À Coimbra, une découverte révèle comment le cerveau construit nos gestes

C'est depuis le Portugal, au sein du ProAction Lab de l'Université de Coimbra, qu'une découverte majeure vient éclairer l'un des mystères les plus quotidiens du corps humain : la façon dont nous manipulons les objets. En collaboration avec l'Université Carnegie Mellon, une équipe de chercheurs met en évidence un principe fondamental : le cerveau assemble nos gestes comme un langage, à partir d'un nombre limité d'éléments de base.

Ce travail ¹, mené notamment par la chercheuse Leyla Caglar et le neuroscientifique Jorge Almeida, ouvre des perspectives qui dépassent largement la recherche académique. Il pourrait transformer la robotique, inspirer les futures générations de modèles d’IA, améliorer les interfaces cerveau-machine et éclairer certains troubles neurologiques.Mais surtout, il propose une lecture nouvelle de nos gestes les plus simples, en révélant leur architecture cachée.

Un centre de commande discret, niché près de l’oreille

Au cœur de cette organisation se trouve une région cérébrale spécifique : le gyrus supramarginal, situé dans le lobe pariétal inférieur gauche, à proximité de l'oreille. Déjà identifié comme un acteur clé dans la planification des actions, il apparaît désormais comme un véritable centre d'assemblage des mouvements dirigés vers les objets.

Grâce à des techniques avancées de modélisation à partir d’imagerie cérébrale (IRM fonctionnelle), les chercheurs ont observé que cette zone ne code pas chaque geste individuellement. Elle combine plutôt des configurations de mouvements plus simples pour produire des actions complexes, adaptées à chaque situation.

Autrement dit, lorsque nous utilisons un objet, notre cerveau ne «  recalcule » pas chaque mouvement. Il mobilise des structures préexistantes, optimisées au fil de l'évolution et de l'apprentissage. Cette organisation permet une exécution rapide, fluide et économe en ressources cognitives.

Des « synergies cinématiques » comme alphabet du mouvement

Les scientifiques désignent ces unités fondamentales sous le nom de synergies cinématiques. Il s’agit de combinaisons coordonnées de mouvements des doigts, de la main, du poignet et du bras, qui forment des motifs réutilisables.

Un exemple concret permet de mieux comprendre : la posture adoptée pour manipuler des ciseaux est très proche de celle utilisée avec une pince. En revanche, deux objets pouvant servir à une même tâche, comme un cutter et des ciseaux, exigent des prises en main différentes. Le cerveau classe donc les actions non pas selon leur finalité, mais selon la structure du geste lui-même.

Ce fonctionnement explique pourquoi certaines manipulations nous paraissent intuitives, même avec des objets nouveaux. Le cerveau reconnaît des « formes de gestes » qu'il sait déjà produire, et les adapte en temps réel.

Un processus automatique, hors de notre conscience

L’un des aspects les plus fascinants de cette découverte réside dans son caractère invisible. Lorsque nous saisissons un objet, nous n’avons pas conscience de décomposer le geste en éléments simples. Tout se déroule en arrière-plan, sans effort apparent.

Ce phénomène rappelle le fonctionnement du langage. Un locuteur natif n’analyse pas les phonèmes lorsqu’il parle : il combine naturellement des sons pour former des mots. De la même manière, le cerveau assemble des synergies motrices pour produire des actions cohérentes, sans passer par une réflexion consciente.

Cette automatisation constitue un avantage majeur. Elle permet de libérer l’attention pour d’autres tâches, tout en garantissant une grande précision dans l’exécution des gestes.

Des implications majeures pour la technologie et la médecine

Au-delà de la compréhension fondamentale du cerveau, ces résultats ouvrent des perspectives concrètes. Dans le domaine des interfaces cerveau-machine, ils pourraient permettre de concevoir des systèmes capables de traduire directement l'activité cérébrale en actions mécaniques.

En identifiant les synergies motrices au niveau neuronal, il devient envisageable de développer des prothèses contrôlées de manière plus naturelle. L’utilisateur ne commanderait plus chaque mouvement individuellement, mais activerait des schémas complets, proches de ceux utilisés par le cerveau.

La robotique pourrait également bénéficier de cette approche. Plutôt que de programmer chaque geste de manière détaillée, les machines pourraient s'appuyer sur des modèles combinatoires inspirés du cerveau humain, gagnant ainsi en efficacité et en adaptabilité.

Enfin, ces travaux apportent un éclairage nouveau sur certains troubles neurologiques, comme l'apraxie. Dans cette condition, les patients reconnaissent les objets mais ne parviennent plus à les utiliser correctement. La cause pourrait résider dans une altération de la capacité à assembler les synergies motrices, de la même manière qu'un trouble du langage empêche de former des mots cohérents.

En révélant ce langage du geste, les chercheurs de Coimbra et leurs partenaires franchissent une étape importante dans la compréhension de l'organisation cérébrale. Une avancée qui confirme le rôle du Portugal dans la recherche neuroscientifique de pointe et rapproche un peu plus la science de la reproduction artificielle de l'intelligence motrice humaine.