Coordination of Eye Movements in 3D Space in Human: Cortical Substrate Studied by TMS
Coordination des Mouvements Oculaires dans l'Espace 3D chez l'Homme : substrat Cortical Étudié par TMS
Résumé
Any gaze shift in 3D space is divided in one conjugate component (equal direction for both eyes) and another disconjugate (opposed directions). This division reflects the activation of separate systems, which however interact. We assume that this interaction, traditionally localized in the brainstem, takes place at multiple levels from the cortex and is activated for all eye movements. With the method of transcranial magnetic stimulation (TMS), the interaction is examined in the initiation of eye movements combining saccades and divergence and in the binocular coordination of saccades. During combined movements, there is a mutual influence for the triggering of saccades and divergence. The TMS of posterior parietal cortex (PPC) delays the initiation of unpredictable movements but not of predictable ones: the same areas, parietal or frontal according to the predictability, coordinate the triggering of both components. Reading is based on automated sequences of saccades, during which coordination is optimized, at least in young adults with good binocular vision. The TMS of PPC disturbs the binocular coordination of isolated saccades and of entire reading sequences of saccades. For the first time, we show that binocular coordination is also cortical. The results suggest a permanent cortical interaction between the saccade and vergence systems. Regulation of coordination throughout life is based on plasticity and learning of this interaction. The thesis has clinical implication for the reeducation of people with coordination deficits.
Tout déplacement du regard dans l'espace 3D se décompose en une composante conjuguée (même direction pour les deux yeux) et une autre disconjuguée (directions opposées). Cette division reflète l'activation de systèmes distincts qui pourtant interagissent. Notre hypothèse est que cette interaction, traditionnellement localisée dans le tronc cérébral, a lieu à de multiples niveaux depuis le cortex et qu'elle est activée pour tous les mouvements oculaires. Au moyen de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS), l'interaction est examinée dans l'initiation des combinaisons de saccades et de divergences et dans la coordination binoculaire des saccades. Lors des mouvements combinés, les déclenchements des saccades et de la divergence sont concertés. La TMS du cortex pariétal postérieur (PPC) retarde l'initiation des mouvements imprédictibles mais non des mouvements prédictibles : les mêmes aires, pariétales ou frontales selon la prédictibilité, coordonnent le déclenchement des deux composantes. La lecture est basée sur des séquences automatisées de saccades, dont la coordination est optimisée chez le jeune adulte avec une bonne vision binoculaire. La TMS du PPC perturbe la coordination des saccades isolées et des séquences entières de saccades de lecture. Pour la première fois, nous montrons que la coordination binoculaire est aussi corticale. Les résultats suggèrent une interaction corticale permanente entre les systèmes de saccade et de vergence. La régulation de la coordination au cours de la vie se base sur la plasticité et l'apprentissage de cette interaction. La thèse a des implications cliniques pour la rééducation des personnes avec des troubles de la coordination.