La rétroaction visuelle pendant la performance motrice est associée à une complexité accrue et à une adaptabilité des sorties motrices et neurales

Aperçu: G.M.

On pense que le comportement moteur complexe dépend de l'intégration sensorimotrice - le processus neuronal consistant à utiliser les entrées sensorielles pour planifier, guider et corriger les mouvements. Des études antérieures ont montré que la complexité de la production motrice est faible lorsque la rétroaction sensorielle est dissimulée pendant des tâches motrices de précision. Cependant, une grande partie de ces travaux de recherche a porté sur le comportement moteur plutôt que sur le traitement neural et n'a donc pas spécifiquement évalué le rôle du fonctionnement neuronal sensorimoteur dans l'exécution d'un comportement moteur complexe. 

La présente étude utilise une tâche de suivi de stimulus avec enregistrement électroencéphalographique (EEG) simultané pour évaluer l'effet du retour visuel sur les performances motrices, la complexité motrice et le traitement neuronal sensorimoteur chez des adultes en bonne santé. La complexité du signal EEG a été analysée pour capturer le contenu en informations dans les bandes de fréquences (alpha et bêta) et les régions du cuir chevelu (centrale, pariétale et occipitale) associées au traitement sensorimoteur. Conformément à la littérature précédente, la performance motrice et sa complexité étaient plus élevées lorsque le retour visuel était fourni par rapport au moment où il était dissimulé. La complexité du signal neural était également plus élevée lorsque le retour visuel était fourni. Ceci était plus robuste dans les bandes de fréquences (alpha et bêta) et dans les régions du cuir chevelu (pariétal et occipital) associées au traitement sensorimoteur. 

Les résultats montrent que la rétroaction visuelle augmente les informations disponibles pour le cerveau lors de la génération d'une sortie motrice complexe et adaptative.

Behav Brain Res. 2019 Sep 5:112214. doi: 10.1016/j.bbr.2019.112214

Visual feedback during motor performance is associated with increased complexity and adaptability of motor and neural output

Shafer RL¹, Solomon E², Newell KM³, Lewis MH⁴, Bodfish JW⁵.

Author information

1

Vanderbilt Brain Institute, Vanderbilt University, 6133 Medical Research Building III, 465 21(st)Avenue South, Nashville, TN, 37232, USA. Electronic address: robin.l.shafer@vanderbilt.edu.

2

Neuroscience and Behavior Program, Wesleyan University Rm 257 Hall-Atwater, Wesleyan University, Middletown, CT, 06459, USA. Electronic address: emsolomon@wesleyan.edu.

3

Department of Kinesiology, University of Georgia, G3 Aderhold Hall, 110 Carlton Street, Athens, GA, 30602, USA. Electronic address: kmn1@uga.edu.

4

Department of Psychiatry, University of Florida College of Medicine, PO Box 100256, L4-100 McKnight Brain Institute, 1149 Newell Drive, Gainesville, FL, 32611, USA. Electronic address: marklewis@ufl.edu.

5

Vanderbilt Brain Institute, Vanderbilt University, 6133 Medical Research Building III, 465 21(st)Avenue South, Nashville, TN, 37232, USA; Department of Hearing and Speech Sciences, Vanderbilt University Medical Center, 8310 Medical Center East, 1215 21(st)Avenue South, Nashville, TN, 37232, USA. Electronic address: jim.bodfish@vumc.org.

Abstract

Complex motor behavior is believed to be dependent on sensorimotor integration - the neural process of using sensory input to plan, guide, and correct movements. Previous studies have shown that the complexity of motor output is low when sensory feedback is withheld during precision motor tasks. However, much of this research has focused on motor behavior rather than neural processing, and therefore, has not specifically assessed the role of sensorimotor neural functioning in the execution of complex motor behavior. The present study uses a stimulus-tracking task with simultaneous electroencephalography (EEG) recording to assess the effect of visual feedback on motor performance, motor complexity, and sensorimotor neural processing in healthy adults. The complexity of the EEG signal was analyzed to capture the information content in frequency bands (alpha and beta) and scalp regions (central, parietal, and occipital) that are associated with sensorimotor processing. Consistent with previous literature, motor performance and its complexity were higher when visual feedback was provided relative to when it was withheld. The complexity of the neural signal was also higher when visual feedback was provided. This was most robust at frequency bands (alpha and beta) and scalp regions (parietal and occipital) associated with sensorimotor processing. The findings show that visual feedback increases the information available to the brain when generating complex, adaptive motor output.

Copyright © 2019. Published by Elsevier B.V.

PMID:31494179

DOI:10.1016/j.bbr.2019.112214