Fonctions Exécutives - Cours 10 - BCN PDF

Cours 10 : BCN Fonc/ons exécu/ves I. Fonc'ons exécu'ves = habilités qui permet aux sujets de s’engager dans des comportements orientés vers un but. Recouvrent différents processus : inhibi%on, ini%a%on, planifica%on, flexibilité cogni%ve, mise à jour… Po...

Cours 10 : BCN Fonc/ons exécu/ves I. Fonc'ons exécu'ves = habilités qui permet aux sujets de s’engager dans des comportements orientés vers un but. Recouvrent différents processus : inhibi%on, ini%a%on, planifica%on, flexibilité cogni%ve, mise à jour… Pour étudier les bases des FE, certains auteurs se basent sur des modèles qui réduisent les FE à certaines habilités (ex : modèle de Miyake). Historiquement les auteurs considéraient que les FE étaient sous-tendus par les lobes frontaux à Beaucoup de travaux décrivent déficits chez paHents avec lésions frontales (Burgess & Shallice, 1996) : Dans leur étude on retrouve un groupe contrôle et 3 groupes de paHents : lésions postérieures, lésions antérieures (il y a du frontal mais il peut y avoir une extension vers régions pariétales) et lésions frontales bilatérales. Les parHcipants passaient le test du Hayling et sont évalués sur le temps de latence dans la réponse. ð Conclusion des auteurs : les paHents qui présentent lésions antérieures et bi-frontales ont des capacités exécu/ves diminuées d’un pdv de l’ini/a/on et de l’inhibi/on car ils meWent plus de temps à réaliser les deux tâches par rapport aux groupes contrôle Pour les erreurs commises on retrouve le même paBern de résultats à les paHents avec lésions antérieurs et bi frontales font plus d’erreurs. De plus, comme pour le temps, le groupe de paHent avec lésion bi-frontale a une difficulté plus sévère. ð Étude en faveur du fait que FE sont sous-tendues par les lobes frontaux Remise en quesHon de ceWe hypothèse à Stuss (2011) propose différents contre-arguments contre l’idée que les lobes frontaux sous-tendent les FE. La liWérature classique se base essenHellement sur des corréla/ons anatomiques et notamment des études clinicopathologiques avec des paHents présentant : - Des déficits cogni/fs au-delà des FE - Des lésions mal localisées et s’étendant au-delà des lobes frontaux ABeinte des FE chez des paHents avec des lésion non-frontale Étude de Vilkki et al., 2002 à pa$ent avec lésion antérieure droite, antérieure gauche, postérieure droit, postérieur gauche. Il compare les performances entre lésion antérieur vs postérieur : dans ce:e étude ils ont u$lisé plus spécifiquement une double tâche. On retrouve deux types de double tâche : fluence li:érale accompagné d’une autre tâche (dessin ou fluence visuelle). Quand on compare ceux avec régions frontales et non frontales on n’observe pas de différence. PaHents avec lésion frontale sans aBeinte des FE Andrés & Van der Linden (2002) : pas de différences significaHves entre un groupe avec lésions frontales et un groupe contrôle apparier.  Études en neuroimagerie chez le sujet sain montrant des ac/va/ons dans des régions frontales et non-frontales lors de tâches meWant en jeu l’un ou l’autre processus exécuHfs. Berman et al., 1995 : Ils ont u$lisé le test du Wisconsin qui met en jeu la capacité à élaborer des règles et les capacités de flexibilité mentale. On retrouve des ac$ons dans les régions frontales mais aussi dans des régions non-frontales (ac$va$on pariétale et occipitale). Lobes frontaux étendus et connec/vité importante avec régions non- frontales Hoffmann (2013) : décrit les lobes frontaux et leurs connecHvités avec le reste. Dans ce papier on retrouve la représentaHon des différents faisceaux de fibres qui relient les différentes régions cérébrales et notamment faisceau de fibre qui connectent lobe frontal avec d’autres régions cérébrales. Donc les FE sont probablement sous-tendues par d’autres régions que le lobe frontal. Hoffmann décrit 7 réseaux sous-cor/co frontaux qui partagent la même base anatomique passant par préfrontale, striatum, globus pallidus et thalamus. A parHr de ceWe base les 7 réseaux sous-corHcaux sont connectés avec des régions en dehors de ces réseaux (e.g. lobes pariétal et temporal). ð Les FE seraient sous-tendus par un réseau cor/co sous-cor/co frontal. Catani (2019) : montre la même chose en disHnguant les interacHons intra lobaire des interacHon inter lobaires. II. Données à par'r de tâches spécifiques FE = différents processus évalués par différentes épreuves à Substrats cérébraux communs et spécifiques à 3 processus évalués (Flexibilité / InhibiHon / Mise à jour) par plusieurs épreuves chacun : Une grande parHe de ceWe liWérature se repose sur une disHncHon des FE à parHr du modèle de Miyake. à Chaque processus = 1 paBern d’ac/vité cérébrale à Ainsi que des ac/va/ons communes aux 3 processus L’étude de ColleWe et al. (2005) s’aWache aux processus de mise à jour. Ils ont uHlisé une tâche de mise à jour de mots qui ressemble aux tâches de n-back : présentaHon de mots faisant parHe d’une certaine catégorie sémanHque. A la fin de la série le paHent doit donner le dernier exemplaire des 4 catégories sémanHques. ð AcHvaHon bilatérale dans les régions frontales (cortex fronto-polaire, gyrus frontal moyen, sillon frontal supérieur, cortex orbitofrontal…), pariétales (sillon intra pariétal notamment) et le cervelet. Processus de flexibilité ð Régions pariétales, notamment le gyrus supramarginal droit, le cortex pariétal supérieur gauche et le sillon intrapariétal droit Processus d’inhibi/on ð Régions pariétales et frontales (notamment le gyrus frontal moyen) Substrats cérébraux communs aux 3 processus ð Régions pariétales (sillon intrapariétal droit et gyrus pariétal supérieur gauche) + régions frontales (gyrus frontal moyen et inférieur gauche) Hypothèse d’un réseau commun d’ac/va/ons lors de tâches impliquant l’un ou l’autre des processus exécuHfs : Superordinate cogni/ve control network Ce réseau vient meWre en jeu des régions frontales et pariétales, le cortex cingulaire et le cervelet. Niendam et al. (2012) mènent une méta-analyse uHlisant la technique de Ac%va%on likelihood es%ma%on qui permet de meWre en commun des données de neuroimagerie de différentes études. Leurs données portent sur praHquement 3 000 paHents et ils ont exploré de nombreux modèle cogniHf (flexibilité, inhibiHon, mdt, iniHaHon, planificaHon et vigilance). AcHvaHons principales : Cortex préfrontal et médiale (bilatéralement) Cortex cingulaire antérieur (BA 32) Régions pariétales (BA 40 ; BA 7) + des acHvaHons occipitales et temporales (+ le traitement des sHmuli verbaux et audiHfs que les FE à proprement parlé) et sous-cor/cale (e.g. thalamus, putamen) et le cervelet. Ils ont également extrait des analyses domaines spécifiques. Les différentes couleurs correspondent à différentes habilités exécuHves : en vert inhibiHon, bleu flexibilité, jaune iniHaHon et rouge pour mdt. Pour conclure… ð Différents processus exécu/fs dépendant d’un réseau fronto-pariétal, dont un ensemble restreint de régions consHtue un « superdorinate cogniHve control network » commun à l’ensemble des tâches ð Existence d’une certaine spécificité propre à chaque processus ð Les caractérisHques non exécu/ves des tâches modulent les régions cérébrales exactes impliquées III. Données de morphométrie = données par rapport aux performances en FE de sujets sains et le volume cérébrale et épaisseur corHcale des régions cérébrales Yuan & Raz (2014) : méta-analyse Inclusion de 33 études Sujet adulte sain (20-80 ans et plus) Différents processus / épreuves exécu0fs (e.g. WCST, TMT…) Volume et épaisseur cor0cale du cortex préfrontal ð Associa/on posi/ve modérée entre les épreuves exécu/ves et le volume du cortex préfrontal, en parHculier plus fortement pour le WCST ð Associa/on posi/ve (faible mais significaHve) entre les performances exécu/ves et l’épaisseur cor/cale du cortex préfrontal Weise et al. 2019 3 processus exécu+fs évalués à Flexibilité / Inhibi.on / Mémoire de travail IRM structurelle à Voxel-Based Morphometry (VBM) à Épaisseur cor.cale  Jeunes adultes sains List SorHng Working Memory Test à MdT ð Pas d’associa/ons significa/ves entre performance et volume / épaisseur corHcale Dimensional Change Card Sort test à Flexibilité ð AssociaHon néga/ve entre performance et volume et épaisseur corHcale dans certaines régions cérébrales (e.g. cortex préfrontal médian, gyrus précentral et parahippocampique, thalamus, ganglions de la base et insula bilatérale) : meilleures sont les performances, plus faibles sont le volume et l’épaisseur corHcale dans ces régions Flanker Inhibitory Control and AWenHon Test à Inhibi/on ð AssociaHon néga/ve entre performance et volume dans certaines régions cérébrales (e.g. cortex préfrontal médian bilatéral, gyrus postcentral gauche, précunéus bilatérale et gyrus parahippocampique gauche) Flexibilité et inhibi/on ð Chevauchement important des associaHons néga/ves entre performance et volume à Cortex préfrontal médian, cortex insulaire, régions centrales/précentrales, structures sous- cor%cales Globalement, notamment au niveau du chevauchement InhibiHon/Flexibilité, les régions cérébrales mises en avant sont similaires au réseau superordonné du contrôle cogni/f (Superordinate cogni%ve control network). Associa%ons néga%ves ? Hypothèse sur l’âge de l’échanHllon (i.e. maturaHon cérébrale) BeWcher et al., 2016 Travaux basés sur les FE selon le modèle de Miyake (2000) à Flexibilité (Shiving) / Inhibi/on / Mise à jour (UpdaHng) Neuroimagerie à Structure à Diffusion (microstructure des faisceaux de substance blanche et leur connecHvité) Chez sujet âgé sain ð Toutes les régions et le volume de toutes ces régions expliqueraient les FE Ils ont refait l’analyse en s’aWachant à la régression dans l’autre sens à variable de performance comme dépendante et région comme VI. ð Certaines régions ressortent : le lobe temporal, pour inhibiHon le lobe occipital et pour la vitesse de traitement de l’informaHon temporal et occipital à InaWendu, ne correspond pas au Superordinate cogniHve control network. ð Conclusion des auteurs : en fonc/on de la popula/on, il n’est pas forcément per/nent d’étudier certains facteurs. Ici chez PA, la substance grise est plus affectée que la substance blanche pouvant expliquer les résultats étonnants. Quid des connec'ons fonc'onnelles ? A parHr des données montrant les régions cérébrales acHvées lors des tâches exécuHves, différents réseaux fonc/onnels ont été proposés à Réseau fronto-pariétal, réseau cingulo-operculaire, réseau de salience, réseaux aWenHonnels dorsal et ventral… Seeley et al. (2007) : mise en évidence d’un réseau de contrôle exécu/f (impliquant le cortex frontal dorsolatérale, le cortex pariétal et des structures sous-corHcales) à # réseau de salience (= réseau qui s’acHve lorsque l’on a une informaHon qui ressort des autres) Thams et al. (2023) ont mis en évidence des corréla/ons posi/ves entre les performances en mise à jour et la connec/vité fonc/onnelle entre le cortex préfrontal dorsolatéral, les régions fronto- pariétales, l’hippocampe et le gyrus angulaire à gauche. IV. Fonc'ons exécu'ves – d’autres régions cérébrales impliquées ? Connec/vité fonc/onnelle entre cervelet et cortex préfrontal dorsolatéral à Implica'on dans les FE ? Données chez des paHents présentant des lésions au niveau du cervelet à Mak et al., 2016 à 30 paHents avec lésion au niveau du cervelet (après neurochir) vs 30 contrôles à ÉvaluaHon de différents processus exécuHfs (D-KEFS + Mémoire des chiffres de la WAIS IV) Une lésion au niveau du cervelet cause des difficultés exécu/ves. Le cervelet aurait dont un rôle dans les FE. MAIS d’autres études montrent que contraire. Beuriat et al. (2020) : PaHents avec lésion au niveau du cervelet (TC) vs paHents avec lésions préfrontales vs contrôles ð Aucune différence significa/ve sur aucun sous-tests entre paHents et groupe contrôle. MAIS, dans le groupe de paHent avec lésion au niveau du cervelet on retrouve une étendu très importante des scores (paHents avec scores très faibles ou très importants). Plusieurs hypothèses : à Délai entre moment de la lésion et de l’évalua/on à Processus exécuHf spécifique ? à Région du cervelet aBeinte ? Restreinte ou plus large ? Le rôle du cervelet dans les FE est encore débaWu dans la liWérature… V. Bases cérébrales de la métacogni'on Modèle de Stuss Feming & Dolan (2012) : revue de la liWérature par rapport au base cérébrale de la métacogniHon La différence entre jugement métacogni$f rétrospec$f et prospec$f est le moment du jugement et le moment de la tâche : On peut demander aux par$cipants d’évaluer leur performance sur une tâche à venir (prospec$f) ou sur une tache qui a déjà eu lieu (rétrospec$f). Cortex préfrontal latéral, parHe rostrale et dorsale à jugements rétrospec/fs de la performance Cortex préfrontal médian à jugements prospec/fs de la performance Interac/on des régions frontales avec cortex cingulaire antérieur et cortex insulaire à précision du jugement MAIS Dépend du type de mesure de la métacogniHon Dépend du type de processus/mécanisme/composante Dépend du domaine spécifique de la métacogni/on (e.g. métamémoire vs métalinguisHque) … Dépend du type de processus : les bases cérébrales sont différentes entre le monitoring (surveiller la tâche en cours) et le contrôle métacogniHf (régulaHon des processus cogniHf). Pareil pour le type de jugement (prospec/f vs rétrospec/f) Chau et al. (2008) à Jugement prospec/f (FOK) vs jugement rétrospec/f (Confiance) à fMRI à Sujet jeune adulte sain PrésentaHon de visage associé à des noms aux parHcipants et ils doivent apprendre l’associaHon nom- visage. On leur demande s’ils pensent ensuite pouvoir retrouver le nom de la personne (jugement prospecHf). Une fois la tâche réalisée on leur demande leur senHment de confiance en leur réponse (jugement rétrospecHf). Ac/vités cérébrales communes pour les deux types de jugements : ð Augmenta/on de l’acHvaHon dans régions préfrontales médianes, pariétales médianes et latérales ð Diminu/on de l’acHvaHon des régions occipitales, frontales inférieures latérales et préfrontales dorso-médianes On retrouve également des acHvaHons dis/nctes en foncHon des deux types de tâches : ð Gyrus fusiforme, lobe temporal médian (expliqué par le fait qu’on est sur une tâche de mémoire), régions pariétales médianes, régions occipitales VI. Métacogni'on est anosognosie L’anosognosie est évaluée par de l’écart entre l’évalua/on du pa/ent lui-même, et l’évaluaHon faite par un informateur ou une évalua/on objec/ve à l’anosognosie serait conséquence d’un trouble au niveau de la métacogni/on Bases cérébrales de l’anosognosie : Résultats que l’on a très dépendant de la pathologie dans laquelle apparait l’anosognosie Exemple de la Maladie d’Alzheimer à PET-scan au FDG à Anosognosie pour les déficits cogniHfs à Régions orbito-frontales et temporales médianes (lien avec difficulté mnésique ce qui n’est pas le cas dans la DLFT) Il existe une variabilité importante dans l’anosognosie qui est retrouvée en termes de base cérébrale. Par exemple on retrouve des variaHons au niveau de l’épaisseur cor/cale en foncHon du domaine de l’anosognosie que l’on test.