. Grâce à certaines injections contrôles, nous avons par ailleurs pu montrer que les déficits observés sont spécifiques d'une inactivation de la région caudale du NF. En particulier, l'injection de muscimol 2 mm en avant entraîne une dysmétrie du regard tout à fait différente. L'hypermétrie ipsilatérale est non seulement moins importante mais elle se caractérise aussi par une erreur qui augmente avec l'excentricité de la cible. Cette dysmétrie résulte exclusivement d'une réponse hypermétrique de l'oeil, ce qui se traduit par un net changement dans la contribution de la tête au déplacement du regard. Un tel changement est observé pour les déplacements controlatéraux bien que la tête soit aussi hypométrique. Ces résultats indiquent que la fonction du NFc ne se limite pas au seul contrôle des mouvements oculaires mais s'étend au cadre plus général de l'orientation du regard. Dans le cadre des déplacements ipsilatéraux, le NFc participerait principalement à la spécification des paramètres spatiaux du but pour l'orientation du regard et de la tête mais aussi au contrôle de leur cinématique en contribuant au freinage du mouvement. Dans le cadre des déplacements controlatéraux, le NFc influencerait les étapes de traitement au cours desquelles les processus qui conduisent à l'initiation du mouvement entrent en interaction avec ceux qui en déterminent les paramètres spatiaux. Ces fonctions sont discutées à la lumière des structures cibles du NFc. Enfin, nos résultats suggérent une distinction anatomo-fonctionnelle au niveau du noyau fastigial. La partie caudale influencerait des étapes où le regard est codé tandis que la partie rostrale interviendrait davantage à un niveau où les signaux de commande oculaire et céphalique sont dissociés.
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Laurent Goffart. L’orientation saccadique du regard vers une cible : Etude de la contribution du cervelet médio-postérieur chez le chat en condition "tête libre". Neurosciences [q-bio.NC]. Université Claude Bernard Lyon 1, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04519772⟩
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