Une étude révèle que le cerveau stocke les souvenirs moteurs différemment en fonction de l’incertitude de la décision

Une étude publiée dans la revue Nature Comportement humain remet en cause la croyance selon laquelle des actions physiques identiques sont régies par la même mémoire motrice, quel que soit le processus de prise de décision impliqué. Des chercheurs du National Institute of Information and Communications Technology (NICT) et de HONDA R&D Co., Ltd. ont découvert que le cerveau différencie et stocke les souvenirs motrices en fonction du niveau d’incertitude ressenti lors de la prise de décision.

Lors d’une séance de tirs au but au football, un joueur peut décider de tirer le ballon vers le coin droit en toute confiance après avoir observé le gardien de but se déplacer dans la direction opposée. Le joueur peut également effectuer le même tir tout en n’étant pas sûr du mouvement du gardien de but.

Bien que l’action physique – tirer le ballon vers la droite – soit identique dans les deux scénarios, cette nouvelle étude révèle que le cerveau qualifie ces actions différemment en fonction de l’incertitude décisionnelle impliquée. Cette découverte suggère que les souvenirs moteurs ne sont pas de simples répétitions de la même action, mais sont influencés par les processus cognitifs qui les ont précédés.

« C’est une découverte très surprenante. Elle nous indique que nous ne pouvons pas traiter les actions comme quelque chose de totalement indépendant du processus cognitif. Les deux sont combinés pour former la représentation de l’action », explique Hagura Nobuhiro, l’un des auteurs principaux de l’étude.

Cette recherche ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de nouvelles méthodes d’entraînement dans le sport. En associant l’entraînement des compétences à diverses situations de prise de décision, les athlètes peuvent améliorer leurs performances en affinant leurs mémoires motrices dans des scénarios spécifiques au contexte.

Dans l’étude, des volontaires humains décidaient si un nuage de points présenté sur un écran se déplaçait vers la gauche ou vers la droite. Ils tenaient un manche robotisé dans leur main droite et déplaçaient le manche vers la cible dans la direction de leur décision. L’incertitude de la décision était modulée en modifiant le niveau de cohérence du mouvement des points.

Lorsque tous les points se déplaçaient vers la gauche ou vers la droite (mouvement cohérent à 100 %), la certitude de la décision était élevée. Lorsque seule une petite proportion des points se déplaçait de manière cohérente et que les autres points se déplaçaient dans des directions aléatoires, la situation était incertaine. Le mouvement de la main des participants pour exprimer la décision était poussé par la poignée robotique pour dévier de la trajectoire rectiligne et, sous cette perturbation, les participants étaient invités à faire un mouvement rectiligne en résistant à la force.

Dans l’une des expériences, les participants ont été divisés en deux groupes : le groupe de décision certaine et le groupe de décision incertaine. Le groupe de décision certaine a appris à faire un mouvement droit seulement après avoir décidé d’un mouvement à haut niveau de cohérence (100 %). Le groupe de décision incertaine a appris la même action, mais seulement après avoir décidé d’un mouvement à faible niveau de cohérence (3 %).

Bien que les deux groupes de participants aient appris avec succès à effectuer un mouvement droit dans leurs contextes de décision respectifs (certains ou incertains), leur niveau de performance a chuté lorsqu’on leur a demandé d’effectuer le même mouvement après des décisions avec différents niveaux d’incertitude (différents niveaux de cohérence de mouvement).

Les participants du groupe Certain pouvaient résister aux perturbations au même niveau que pendant leur pratique après une certaine décision, mais pas après une décision incertaine. De même, les participants du groupe Incertain pouvaient bien performer après une décision incertaine, mais pas après une décision certaine. Cela indique que la décision et l’action ne sont pas indépendantes ; l’action est apprise en association avec la décision qui a conduit à l’action.

Dans l’autre expérience, différents types de perturbations (sens horaire (CW) et sens antihoraire (CCW)) étaient chacun associés à un niveau d’incertitude de décision différent. Si le niveau d’incertitude de décision ne différenciait pas les actions qui suivaient la décision, les participants ne seraient pas en mesure d’apprendre les deux perturbations en même temps, car elles interféreraient l’une avec l’autre. En revanche, si le niveau d’incertitude de décision « étiquetait » l’action, les participants seraient en mesure d’apprendre les deux perturbations simultanément.

Les participants ont en effet pu apprendre les deux perturbations en même temps, démontrant que les actions suivant des décisions certaines et incertaines sont traitées comme des choses différentes dans le cerveau.

Les chercheurs estiment que cette découverte pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour le développement de nouvelles méthodes d’entraînement dans le domaine sportif. En associant l’entraînement aux compétences à diverses situations de prise de décision, les athlètes peuvent améliorer leurs performances en affinant leurs mémoires motrices dans des scénarios spécifiques au contexte.

Fourni par l’Institut national des technologies de l’information et de la communication (NICT)