La commande corticale du mouvement volontaire (EduAnatomist) Activité pédagogique dans le cadre du nouveau programme de Terminale S

Une proposition d’activité mettant en évidence la commande corticale du mouvement et la localisation des aires motrices, à partir d’un cas clinique et de l’exploitation d’images d’IRM anatomique et fonctionnelle.

Liaison avec le programme

Niveau concerné :Terminale S
Partie du programme : Thème 3B – Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse / sous-thème 3-B-2 – De la volonté au mouvement

Place dans la progression :

— > Après la mise en place des éléments qui constituent l’arc réflexe, déduits de l’exemple du réflexe myotatique.

— > Après l’étude de la commande de la contraction musculaire (conduction par le message nerveux moteur d’un message nerveux codé en fréquence de potentiels d’action, fonctionnement de la synapse neuromusculaire).

Situation déclenchante

Monsieur X montre d’importants dysfonctionnements musculaires. Il présente une hémiplégie droite (paralysie du côté droit du corps : face, membre supérieur, membre inférieur). Chez ce patient, le réflexe myotatique est « intact » : son utilisation comme outil diagnostique n’a pas révélé de lésions médullaires.
L’intervention du système nerveux central dans la commande motrice volontaire est ainsi suggérée.

patient X
Fiche clinique du patient X

Problème à résoudre

Quel est le rôle joué par le cerveau dans la commande des mouvements volontaires ?

Notions, compétences

Notions

-  Il existe des aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements volontaires : il s’agit de l’aire motrice primaire, située dans la partie postérieure du lobe frontal (ainsi que d’autres régions, plus antérieures)
-  le contrôle moteur assuré par une aire motrice primaire s’effectue sur la partie controlatérale (=du côté opposé) du corps. Les axones des neurones du cortex moteur droit doivent donc bifurquer durant leur descente vers leurs contacts synaptiques avec les motoneurones de la moelle épinière pour changer de côté, et vice versa pour ceux du cortex moteur gauche (notion de décussation de la voie pyramidale)

Compétences

- (techniques)  : maîtrise d’un outil de gestion de l’information
- (communication) : présentation des données sous la forme d’images annotées

Activité :

  • Durée : 1 heure
  • Coût : 0 euros
  • Sécurité : RAS
Matériel et ressources

— > Fiche clinique de Monsieur X (il s’agit du sujet 12212 de la banque Neuropeda)

—> Logiciel EduAnatomist et image d’IRM anatomique de l’encéphale de Monsieur X, où la lésion consécutive à son accident vasculaire cérébral est observable : image IRMsujet12212anatpathologieAVC_T2_J1 relative au sujet 12212 de la banque Neuropeda, acquise un jour après la survenue de l’AVC (Origine des images : Dr Charlotte Rosso, chef de clinique, service des urgences neurovasculaires, Hôpital Pitié-Salpétrière, Paris)

— > Logiciel Eduanatomist et images anatomiques et fonctionnelles de l’encéphale du sujet 13112 (sujet sain à qui on demande de réaliser des tâches motrices) de la banque Neuropeda (Origine des images : Anton Jean-Luc, Centre d ’Imagerie par Resonance Magnetique Nucleaire fonctionnelle, CHU la Timone, 264 Rue St Pierre, 13 385 Marseille Cedex 05, France Centre Nationale de la Recherche Scientifique, Universités d’Aix-Marseille (U1, U2, U3) et Assistance Publique des Hôpitaux de Marseille)

— > Indications scientifiques et techniques concernant la construction et la lecture des images fonctionnelles du sujet 13112

indications sujet 13112
Procotole d’acquisition IRMf et réglage images pour le sujet 13112

— > Document référent : noms donnés aux différents lobes des hémisphères cérébraux

Document référent
Noms et positions des différents lobes d’un hémisphère cérébral

— > Tutoriels pour l’utilisation du logiciel EduAnatomist

Fiche technique EduAnatomist
Tutoriel pour l’utilisation du logiciel EduAnatomist
Complément fiche technique EduAnatomist
Aide à l’orientation dans l’espace avec le logiciel EduAnatomist
Déroulement de l’activité

— > Consigne globale : "Exploiter les ressources documentaires et informatiques proposées afin de mettre en évidence une commande corticale du mouvement et de localiser les aires impliquées dans cette commande".

— > Etapes :

  1. Exploiter la description du cas clinique et l’image anatomique associée afin de mettre en évidence une commande corticale du mouvement.
  2. À l’aide des fonctionnalités du logiciel EduAnatomist, exploiter les images d’IRMf d’un sujet normal afin de localiser précisément les aires recherchées
    Feuille-réponse
    Exemple de fiche-réponse élève pour placer les aires motrices

Communication des résultats

  • Une capture d’écran légendée de l’image anatomique du sujet 12212, montrant l’emplacement de la lésion occasionnée par son AVC.
  • L’annotation des images d’IRM fonctionnelle du sujet 13112, montrant l’emplacement des zones corticales respectivement activées par les tâches motrices réalisées.

Evaluation(s) possible(s)

  • Si les élèves ont déjà utilisé le logiciel EduAnatomist en classe de Première S : évaluation de la maîtrise des fonctionnalités du logiciel (affichage d’une image, superposition d’une image anatomique et d’une image fonctionnelle, réglage des seuils significatifs de visualisation, réglage correct des plans de coupe pour le repérage des zones corticales les plus actives, outil de prise de vue).
  • Dans tous les cas : possibilité d’évaluation de la communication des résultats (images annotées)

Commentaires

  • Rappels : le logiciel EduAnatomist est libre. Les images de la banque Neuropeda sont exploitables en classe à condition de citer l’origine (contributeurs) des images utilisées.
  • Prolongements possibles avec l’étude des différences entre les cartes motrices de plusieurs individus (comparaison sujets 13111 et 13112 de la banque Neuropeda) et ouverture sur la plasticité du cortex moteur.
Annexes pour le professeur

— > Feuille professeur : contexte, ressources et déroulement de l’activité


— > "Road-book" aires motrices : sorte d’antisèche pour le professeur)

Voir en ligne : Accès au téléchargement du logiciel EduAnatomist et de la banque Neuropeda

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