Rendre un service au tennis, jouer un morceau au piano ou dire à sa tête de ne pas avoir le vertige après une rotation sur la glace : l'entraînement construit une mémoire motrice qui peut durer toute une vie.
Arrêt sur image : un échantillon de patinage artistique photographié alors qu'il est en l'air lors d'un triple saut, ou lancé par son partenaire, toujours en l'air, capté un instant avant l'atterrissage, encore presque totalement horizontal par rapport à la couche de glace.
Deuxième image animée : le même échantillon tourbillonne dans son la toupie à la fin du programme, si vite que les contours de sa silhouette ne se distinguent plus. Des dizaines de tours puis un arrêt brutal, prêt pour la dernière figure sans chute, sans vertige.
Patineurs artistiques, on vient de le voir aux récents Championnats du monde à Montréal (voir les photos), créez des programmes avec des mouvements qui ils défient continuellement la gravité et l’équilibre.
Ce n'est certainement pas le seul sport à le faire, mais le patinage sur glace est quelque chose que beaucoup ont essayé au niveau amateur et savent à quel point même le plus petit geste est difficile et contraire à l'instinct qui nous pousse à faire différents mouvements, pour tenter de maintenir son propre centre de gravité.
Nous avons demandé Matteo Cerriprofesseur de physiologie à l'Université de Bologne, pour nous expliquer comment le cerveau des champions sportifs fonctionne pour s'adapter aux mouvements extrêmes.
Comment le cerveau affecte-t-il les mécanismes d’équilibre et de mouvement ?
« Ce qui arrive (à nous tous), c'est que le cerveau crée une sorte de simulation de geste et veille à chaque instant à ce que ce qui se passe soit ce qui est attendu, afin de corriger ou d'anticiper les erreurs avant qu'elles ne se produisent – explique le professeur -. Quand je vais sur la glace pour la première fois et que je me sens glisser, par exemple réflexe Je me pencherai en avant pour tenter de maintenir mon centre de gravité fixe, sans savoir que je dois plutôt laisser mes pieds glisser. Si je fais cela plusieurs fois, le cerveau va créer un modèle de ce mouvement qui me permettra de me tenir debout : c'est l'adaptation du « plan moteur« . Cela fait partie de l'apprentissage de mouvements complexes. »
Le cerveau comprend-il comment programmer la simulation correcte du nouveau mouvement dans le futur ?
« Exactement et cela ne change pas grand-chose pour les autres tâches apprises, comme faire de la bicyclette – confirme l'expert -. Au départ il n’y a pas de plan moteur pour le vélo. Il est créé à partir de zéro et constamment affiné. Plus tard, avec la pratique, quand le cortex cérébral aura compris ce que c'est l’« algorithme » du mouvement spécifique, il délègue cette fonction à des régions « sous-corticales », bonnes à réaliser une tâche, mais seulement en présence d'instructions précises. Nous sommes donc en mesure de « automatiser » certains mouvements : ils deviennent des routines qui ne nécessitent ni concentration ni réflexion. Le système nerveux central les rappelle et les utilise. »
Est-ce ainsi qu'on parvient à modifier nos gestes sportifs même en petites fractions de seconde, avec l'automatisation du plan moteur ?
« Oui. Pensons aux joueurs de tennis – suggère Cerri -, la vitesse du ballon c'est tel que si le joueur de tennis attendait que l'œil voie la balle, la regardait un moment pour comprendre sa direction et sa vitesse, le cerveau élaborait une direction supposée et démarrait le mouvement pour arriver avec la raquette… il le ferait ne jamais le frapper. Le joueur de tennis réagit au tir de l'adversaire avant même qu'il ne soit exécuté : le cerveau possède le modèle du mouvement de l'adversaire, élabore un simulation de ce qui est à venir, en avance sur l'avenir. Nous avançons vers le futur».
En patinage artistique, il existe des programmes de compétition qui impliquent des séquences de pas compliquées et longues. Comment les athlètes se souviennent-ils de tout ?
« Divisez la pratique de l'exercice en séquences plus petites vous aide à mémoriser plus rapidement et à créer ce qu'on appelle «mémoire musculaire» : la séquence de mouvements développés et perfectionnés par le cerveau rend plus forts les circuits neuronaux qui partent du cerveau pour donner des « ordres » aux muscles. Avec un entraînement continu, les circuits sont capables de contrôler les muscles plus rapidement, plus efficacement, en dépensant probablement aussi moins d'énergie – explique le spécialiste -. Comme cela arrive au pianiste : le raffinement du contrôle nerveux sur les fibres musculaires individuelles peut devenir très sophistiqué, capable de différencier avec le plus grand soin la quantité de force délivrée. Nous disposons d'un large éventail de possibilités pour exercer la force, la vitesse, l'angle et la coordination entre les différents muscles. »
Cette mémoire du plan moteur s’efface-t-elle avec le temps ou est-elle préservée ?
«Certains mouvements (comme faire du vélo) ne peuvent pas être annulés – confirme Cerri – : ce sont des activités motrices qui ont la possibilité d'être automatisées. Dans le cas d'autres gestes (ceux d'un violoniste, pianiste, chirurgien) si un long moment s'écoule sans qu'ils soient exécutés, notre cerveau, toujours très attentif à ne pas gaspiller de ressources, lentement ça va éroder les circuits dédié au contrôle de ces fonctions et nous pourrions nous retrouver dans une certaine difficulté. Cependant, ce sont des circuits qui peuvent être récupérés au fil du temps. »
Le cas particulier de l'équilibre des patineurs : lorsqu'on s'arrête après un rotation rapide nos têtes tournent encore. En effet, la rotation fait osciller le liquide présent dans l’oreille interne. Chez la plupart des gens, il continue d'osciller pendant un certain temps après son arrêt, ce qui provoque vertiges parce que le cerveau suppose à tort que la rotation continue.
Le cerveau des patineurs supprime la sensation de vertige, comment est-ce possible ?
«Le cerveau du patineur a appris que la combinaison d'entrées visuelles et d'entrées proprioceptives (une série de récepteurs dans les articulations qui indiquent au cerveau quelle est la position du corps par rapport aux autres parties du corps lui-même) l'emporte sur l'illusion selon laquelle l'inertie dans le liquide des canaux semi-circulaires de l'oreille continuerait à suggérer qu'il est toujours en rotation. C'est un des enseignements de la formation», affirme l'expert.
L’entraînement de l’équilibre (qui est aussi une compétence fondamentale pour la longévité) avec ce type de sport très exigeant peut-il être utile au quotidien ?
«D'un point de vue physique, on pourrait en déduire qu'un contrôle plus sophistiqué de l'équilibre pourrait, avec le temps, nous aider à nous tenir debout, en pensant principalement aux personnes âgées. Mais il n'y a pas de données. Mais en général, quand le cerveau est entraîné effectuer une tâche très difficile dans un certain domaine (comme l'équilibre), il vous sera facile d'accomplir la même tâche en mode ordinaire et il le fera tout en économisant de l'énergie. Par exemple, si un pianiste se voit confier une tâche très spécifique avec ses mains (sans rapport avec le piano), il sera probablement meilleur pour l'apprendre ou plus efficace qu'un non-pianiste, car son contrôle moteur et sa précision des mouvements seront très bons. supérieur à celui d'une personne qui n'a pas été formée à cette compétence spécifique », conclut Cerri.
