Organisation du Cortex Moteur

Les élèves de Terminale retiennent mieux l’organisation du cortex moteur quand ils manipulent physiquement ou visuellement les données. Construire l’homonculus ensemble ou analyser des IRMf donne du sens aux proportions inhabituelles du schéma moteur.

• Terminale
• SVT Terminale : Comprendre le Vivant et la Planète
• 4 activités
• 20 min–40 min

Objectifs d’apprentissage

1. Identifier les aires corticales spécifiques impliquées dans la planification et l'exécution motrice à partir d'images d'IRMf.
2. Analyser la relation entre la surface corticale allouée à une partie du corps dans le cortex moteur primaire et la précision du contrôle moteur.
3. Expliquer le rôle fonctionnel distinct des aires prémotrices et de l'aire motrice supplémentaire dans la préparation d'une séquence de mouvements.
4. Démontrer la somatotopie du cortex moteur primaire en associant des régions spécifiques à des mouvements musculaires ciblés.

Galerie marchande

⏱ 40 min·Petits groupes

Cartographie collaborative : Construire l'homonculus moteur

Les groupes reçoivent des données de stimulation corticale (localisation, mouvement obtenu, seuil de stimulation). Ils reportent ces données sur un schéma du cortex et construisent progressivement l'homonculus moteur. Ils comparent ensuite leur résultat à celui de Penfield et discutent des proportions inhabituelles.

Préparation et détails

Expliquez l'organisation somatotopique du cortex moteur primaire.

Conseil de facilitation: Pendant la construction collaborative de l’homonculus, circulez pour recentrer les groupes sur la taille des zones plutôt que sur la taille des muscles.

Setup: Espace mural dégagé ou tables disposées en périphérie de la salle

Materials: Papier grand format ou panneaux d'affichage, Feutres et marqueurs, Post-it pour les retours critiques

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Galerie marchande

⏱ 35 min·Binômes

Analyse d'IRMf : Quelles aires pour quel mouvement ?

Les élèves reçoivent des images d'IRMf montrant les activations cérébrales lors de mouvements simples (serrer le poing) et complexes (jouer du piano). En binôme, ils identifient les aires activées et formulent des hypothèses sur le rôle des aires prémotrices dans la planification des séquences motrices.

Préparation et détails

Analysez comment le cerveau planifie et exécute un mouvement complexe.

Conseil de facilitation: Lors de l’analyse d’IRMf, demandez aux élèves de comparer les images avant/après mouvement pour repérer l’activation corticale.

Setup: Espace mural dégagé ou tables disposées en périphérie de la salle

Materials: Papier grand format ou panneaux d'affichage, Feutres et marqueurs, Post-it pour les retours critiques

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: Pourquoi la main occupe-t-elle tant de cortex ?

Individuellement, les élèves formulent une hypothèse expliquant pourquoi la main et la face occupent une surface corticale disproportionnée par rapport au tronc. En binôme, ils confrontent leurs idées et les relient à la densité de l'innervation motrice et à la finesse des mouvements réalisés.

Préparation et détails

Démontrez le rôle des aires prémotrices et supplémentaires dans la préparation du mouvement.

Conseil de facilitation: Pour le Think-Pair-Share, limitez le temps de réflexion individuelle à 2 minutes pour éviter les digressions.

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Étude de cas

⏱ 40 min·Petits groupes

Étude de cas: Lésions corticales et déficits moteurs

Chaque groupe étudie un cas clinique de patient ayant subi un AVC affectant une zone précise du cortex moteur. Ils localisent la lésion sur l'homonculus, prédisent les déficits moteurs attendus et les comparent aux symptômes décrits dans le dossier.

Préparation et détails

Expliquez l'organisation somatotopique du cortex moteur primaire.

Conseil de facilitation: Lors de l’étude de cas, fournissez des coupes anatomiques en couleurs pour aider à localiser la lésion.

Setup: Groupes de travail en îlots avec dossiers documentaires

Materials: Dossier d'étude de cas (3 à 5 pages), Grille d'analyse méthodologique, Support de présentation des conclusions

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Prise de décision
• Autogestion

Enseigner ce sujet

Commencez par un dessin au tableau du cortex moteur avec un bonhomme de proportions réalistes. Évitez de parler trop vite de l’homonculus de Penfield : faites-le construire par les élèves avec des autocollants pour que la disproportion devienne évidente. Utilisez des exemples concrets (piano, chirurgie) pour ancrer la notion de contrôle fin. Terminez par une carte mentale collective pour relier aires primaires, prémotrices et motrices supplémentaires.

À quoi s’attendre

En fin de séquence, les élèves expliquent la cartographie somatotopique, justifient la disproportion des zones motrices et prédisent les conséquences d’une lésion corticale sur les mouvements. Leur travail montre une compréhension active des voies motrices et des aires associées.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Pendant l’étude de cas sur les lésions corticales, certains élèves pensent que chaque hémisphère contrôle le même côté du corps.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Lors de l’analyse des images d’AVC, demandez aux élèves de tracer au feutre la ligne médiane du corps sur leur schéma et de colorier le côté controlatéral à la lésion pour visualiser le croisement des voies motrices.

Idée reçue courante

Pendant la construction de l’homonculus, des élèves associent la taille des zones à la taille des muscles.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Pendant la mise en commun de l’homonculus, faites mesurer la surface occupée par la main et la jambe sur le schéma mural, puis comparez avec un muscle de même volume pour montrer la disproportion liée à la finesse du contrôle.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Après l’activité 'Cartographie collaborative', distribuez une image simplifiée du cortex moteur avec des zones A, B, C, D. Les élèves répondent par écrit : 'Quelle zone correspond au contrôle de la main ? Pourquoi cette zone est-elle si grande ?' pour vérifier leur compréhension de la somatotopie.

Question de discussion

Pendant l’activité 'Think-Pair-Share', lancez la discussion avec la question : 'Pourquoi la marche, souvent considérée comme un mouvement simple, occupe-t-elle une zone corticale plus grande que celle du tronc ?' Les élèves débattent en s’appuyant sur les arguments de finesse motrice et de coordination.

Billet de sortie

Après l’activité 'Analyse d’IRMf', distribuez des cartes avec des mouvements (saisir une tasse, cligner des yeux, courir). Les élèves associent chaque mouvement à une aire corticale et justifient leur choix en une phrase pour valider leur compréhension des rôles des différentes aires.

Extensions et étayage

• Challenge : Proposez aux élèves de dessiner leur propre homonculus en ajoutant une colonne 'Activités quotidiennes' qui justifie la taille des zones.
• Scaffolding : Distribuez une grille vierge avec des cases à remplir (muscle, zone corticale, type de contrôle) pour les élèves qui bloquent sur la construction.
• Deeper exploration : Montrez une vidéo d’une opération neurochirurgicale du cortex moteur et demandez aux élèves d’identifier les zones stimulées en temps réel.

Vocabulaire clé

Cortex moteur primaire	La région du cortex cérébral située dans le lobe frontal, responsable de l'exécution des mouvements volontaires. Il contient une représentation somatotopique du corps.
Somatotopie	L'organisation du système nerveux où les zones adjacentes du cortex correspondent à des régions corporelles adjacentes. Dans le cortex moteur, la surface allouée dépend de la dextérité du mouvement.
Homonculus moteur	Une représentation schématique du corps humain projetée sur le cortex moteur primaire, illustrant la proportion de cortex dédiée à chaque partie du corps en fonction de la finesse du contrôle moteur.
Aire prémotrice	Une région du cortex frontal située en avant du cortex moteur primaire, impliquée dans la planification des mouvements, l'apprentissage moteur et la coordination des mouvements guidés par des stimuli externes.
Aire motrice supplémentaire	Située sur la face médiale du lobe frontal, cette aire est cruciale pour la planification et la séquence des mouvements, particulièrement ceux qui sont auto-initiés ou basés sur des intentions internes.