Motor learning in young and older adults : effect of motor imagery and transcranial direct current stimulation
Apprentissage moteur chez les personnes jeunes et âgées : effet de l’imagerie motrice et de la stimulation transcrânienne à courant continu
Résumé
The autonomy of individuals depends on their ability to carry out daily-life activities, particularly sequential actions, which are an integral part of our motor skills. These actions range from finger movements such as tying shoes to bimanual coordination, as seen in playing piano and, even whole-body movements such as dancing. Therefore, developing and maintaining these motor skills, both fine and gross, are necessary to 1) preserve independence and 2) engage in leisure activities, two crucial factors in successful aging. Motor sequence learning (MSL) is a process by which a combination of distinct movements can be performed with ease and fluidity after repeated practice. It is mainly investigated through finger tapping tasks, which examine how we acquire, consolidate, and retain new motor skills. The main aim of this thesis was to study the effects of two methods, motor imagery (MI) and transcranial direct current stimulation (tDCS), on MSL involving fine and gross motor skills, in both young and elderly individuals. MI involves mental simulation of actions, while tDCS is a non-invasive brain stimulation that can modify cortical excitability. Their combination could facilitate motor learning.First, we applied the classical model of finger movement learning to the learning of a whole-body task. This task was learned either by physical practice (PP; Study 1) or mental practice based on MI (MIP; Study 2) in both young (Studies 1 and 2) and older (Study 5) individuals. Overall, older participants exhibited lower performance levels compared to their younger counterparts. More specifically, in older individuals, learning was impaired for fine movements but preserved for gross movements, remaining of equal quality to that of younger individuals. These studies provide fundamental insights into the acquisition and consolidation processes of fine to gross movements during a brief training period. Second, we assessed the impact of MIP by testing its effects on a single training session (Studies 2, 4, 5) or multiple sessions (Study 3) in both young (Studies 2, 3, and 4) and older (Studies 3 and 5) populations, in comparison or in combination with PP (Studies 4 and 5). Overall, MIP yielded beneficial outcomes but with varying effect. In some cases, it improved performance (Studies 2 and 3, 5). In others case, the results were more mixed, sometimes showing no difference between the groups that engaged in MIP and those who did no training (Studies 2 and 5). This disparity underscores the variability in the impact of MI, contingent on individual factors, the nature of the task, and the duration of practice. MI is not always a beneficial solution to enhance learning, whether it is performed in young or older individual, especially when used alone and/or during short-term training. In older subjects, when MIP is combined with PP, it induces the same benefits as physical training alone, and should be preferred. Finally, we tested the application of anodal tDCS over M1 during or after mental or physical training of fine or gross motor tasks. There was no significant effect of tDCS on performance improvement, whether stimulation was applied during (Study 3) or after (Study 5) the acquisition of these tasks. In this context, with the parameters we employed and the examined population samples, anodal tDCS over M1 does not appear to be effective in promoting motor learning
L'autonomie d'une personne est tributaire de sa capacité à réaliser les activités de la vie quotidienne, notamment les actions séquentielles, qui font partie intégrante de notre motricité. Elles vont de mouvements des doigts tels que lacer ses chaussures, à des gestes impliquant l’ensemble du corps comme la danse, en passant par la coordination bimanuelle, comme jouer au piano. Ainsi, le développement et le maintien de ces habiletés motrices - fines et globales - sont nécessaires pour 1) préserver l’indépendance et, 2) s’engager dans des activités de loisirs, deux éléments clés pour favoriser un vieillissement réussi. L’apprentissage moteur séquentiel (APseq) est un processus par lequel une combinaison de mouvements distincts arrive à être effectuée avec aisance et fluidité après une pratique répétée. Il est principalement étudié à travers des paradigmes de mouvements des doigts (finger tapping tasks), qui examinent la manière dont nous acquérons, consolidons et retenons de nouvelles habiletés motrices. L'objectif principal de cette thèse était d'étudier les effets de deux méthodes, l'imagerie motrice (IM) et la stimulation transcrânienne à courant continu (STCC), sur l’APseq d’habilités motricités fines et globales, chez des individus jeunes et âgés. L’IM consiste en une simulation mentale des actions, tandis que la STCC est une stimulation cérébrale non invasive qui peut modifier l'excitabilité corticale. Leur association pourrait faciliter l’apprentissage. Premièrement, nous avons appliqué le modèle classique de l’APseq de mouvements des doigts à l’apprentissage d’une tâche sollicitant l'ensemble du corps. Cette tâche a été apprise soit par pratique physique (PP ; étude 1), soit par pratique mentale basée sur l’IM (PIM ; étude 2), chez des individus jeunes (études 1 et 2) et âgés (étude 5). Dans l’ensemble, les performances étaient plus faibles chez les sujets âgés par rapport aux jeunes. Plus spécifiquement, chez les individus âgés, l’apprentissage était altéré pour les mouvements fins mais préservé pour les mouvements globaux, en restant de qualité identique à celui des jeunes. Ces études apportent des éléments fondamentaux sur les processus d’acquisition et de consolidation des mouvements fins à globaux lors d’une courte période d’entraînement. Deuxièmement, nous avons évalué l’effet de la PIM en testant son effet sur une seule session d’entraînement (études 2,4,5) ou plusieurs (étude 3), avec une population jeune (études 2, 3 et 4) et âgée (études 3 et 5), en comparaison ou en combinaison avec la PP (études 4 et 5). Dans l’ensemble, l’entraînement d’IM a induit des bénéfices mais avec des effets variables. Dans certains cas, elle a amélioré la performance (études 2 et 3, 5). Dans d’autres, les résultats étaient moins concluants, parfois sans différence par rapport aux groupes n'ayant pas suivi d'entraînement (études 2 et 5). Cette divergence souligne que l'effet de l'IM varie en fonction de l'individu, de la tâche et du temps de pratique. Elle n’est pas toujours une solution bénéfique pour améliorer l’apprentissage, que l’on soit jeune ou âgé, lorsqu’elle est utilisée seule et/ou sur un entraînement court. Chez les sujets âgés, lorsque la PIM est combinée à la PP, elle induit les mêmes bénéfices que l’entraînement physique seul, et devrait être privilégiée. Enfin, nous avons testé l’application d’une STCC anodale sur M1, pendant ou après un entraînement mental ou physique de tâches de motricité fine ou globale. Il n'y a pas eu d'effet significatif de la STCC sur l’amélioration des performances, que la stimulation ait été appliquée pendant (étude 3) ou après (étude 5) l’acquisition de ces tâches. Dans ce contexte, avec les paramètres que nous avons employés et les échantillons de population examinés, la STCC anodale sur M1 n’apparait pas efficace pour favoriser les apprentissages moteurs.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
---|