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Agir dans l'espace

 | 
Catherine Thinus-Blanc
, 
Jean Bullier

II. Couplage perception-action et conscience du mouvement

Chapitre 6. Apprendre à contrôler sa posture aux débuts de la vie : rôle de la vision et de la locomotion

Marianne Barbu-Roth, Laure Lejeune, David I. Anderson, Joseph J. Campos, Marc Bui, Michèle Molina et François Jouen

Résumé

Control over posture is a major factor in a young child’s behavioural and psychological development because maintaining a stable relation with the environment is critical to learning about the world and one’s place in it. Vision’s role in postural control has attracted far more attention than the roles of the other perceptual systems. Despite this focus, however, our understanding of the early origin of infant visual-postural coupling and the process by which it changes is currently in a state of flux, with many outstanding problems and questions. Is vision already controlling posture and locomotion at birth, even in a primitive form ? What contextual factors influence visual-postural coupling in infants and what factors lead to changes in this coupling during the first year of life ? Are some types of visual information used more effectively than others for postural control ? We will provide some answers to the aforementioned questions in the following chapter. They will underline the role of vision in the development of postural control and, concomitantly, the role of postural control and other actions on the development of vision and visual-postural coupling.

Texte intégral

1Pour agir dans l’espace, l’individu doit être capable à tout moment de contrôler son équilibre postural, qu’il soit en situation statique (assis ou debout) ou en déplacement. Chez l’adulte comme chez l’enfant, cet équilibre est obtenu grâce à l’intégration des informations sur les mouvements propres de son corps qui lui sont transmises par l’intermédiaire de trois systèmes sensoriels majeurs (Berthoz, 1991). Le système somatosensoriel détecte les informations en provenance des mécanorécepteurs somatiques des muscles, tendons et articulations. Le système vestibulaire signale les accélérations angulaires et linéaires de la tête. Le système visuel détecte la direction et la vitesse du déplacement des scènes visuelles, générées par le mouvement de la tête et du corps de l’individu dans son environnement. Finalement, c’est l’intégration de ces informations dites proprioceptives qui va permettre au sujet d’ajuster et de stabiliser sa posture par des commandes motrices adaptées.

2Si ce schéma est relativement bien étudié chez l’adulte, nous savons peu de choses sur sa mise en place aux débuts de la vie, en particulier chez le nourrisson. Cette question est pourtant cruciale pour comprendre pourquoi l’homme, contrairement à l’animal, contrôle si mal son équilibre postural à la naissance. S’agit-il uniquement d’une immaturité motrice ou la question concerne-t-elle également le développement des couplages entre informations proprioceptives et réponses motrices ?

3Le développement du contrôle postural du nourrisson a été largement décrit depuis plus de cinquante ans (voir pour exemple : Bayley, 1969 ; Gesell et Thompson, 1934 ; Shirley, 1931). Nous savons, par exemple, que ce n’est généralement pas avant l’âge de 2 mois que le bébé est capable de soutenir et d’orienter sa tête librement, et peut ainsi mieux contrôler la direction de ses capteurs sensoriels : vision, odorat, audition, système vestibulaire. De même, il faut attendre plusieurs mois pour que l’acquisition du contrôle postural axial, puis bipédal, permette à l’enfant de s’asseoir, de se balancer et de se déplacer de manière autonome, élargissant ainsi son périmètre d’action au-delà de son espace corporel. Nous ne savons cependant pas comment ces acquisitions posturo-locomotrices sont influencées par le développement de la proprioception, et encore moins, comment ces acquisitions motrices peuvent influencer la manière dont le nourrisson perçoit ses propres mouvements. Mener de telles recherches est un véritable challenge pour ceux qui s’intéressent au développement du nourrisson : il s’agit en effet d’analyser l’évolution de couplages proprioceptifs et posturaux chez un organisme dont la masse corporelle, les capacités motrices, le système nerveux et les expériences sensorimotrices qui en découlent sont en constante évolution.

4Dans ce chapitre, nous étudions l’émergence et le développement de la proprioception visuelle et de son couplage postural chez le nourrisson. Plusieurs questions sont abordées. Le système visuel, peu mature à la naissance, est-il néanmoins capable de transmettre des informations sur le mouvement du sujet ? Dans ce cas, certaines informations visuelles, en particulier périphériques, sont-elles plus utilisées que d’autres ? Quel est le rôle des expériences motrices et des acquisitions posturales dans le développement de la proprioception visuelle ?

5Après un résumé des principaux travaux dans ce domaine, nous discuterons des compétences potentielles du nouveau-né et des facteurs écologiques qui peuvent limiter cette compétence dans son environnement habituel. La plasticité du couplage visuo-postural chez le nourrisson sera ensuite abordée à la lumière des résultats obtenus chez les enfants locomoteurs de 8 à 9 mois, chez lesquels nous avons observé une modification du couplage visuo-postural avec l’émergence d’une plus grande utilisation des informations visuelles périphériques.

6Ces recherches visent à comprendre comment le contrôle de la pos ture est le résultat émergeant d’interactions dynamiques continues entre les systèmes de perception du mouvement et les systèmes d’action contrôlant la posture. Notre point de vue est que, dès la naissance, le nouveau-né est un organisme en compétence, à la recherche des expériences, si possible actives, qui vont lui permettrent de mieux adapter et modifier Cette compétence au service d’un contexte environnemental donné. L’analyse de la plasticité de cette compétence est, à notre avis, un préalable indispensable pour comprendre l’origine des retards de maturation posturale du jeune enfant et initier des pratiques de rééducation précoces qui tiennent compte des relations étroites existant entre développement postural et développement proprioceptif.

LA VISION DE SON PROPRE DÉPLACEMENT : UN SYSTÈME EXPROPRIOCEPTIF ?

7Trois sources d’information au moins sont nécessaires pour maintenir ou changer l’orientation d’un individu dans son environnement. La première est l’information émanant de l’agencement de l’environnement lui-même : quelles sont les relations des objets, des surfaces, des gens présents dans cet environnement ? La deuxième est l’information concernant les positions et les mouvements des parties internes du corps du sujet, et la troisième est l’information spécifiant la relation entre les deux premières informations, c’est-à-dire l’information sur les positions et les mouvements du corps relatifs à l’environnement. En se fondant sur le travail initial de James Gibson (1958, 1966), David Lee (1978) a proposé que le terme extéroception soit utilisé pour l’environnement externe au corps, que celui de proprioception soit utilisé pour décrire la seconde forme d’information, relative aux informations internes du corps, et que le nom d’exproprioception soit donné à la relation entre les deux. Cette classification ne permet cependant pas de dissocier les différents systèmes sensoriels, car ceux-ci peuvent apporter plusieurs types d’information en même temps concernant les mouvements propres du sujet (voir Stoffregen et Bardy, 2001). Ainsi, Gibson (1966) a utilisé le terme proprioception visuelle pour attirer l’attention sur la capacité de la vision à donner des informations sur le mouvement propre d’un individu, parallèlement aux informations proprioceptives traditionnellement associées aux systèmes somatosensoriel et vestibulaire. Il faut noter ici que le terme de proprioception visuelle devrait en fait être remplacé par celui d’exproprioception dans la terminologie de Lee, mais nous l’adopterons dans ce chapitre afin d’être en accord avec la terminologie la plus couramment employée. Ce point est important car il souligne une distinction fondamentale entre la vision et les systèmes somatosensoriel et vestibulaire : la vision informe toujours le sujet sur son mouvement relatif aux caractéristiques physiques de son environnement, alors que les autres systèmes informent le sujet sur son mouvement propre. Cette notion est plus facile à comprendre si l’on considère que le système visuel renseigne sur la détection du mouvement d’un cadre de référence. En se déplaçant, l’individu génère, en effet, le déplacement visuel de son environnement ou cadre de référence. La notion de cadre de référence est utile pour distinguer la proprioception visuelle de la capacité de l’individu à détecter un objet qui bouge dans son environnement, les deux mouvements pouvant être interprétés comme générant des flux optiques, selon les conceptions de Gibson (1979). Cependant, quand un objet bouge dans l’environnement, seul un changement local et partiel dans le pattern du flux optique est enregistré par l’œil. A l’inverse, le mouvement du sujet dans son environnement va provoquer le déplacement entier des flux qui correspondent au cadre de référence visuel à travers la rétine. La direction et la vitesse de ces flux spécifient la direction et la vitesse de déplacement du sujet. Il faut noter que les patterns de flux optiques générés par la locomotion ont une structure particulière et non uniforme selon les champs visuels qu’utilise le sujet (voir figure 1). Ainsi, lorsque le sujet se déplace vers l’avant en regardant « droit devant lui », c’est-à-dire dans la même direction que celle de son déplacement, il voit un flux radial en expansion dans son champ visuel central, alors que, dans ses champs visuels périphériques, il perçoit des flux linéaires et parallèles (flux lamellaires), défilant de l’avant vers l’arrière (Cutting, 1986 ; Koenderink et van Doorn, 1981).

8En revanche, différentes structures de flux peuvent être générées si la direction du regard change durant la locomotion (Bardy, Warren et Kay, 1999). De plus, la vitesse des flux optiques n’est pas uniforme selon les champs visuels : cette vitesse augmente avec l’éloignement du centre d’expansion, les points les plus lents étant situés dans le flux central radial et les points les plus rapides étant situés dans les flux lamellaires (les plus rapides étant à 90 degrés de la direction du regard).

Figure 1 – Structure des flux optiques perçus par un sujet qui se déplace linéairement vers l’avant et regarde droit devant lui : A) flux radial en expansion en vision centrale et B) flux lamellaire en vision périphérique (J.J. Campos, D.I.Anderson, M.A. Barbu-Roth, E.M. Hubbard, M.J. Hertenstein et DWitherington, 2000, Infancy, 1, 149-219. © 2000 by Lawrence Erlbaum Associates, Inc. Copie avec permission).

9Lee et ses collègues (voir Lee et Lishman, 1975, 1977) ont proposé que la vision soit de loin la source la plus riche d’informations sur le déplacement d’un individu car elle est une source d’informations exproprioceptives et également extéroceptives (perception des obstacles, de la surface, etc.). Cet argument explique peut-être pourquoi de nombreux auteurs estiment que le système visuel domine les autres systèmes dans le contrôle postural et l’apprentissage moteur (voir Posner, Nissen et Klein, 1976 ; Rock et Harris, 1967). D’après Lee et ses collègues, la vision jouerait un rôle dominant car elle apporterait un cadre global de référence, contrairement au système somatosensoriel ou vestibulaire. En effet, les informations délivrées par le système somatosensoriel sont limitées à des portions spatiales et temporelles de l’environnement (Craske, 1967 ; Harris, 1965 ; Paillard et Brouchon, 1968). Par ailleurs, le système somatosensoriel (muscles, joints, etc.) subit des changements importants lors du développement corporel de l’individu, en particulier au début de sa vie. Le système vestibulaire est également limité par rapport aux systèmes visuel et somatosensoriel, car il délivre essentiellement des informations sur les accélérations correspondant à des mouvements de haute fréquence, alors que les oscillations naturelles d’un sujet en position érigée sont associées à des mouvements de basse fréquence (Birren, 1945 ; Howard, 1986). De plus, le système vestibulaire ne peut apporter aucune information si l’individu se déplace à vitesse constante. Pour ces différentes raisons, plusieurs auteurs ont émis l’hypothèse selon laquelle la proprioception visuelle jouerait un rôle de leader à chaque fois que l’individu serait dans la position d’acquérir une nouvelle posture ou une nouvelle capacité motrice. La vision permettrait alors de calibrer les systèmes somatosensoriel et vestibulaire lors de l’acquisition posturale, jusqu’à ce que ceux-ci fonctionnent indépendamment de la vision. Cette idée, défendue par Lee et ses collègues, avait déjà été soutenue par Stratton (1896).

10Dans ce contexte, la proprioception visuelle devrait jouer un rôle déterminant et prépondérant chez le nourrisson, dont le contrôle postural et les acquisitions motrices sont en constant développement.

MÉTHODES D’ÉTUDE DE LA PROPRIOCEPTION VISUELLE CHEZ LE NOURRISSON

11Si la majorité des travaux effectués chez l’adulte utilise la technique de la vection pour étudier la proprioception visuelle, il est impossible de traiter les nourrissons de la même manière. La vection désigne en effet la sensation de mouvement que les sujets ressentent consciemment et reportent verbalement lorsqu’on les soumet à l’illusion d’un cadre de référence visuel en mouvement autour d’eux : ce rapport verbal est, bien entendu, impossible à obtenir chez les jeunes enfants. Une autre méthode efficace pour estimer la proprioception visuelle est de soumettre un sujet immobile à l’illusion d’une scène visuelle en mouvement et de mesurer les oscillations du tronc et de la tête de ce sujet en fonction de la direction et de la vitesse du flux optique. Deux techniques ont été utilisées pour générer des flux optiques chez le nourrisson. La technique la plus courante est inspirée de l’expérience de la « chambre mobile » de Lishman et Lee (1973). Dans ce cas, le nourrisson est en général assis à l’intérieur d’une chambre dont les murs et le plafond peuvent bouger ensemble ou séparément. Il est ainsi possible de mesurer la réaction posturale du sujet en réponse à une stimulation visuelle globale si tous les murs bougent ensemble dans la même direction, ou en réponse à une stimulation visuelle centrale (seul le mur frontal se déplace) ou périphérique (seuls les murs latéraux et le plafond se déplacent). Une deuxième technique utilise des écrans d’ordinateurs, placés dans différents champs visuels du sujet, et sur lesquels le mouvement de scènes optiques peut être généré à des vitesses et selon des directions variables.

12Chez les adultes, les ajustements posturaux surviennent en réponse à des mouvements perçus aussi bien dans le champ visuel périphérique que central et, a fortiori, lorsque les flux visuels sont présents dans le champ visuel global (E. J. Gibson, 1969 ; Dichgans et Brandt, 1978 ; Bardy et al., 1999). Mais qu’en est-il chez le jeune enfant ?

RÉPONSE POSTURALE À UN FLUX OPTIQUE GLOBAL

Réponse à des stimulations simulant un déplacement rapide

13Lee et Aronson furent les premiers, en 1974, à évaluer la proprioception visuelle chez les jeunes enfants. Leur étude est une des plus citées pour démontrer la suprématie de la proprioception visuelle chez le jeune enfant, et leur protocole a été maintes fois répliqué dans les études sur le développement de la proprioception visuelle. Dans cette étude, des enfants de 13 et 16 mois, qui avaient de 1 à 22 semaines d’expérience de la marche, ont été testés debout à l’intérieur d’une chambre qui se déplaçait vers l’avant ou vers l’arrière sur une distance de 94 centimètres à une vitesse maximale de 40 centimètres par seconde. Il est important de noter ici que l’amplitude et la vitesse du mouvement de la chambre simulent des flux optiques qui correspondent plus au mouvement qu’un enfant ferait en tombant, ou en se déplaçant rapidement, qu’au mouvement des oscillations naturelles d’un sujet en équilibre « statique », debout ou assis. Les résultats montrent que les mouvements de la chambre mobile ont une profonde influence sur le système proprioceptif visuel des enfants, lesquels ont l’illusion qu’ils se déplacent et effectuent des compensations posturales dans 82 % des essais. En utilisant une chambre mobile plus petite mais de vitesse similaire, Butterworth et Hicks (1977) ont répliqué les résultats de Lee et Aronson avec des enfants de 12,5 et 17 mois qui avaient de 0,5 à 6,5 mois d’expérience de la marche. De plus, ces auteurs ont obtenu des résultats similaires, bien que d’amplitude plus faible, en plaçant les enfants de manière à faire face aux murs de côtés : les flux lamellaires générés par le déplacement des murs étaient alors présents dans leur champ visuel central. Dans une même expérience, Butterworth et Hicks ont également montré que la réaction aux flux globaux ne dépendait pas de la capacité ou non des enfants à se tenir debout de manière autonome. Ils ont en effet obtenu des compensations posturales similaires chez des enfants testés en position assise, qu’ils sachent se tenir debout (enfants de 15,8 mois) ou non (enfants de 10,5 mois). Ils ont même observé que les réponses posturales étaient plus fréquentes chez les enfants de 10,5 mois et ont suggéré que la capacité à résister à la sensation de déplacement générée par la perturbation visuelle augmenterait avec l’âge et l’expérience posturale.

14Pope (1981, cité dans Butterworth et Pope, 1981) a également montré que l’enfant était capable de répondre à des flux visuels présentés dans son champ visuel global bien avant l’acquisition de la position érigée. En utilisant des techniques similaires aux précédentes, il a observé que même des enfants de 2 et 3 mois, assis dans une chaise sans support pour leur tête, effectuaient des compensations posturales de la tête dont la direction était couplée avec la direction des déplacements de la chambre mobile. Ici encore, le pourcentage des réponses diminuait avec l’âge et probablement avec l’expérience posturale du sujet.

15En dépit de ces résultats, Brandt, Wenzel et Dichgans (1976, cités dans Dichgans et Brandt, 1978) ont trouvé que les enfants de 6 et 12 mois assis en face d’un stimulus optique simulant un déplacement rotatoire ne manifestaient pas de réponse posturale, contrairement à des enfants de 5 ans. Les bébés seraient-ils plus sensibles à des flux spécifiant des déplacements linéaires qu’à des flux spécifiant des déplacements rotatoires dans leur champ visuel global, en fonction des expériences motrices qu’ils ont déjà pratiquées ?

Réponse à des stimulations visuelles simulant des oscillations « statiques » de faible amplitude

16Les expériences précédentes correspondent à des illusions de déplacements propres de grande rapidité, perçus dans le champ visuel global du sujet. Nous avons vu que le bébé semblait être capable d’y répondre dès l’âge de 2 mois, tout du moins pour des simulations de déplacement linéaire. Qu’en est-il si les flux optiques présentés dans le champ global simulent des déplacements moins rapides, dont la fréquence est proche des oscillations naturelles d’un sujet en position érigée ? Delorme, Frigon et Lagacé (1989) ont utilisé une chambre oscillante pour répondre à cette question. Dans leur expérience, la chambre mobile oscillait d’avant en arrière pendant une période de 60 secondes à chaque essai, avec une amplitude de 12,5 centimètres dans chaque direction et une vitesse d’environ 12,5 centimètres par seconde (0,5 hertz). Cinq groupes d’enfants (7,5 ; 9,9 ; 13 ; 27,7 ; 48,6 mois) ont été testés debout, accrochés au support d’une barre en T. Les analyses de fréquence montrent que la réponse posturale de la plupart des enfants présente des pics de fréquence qui correspondent aux mouvements de la chambre. Ce couplage est minimum chez les enfants de 7,5 mois, maximum à 9,9 mois puis diminue progressivement après 9,9 mois. Bertenthal, Rose et Bai (1997) ont également utilisé une chambre mobile oscillante pour étudier le développement du couplage visuo-postural du bébé. Celui-ci était assis dans une chaise reliée à une plateforme de force et percevait des flux optiques oscillants dans son champ visuel global. Quatre groupes d’enfants ont été testés (5, 7, 9 et 13 mois) à des fréquences de 0,3 ou 0,6 hertz, avec un mouvement de la chambre de 9 ou 19 centimètres (vitesses allant de 5,4 à 21,6 centimètres par seconde). Les résultats révèlent un couplage systématique entre réponse posturale et mouvement de la chambre dès l’âge de 5 mois. Ce couplage est meilleur pour une fréquence de 0,6 hertz et une amplitude de 19 centimètres que pour un mouvement de 9 centimètres. Il faut noter que, là encore, les réponses étaient faibles chez les enfants de 5 et 7 mois et atteignaient un maximum à 9 mois.

Oscillations spontanées de la tête chez le nouveau-né

17Les résultats précédents suggèrent que le jeune enfant est capable d’utiliser sa proprioception visuelle pour maintenir son équilibre postural en réponse à des mouvements simulant des oscillations ou des déplacements linéaires de son propre corps, lorsque ces mouvements sont perçus dans son champ visuel global. Nous nous sommes alors posé la question de savoir si le nouveau-né était déjà capable d’utiliser sa vision globale pour stabiliser son équilibre postural.

18Pour tester cette hypothèse, 40 nouveau-nés (22 de sexe féminin et 18 de sexe masculin) âgés de 3 jours en moyenne ont été soumis à 4 essais contrebalancés d’une durée de 22 secondes dans deux conditions différentes : en vision ou en absence de vision. Le dispositif expérimental est le dispositif écrans graphiques présenté dans la figure 2.

19En condition de non-vision, les moniteurs sont éteints et le bébé est dans l’obscurité. Dans l’autre cas, ils sont allumés mais ne présentent aucune stimulation structurée ni aucun mouvement. Une caméra infrarouge permet de contrôler l’état comportemental des sujets durant la session expérimentale.

Figure 2 – Dispositif expérimental.

20Le système de recueil des réponses de la tête comporte deux capteurs de pression disposés orthogonalement au niveau occipital. La pression exercée par le bébé sur ces capteurs témoigne des variations de position xy du centre de gravité de la tête. Les variations de pression sont échantillonnées à 36 hertz par un convertisseur analogique numérique de 16 bits via deux capteurs électroniques de pression à membrane.

21Après un filtrage qui supprime les fréquences supérieures à 4 hertz, une description fréquentielle des oscillations de la tête a été obtenue. Les résultats de cette recherche peuvent être résumés de la façon suivante. Quelle que soit la condition de stimulation (vision/non vision), 80 % du contenu fréquentiel des oscillations spontanées de la tête sont inférieurs à 1,5 hertz. Ce résultat, qui est en accord avec les données de la littérature, montre que les oscillations spontanées de la tête du nouveau-né obéissent à la même dynamique que celles qui régulent la posture d’un adulte en position érigée sur une plate-forme de posturographie.

22La comparaison des spectres d’amplitude dans les deux conditions révèle que la présence des informations visuelles augmente la stabilité posturale : quelle que soit la fréquence d’oscillation considérée, l’amplitude spectrale est toujours significativement plus importante dans l’obscurité qu’à la lumière. Le nouveau-né de 3 jours se comporte comme l’adulte : la participation des informations visuelles à l’activité tonique des muscles de la nuque se traduit par une stabilisation posturale et une diminution de l’amplitude des oscillations spontanées. Enfin, et ce n’est pas le moindre des résultats, l’analyse spectrale, fréquence par fréquence, prouve statistiquement que l’effet stabilisateur de la vision sur la réponse posturale s’exerce exclusivement sur les basses fréquences inférieures à 0,60 hertz. Cette donnée est en accord avec les travaux effectués chez l’adulte qui démontrent que les boucles visuelles interviennent essentiellement sur les basses fréquences des oscillations spontanées du corps érigé. Ce résultat suggère l’existence d’une communauté de la dynamique posturale oscillatoire entre les oscillations de la tête du nouveau-né et les oscillations du centre de gravité du corps chez un adulte possédant une bien meilleure maîtrise du contrôle tonique de ses postures.

RÉPONSE POSTURALE À UN FLUX OPTIQUE CENTRAL OU PÉRIPHÉRIQUE

23Une controverse importante existe sur le rôle de la vision centrale vs périphérique dans le contrôle de la posture chez l’adulte. Cette controverse vient en grande partie des différentes techniques qui ont été utilisées pour étudier les réponses posturales (vection vs compensations posturales) et générer des flux optiques (taille des champs visuels stimulés, types de flux, vitesse, etc.). Il est impossible de citer ici les nombreux travaux sur ce sujet (pour exemple, voir Amblard et Carblanc, 1980 ; Straube et al., 1994). Globalement, les adultes semblent capables d’utiliser aussi bien des flux présents dans leur champ visuel central que dans leur champ visuel périphérique pour stabiliser leur posture. La vision centrale permettrait une meilleure stabilisation de la posture érigée stationnaire, alors que la vision périphérique, à l’aide des flux lamellaires, serait responsable des compensations posturales de plus grande amplitude et serait plus utilisée par le sujet en déplacement. La capacité d’utiliser des informations visuelles périphériques permettrait au sujet de libérer sa vision centrale lorsqu’il est en train de se déplacer, et d’engager sa vision centrale dans d’autres tâches requises par la locomotion, comme contourner des obstacles ou détecter si les surfaces permettent de supporter son poids (J. Gibson, 1966, 1979 ; Ε. J. Gibson et Schmuckler, 1989). La capacité d’utiliser des champs visuels distincts pour effectuer des tâches différentes est la marque d’une meilleure efficacité pour réussir une performance motrice (Schmuckler et Gibson, 1989). Or, l’efficacité est souvent perçue comme le but de tout comportement (Diedrich et Warren, 1995 ; Hoyt et Taylor, 1981 ; Riccio et Stoffregen, 1988 ; Sparrow et Newell, 1998 ; Stoffregen et al., 1999). Il est raisonnable de penser qu’un organisme sera d’autant plus compétent qu’il sera capable d’utiliser le minimum d’informations pour une performance efficace, libérant ainsi de plus grandes ressources attentionnelles pour le contrôle de l’action (voir Abernethy, 1993 ; Gibson et Pick, 2000). Ces concepts de spécificité et d’efficacité sont particulièrement importants pour comprendre le développement de la proprioception visuelle chez le nourrisson et expliquent pourquoi, comme nous l’avons observé, les enfants deviennent capables de mieux utiliser leur vision proprioceptive périphérique à partir du moment où ils deviennent locomoteurs.

Études chez les nourrissons plus âgés

24Plusieurs chercheurs ont étudié comment les jeunes enfants réagissaient à un flux optique périphérique vs central pour stabiliser leur posture. Bertenthal et Bai (1989) ont été les premiers à montrer que des enfants d’environ 14 mois, en position érigée, montraient un plus grand nombre d’oscillations et de chutes en réponse à un flux périphérique qu’à un flux central : la réponse périphérique était comparable à celle obtenue avec un flux global. Ils ont utilisé la même chambre mobile que celle décrite précédemment dans Bertenthal et al. (1997), mais ils ont bougé le mur frontal et les murs latéraux séparément pour simuler un flux central ou périphérique. Le déplacement du mur frontal représentait une stimulation d’un champ visuel partiel allant de 48 x 48 degrés à 62 x 62 degrés dans sa position la plus proche de l’enfant : les murs étaient déplacés linéaire ment sur une distance de 41 cm à une vitesse moyenne d’environ 10,2 à 20,3 centimètres par seconde (une seule direction à chaque essai). Dans la même expérience, Bertenthal et Bai (1989) ont ensuite utilisé une plate-forme de force pour mieux estimer l’amplitude des compensations posturales chez des enfants de 5, 7 et 9 mois, assis dans la même chambre mobile. Les résultats montrent un effet important de l’âge et de la condition. Les amplitudes les plus fortes ont été trouvées pour un flux global, puis pour un flux périphérique : les réponses les moins fortes correspondaient à un flux central. L’amplitude des réponses varie également en fonction de l’âge. Les auteurs ont observé une augmentation linéaire progressive de l’amplitude de la réponse entre l’âge de S mois et l’âge de 9 mois. Les enfants de S mois étaient pratiquement non répondeurs dans cette expérience, contrairement à ce que ces auteurs ont trouvé dans une autre expérience (1997) en utilisant une autre méthodologie. Ils ont en revanche observé une nette augmentation de la réponse entre 7et 9 mois, uniquement en réponse au flux périphérique. Ces auteurs ont suggéré que l’émergence de la locomotion entre 7 et 9 mois pourrait être responsable de ce gain de sensibilité dans la réponse au flux périphérique. En suivant cette idée, Higgins, Campos et Kermoian (1996) ont testé des enfants de 7, 8 et 9 mois dans une chambre mobile similaire à la précédente. Dans cette chambre, les murs et le plafond sont déplacés linéairement vers l’avant ou vers l’arrière pendant 2 secondes à chaque essai, à une vitesse de 15 centimètres par seconde, alors que le sol est statique. Les enfants sont assis à l’intérieur de la chambre mobile, dans une chaise reliée à des capteurs de pression, et le déplacement du centre de pression du corps de l’enfant est enregistré en fonction du déplacement des murs. L’analyse des corrélations entre les réponses posturales et le mouvement des murs montre que cette corrélation est significativement plus forte chez les enfants de 8 et 9 mois que chez les enfants de 7 mois. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus en testant ensuite des enfants du même âge (9 mois), mais qui avaient une expérience différente des déplacements autonomes. Un groupe d’enfants n’était pas encore locomoteur et n’avait jamais utilisé de moyen artificiel pour se déplacer de manière autonome. Un autre groupe d’enfants n’était pas non plus locomoteur mais avait pu bénéficier de l’utilisation d’un trotteur depuis au moins 4 semaines, et un dernier groupe d’enfants, toujours du même âge, était déjà locomoteur naturellement, se déplaçant en marchant à quatre pattes depuis au moins 4 semaines. Dans cette expérience, les trois groupes d’enfants ont montré une corrélation visuo-posturale identique lorsque tous les murs de la chambre bougeaient, c’est-à-dire en réponse à des flux présentés dans leur champ visuel global. Les réponses posturales du tronc sont donc disponibles chez tous les enfants qu’ils soient locomoteurs ou non. À l’inverse, les enfants qui avaient acquis l’expérience de se déplacer de manière autonome, que ce soit naturellement ou en trotteur, montraient une réponse posturale significativement supérieure à celle des enfants non locomoteurs lorsqu’on leur présentait des flux périphériques (voir figure 3). Ces résultats ont été récemment répliqués (Uchiyama, 2000). Il semble donc que seuls les enfants locomoteurs naturels ou exercés en trotteur soient capables d’utiliser leur proprioception visuelle périphérique pour ajuster leur posture, dans le contexte de cette expérience. Partant du fait que la maturation posturale du tronc semblait être identique chez tous les enfants, nous avons émis l’hypothèse que les enfants locomoteurs devaient être plus « sensibles » que les non locomoteurs aux flux visuels périphériques lamellaires (Campos et al., 2000 ; Anderson et al., 2001). En marchant à quatre pattes (ou en se déplaçant en trotteur), le bébé doit en effet regarder droit devant lui, ce que ne fait pas la plupart du temps un enfant déplacé passivement en poussette. Ce faisant, la locomotion active devrait soumettre l’enfant à une forte expérience de flux lamellaires latéraux. Nous pensons que cette expérience contextuelle le sensibiliserait à répondre à ce type de flux, même présent dans une portion seulement de son champ visuel périphérique, et même si le reste de son champ visuel semble statique. Ainsi, l’expérience de la locomotion serait associée à une recalibration du couplage visuo-postural chez les jeunes enfants. Les enfants locomoteurs auraient acquis la possibilité d’utiliser des flux optiques plus restreints, présents seulement dans une partie de leur champ visuel périphérique, pour ajuster leur équilibre postural, alors que les enfants non locomoteurs auraient besoin de larges patterns de flux optique pour contrôler leur posture dans leur environnement naturel.

Figure 3 – Réponse posturale d’enfants de 9 mois aux mouvements d’une chambre mobile selon leur statut locomoteur : corrélation des mouvements du tronc et des mouvements des murs en fonction de la localisation du flux optique (J. J. Campos, D. I. Anderson, M. A. Barbu-Roth, E. M. Hubbard, M.J. Hertenstein et D Witherington, 2000, Infancy, I, 149-219.© 2000 by Lawrence Erlbaum Associates, Inc. Copie avec permission).

Études chez les nouveau-nés

25Les études précédentes suggèrent que l’avènement de la locomotion entraînerait une plus grande utilisation des flux optiques périphériques pour le contrôle de la posture. Ces résultats n’impliquent pas, cependant, que les bébés ne soient pas capables d’utiliser ce type d’information avant l’avènement de la locomotion. Bien au contraire, Jouen et ses collègues (voir Jouen, 1988, 1990 ; Jouen et al., 2000) ont montré que, dès la naissance, les nouveau-nés sont capables d’ajuster leurs mouvements à des illusions visuelles de déplacement, présentées dans une portion seulement de leur champ périphérique, à condition de placer l’enfant dans un environnement optimal de perception visuelle pour son organisme encore peu mature. Ces enfants ont été ainsi assis, dans le noir, en position légèrement inclinée vers l’arrière, la tête entre deux écrans d’ordinateurs de 35 centimètres séparés entre eux par seulement 31 centimètres : chaque écran se trouve donc à une distance d’environ 8 centimètres de la tête de l’enfant. Ce protocole a permis de stimuler un champ périphérique d’environ 56 degrés avec un maximum de contraste (le pattern de stimulation visible sur les écrans était constitué de tâches noires de 23 centimètres de large sur 18 centimètres de haut distribuées au hasard sur un fond blanc). À chaque essai, le pattern se déplaçait d’avant en arrière pendant 8 secondes sur chacun des écrans, simulant un déplacement de l’enfant vers l’avant. Plusieurs vitesses ont été testées de 10 centimètres par seconde à 120 centimètres par seconde. La réponse posturale de la tête de l’enfant a été enregistrée (60 hertz) par des capteurs de pression reliés à des coussins d’air placés sous la tête. Les résultats montrent clairement que la réponse posturale est linéairement corrélée à la vitesse de déplacement des flux optiques générés sur les écrans d’ordinateurs, et similaire aux réponses des adultes. Cependant, les nouveau-nés ne répondent pas à des flux simulant un déplacement de l’enfant vers l’arrière.

Résumé et interprétation des résultats

26Comment interpréter les résultats obtenus chez les nouveau-nés et ceux obtenus plus tard chez les enfants locomoteurs ? Il semble, en effet, que, dès la naissance, les nouveau-nés soient capables d’utiliser des flux périphériques pour ajuster leur posture. Ces résultats correspondent à notre avis à ce que Haith (1993) et Campos et al. (2000) ont appelé le « principe d’accomplissement partiel », selon lequel des compétences peuvent être mises en évidence dans un contexte spécifique et ne pas pour autant être utilisées de manière complètement fonctionnelle dans un autre contexte, en particulier dans le contexte écologique où l’enfant se développe. L’idée qu’il existe de nombreux précurseurs à l’émergence d’une fonction mature est compatible également avec les théories contemporaines du développement qui proposent qu’un comportement donné à un moment donné de la vie soit le reflet de plusieurs composantes rassemblées lors d’une tâche et d’un contexte particuliers (Thelen et Smith, 1994 ; Thelen et Ulrich, 1991 ;Turvey et Fitzpatrick, 1993). A l’extrême limite, il serait donc très difficile de dater l’acquisition d’une compétence par un jeune enfant car l’expression du comportement correspondant serait entière ment dépendante du contexte (Thelen et Smith, 1994). Un bon exemple de cette situation est la marche automatique du nourrisson sur un tapis roulant. Lorsqu’il est maintenu en position érigée en contact avec un tapis roulant à vitesse lente, un nourrisson de plusieurs mois est en effet capable de « marcher » avec des caractéristiques tout à fait similaires à celles qui sont observées dans la locomotion mature (Thelen et Ulrich, 1991 ; Thelen et Cooke, 1987 ; Thelen, Bril et Breniere, 1992). La marche automatique sur tapis roulant n’est cependant pas la locomotion mature. Elle est probablement un précurseur de ce que sera, plus tard, la locomotion mature.

27De même, nous pensons que la proprioception visuelle périphérique observée chez les nouveau-nés est une compétence potentielle, qui ne peut s’exprimer que si le nouveau-né est placé dans un « contexte de support » particulier. En l’occurrence, pour utiliser sa proprioception visuelle périphérique, le nouveau-né ne doit pas avoir à différencier une petite partie de flux périphérique se déplaçant dans un cadre de référence statique, comme c’est le cas dans une chambre mobile. Il faut, au contraire, que le flux périphérique soit très visible et contrasté dans le cadre d’une pièce noire. La réponse aux flux périphériques dans un tel contexte est similaire, pour nous, à la marche « mature » du nourrisson sur un tapis roulant. La question n’est donc pas de savoir à partir de quel âge une compétence particulière émerge, mais quels sont les facteurs qui régissent cette compétence à la naissance et tout au long du développement.

Quel est le rôle de l’avènement de la locomotion sur la proprioception visuelle périphérique ?

28Chez le jeune enfant, le couplage entre vision et posture suit des transitions importantes au moment de l’acquisition du contrôle de la tête, du passage à la position assise avec le contrôle du tronc, de l’émergence de la marche à quatre pattes, puis de la marche érigée vers un an, et même entre les âges de 4 à 6 ans où l’enfant apprend à intégrer et à repérer différentes sources d’information pour contrôler sa posture (voir Higgins et al. 1996 ; Sveistrup et Woollacott, 1996). Ces transitions suggèrent qu’à chaque fois que les composants des systèmes perceptifs et moteurs changent, il est nécessaire qu’il y ait une réorganisation de la calibration de ces différents systèmes. L’expérience apparaît comme cruciale pour orchestrer de tels processus. Le rôle de l’expérience locomotrice sur le couplage visuo-postural est, à notre connaissance, le mieux documenté à nos jours (Berthental et Bai, 1989 ; Higgins et al. 1996 ; Uchiyama, 2000). Comment l’expérience de la locomotion peut-elle aider à réorganiser le couplage visuo-postural ?

29La première réponse à cette question correspond à la demande exercée par l’émergence de la locomotion sur le système visuo-postural. La locomotion va en effet modifier profondément l’utilisation de l’équilibre postural et de la vision. En commençant à marcher à quatre pattes, un bébé doit non seulement apprendre à maintenir un nouvel équilibre, parfois périlleux, mais il doit aussi orienter son système visuel sur de nouvelles tâches comme repérer des obstacles, déterminer la solidité de la surface sur laquelle il doit s’engager et rentabiliser sa proprioception visuelle pour être informé, au mieux, des propriétés spécifiques à son déplacement linéaire.

30C’est là qu’intervient la notion d’efficacité des systèmes. Pour être efficace lorsqu’il se déplace, l’enfant doit apprendre à utiliser son couplage visuo-postural avec un maximum de rendement. A cause du poids de sa tête et de sa difficulté à coordonner les mouvements de ses jambes, bras et nuque, l’enfant qui commence à marcher à quatre pattes a tendance à regarder toujours en direction du sol ou dans la direction de sa destination lorsqu’il se déplace (la destination est souvent une cible placée sur le sol). S’ils sont distraits par un événement quelconque pendant leur déplacement, les enfants arrêtent généralement de marcher et s’assoient pour observer l’événement (Higgins, 1993). Ce faisant, les locomoteurs débutants sont constamment exposés à un pattern de flux optiques spécifiques durant la locomotion (voir figure 1) : un flux radial dans leur champ visuel central et des flux lamellaires en vision périphérique. Nous faisons l’hypothèse selon laquelle cette exposition provoquerait, chez ces enfants, une « fonctionnalisation » accrue de l’utilisation des flux lamellaires périphériques pour ajuster leur posture en situation de locomotion. Cette sensibilisation périphérique permettrait de libérer le champ visuel central, occupé à détecter les repères, obstacles et surfaces nécessaires au déplacement. Cette différenciation de la proprioception visuelle par l’expérience de la locomotion correspondrait à la notion « d’éducation attentionnelle » proposée par J.J. Gibson (1966) ou à l’« optimisation de l’attention » proposée par E.J. Gibson (1969), suggérant un mécanisme par lequel le développement locomoteur contribuerait au développement d’une utilisation optimale des flux optiques périphériques. Au contraire de l’enfant locomoteur, celui qui n’est pas encore locomoteur ne serait pas obligé de regarder devant lui lorsqu’il est transporté passivement dans son environnement. La probabilité d’être exposé à des flux lamellaires dans son champ périphérique serait donc faible : sa tête bougeant dans toutes les directions, il serait au contraire exposé à une famille de flux optiques globaux et variables. De plus, l’enfant non locomoteur n’a pas besoin d’analyser des informations sur la surface ou les obstacles de son environnement quand il est transporté passivement : il n’a donc pas besoin de libérer sa vision centrale et de différencier différents types de flux optiques pour garder son équilibre. En accord avec Stoffregen, Schmuckler et E.J. Gibson (1987), nous pensons, qu’avant l’émergence de la locomotion, les enfants seraient sensibles et répondraient au mouvement de n’importe quel champ optique large, central ou périphérique, et que la différenciation de régions délimitées de flux optiques apparaîtrait avec l’apprentissage de la locomotion.

CONCLUSION

31Dans ce chapitre, nous avons résumé les recherches sur le développement de la proprioception visuelle au cours de la première année de l’enfant. Il est clair que, dès la naissance, malgré son immaturité visuelle et posturale, le nouveau-né est capable d’ajuster la posture de sa tête en fonction des flux optiques qu’il perçoit dans son environnement. Cette proprioception visuelle semble cependant limitée, car elle nécessite que l’attention de l’enfant soit spécifiquement dirigée vers les scènes visuelles en déplacement. Dans ces conditions, il semble peu probable que, dans son environnement naturel, le nouveau-né soit capable d’extraire des informations visuelles proprioceptives, présentes dans une partie seulement de son champ visuel, en particulier périphérique. Cette capacité est cependant essentielle pour permettre à l’individu de libérer son champ visuel central afin de détecter les obstacles et les surfaces qu’il peut rencontrer lors de ses déplacements, et d’utiliser son champ visuel périphérique pour ajuster sa posture. Il faut attendre l’avènement de la locomotion active pour qu’une telle compétence émerge et que le jeune enfant apprenne à mieux utiliser sa proprioception visuelle périphérique dans son environnement quotidien.

32Les recherches sur la proprioception visuelle chez le nourrisson illustrent bien comment l’étude d’un développement ne se résume pas à analyser à partir de quel âge une compétence existe, mais plutôt quels sont les facteurs qui favorisent son expression dans un contexte donné. Il reste à déterminer comment des facteurs tels que le contexte et l’expérience jouent un rôle dans le développement de la proprioception visuelle. Nous avons présenté un scénario possible pour expliquer comment l’émergence de la locomotion active peut amener les enfants à noter et fonctionnaliser les flux optiques périphériques lamellaires pour contrôler leur posture, mais de nombreuses questions restent ouvertes. Par exemple, d’autres acquisitions posturales, comme celle de la position assise ou celle associée avec le saut, pourraient-elles être également à l’origine d’une recalibration du couplage visuo-postural, comme l’a suggéré Schmuckler (1997) ? Une recalibration est-elle spécifique du contexte de son apprentissage ou peut-elle s’étendre à d’autres contextes ? Une modification du couplage visuo-postural peut-elle induire des conséquences dans d’autres domaines ? Clairement, ces questions ouvrent le champ à de nombreuses recherches dans le futur. Les réponses à de telles questions devraient améliorer le diagnostic des causes de certains retards de la posture et de la locomotion chez le jeune enfant. Ces futures recherches devraient également nous permettre de mettre en place des rééducations précoces et efficaces qui tiennent compte des relations étroites qui existent entre développement postural et développement proprioceptif visuel.

33La préparation de ce chapitre a bénéficié du soutien du Ministère de la recherche, du CNRS, et du financement du Research Infrastructure in Minority Institutions Award from the National Center for Research Resources with funding from the Office of Research on Minority Health, NIH grant #5 P20 RR11805 in addition to NICHD grants HD-36795 and HD-39925 and NSF grants SBR-9116151 and BCS-0002001.

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Uchiyama, I. 2000, July. Emotional Responses in the Moving Room as a Function of Locomotor Experience. Paper presented at the meetings of the International Society for the Study of Behavioral Development. Beijing, China.

Table des illustrations

Légende Figure 1 – Structure des flux optiques perçus par un sujet qui se déplace linéairement vers l’avant et regarde droit devant lui : A) flux radial en expansion en vision centrale et B) flux lamellaire en vision périphérique (J.J. Campos, D.I.Anderson, M.A. Barbu-Roth, E.M. Hubbard, M.J. Hertenstein et DWitherington, 2000, Infancy, 1, 149-219. © 2000 by Lawrence Erlbaum Associates, Inc. Copie avec permission).
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Légende Figure 2 – Dispositif expérimental.
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Légende Figure 3 – Réponse posturale d’enfants de 9 mois aux mouvements d’une chambre mobile selon leur statut locomoteur : corrélation des mouvements du tronc et des mouvements des murs en fonction de la localisation du flux optique (J. J. Campos, D. I. Anderson, M. A. Barbu-Roth, E. M. Hubbard, M.J. Hertenstein et D Witherington, 2000, Infancy, I, 149-219.© 2000 by Lawrence Erlbaum Associates, Inc. Copie avec permission).
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