18. Contrôle cognitif partie 1

Question 1

Quels sont les symptômes des patients frontaux ?

Answer 1

• Comportement est ‘stimulus-driven’ (singe de L.
Bianchi – attiré par la poignée de porte mais pas sure de savoir quoi
faire avec; “utilization behavior” Lhermitte)
• Facilement distrait par les interruptions (tâches de
‘multiple errands’ par Shallice et Burgess; vous sur internet?)
• Persévération (inabilité à re-évaluer les conséquences de ses
actions)
• Interactions sociales inappropriées (surtout quand
lésion du cortex orbito-frontal)
Actions déterminées par la volition (goal-directed) versus
les habitudes (habits) – gestion de l’intéraction entre ces
deux systèmes (cortex prefrontal lateral)

Question 2

QU’est-ce qui représente plus de 1/2 du cortex frontal chez l’humain ?

Answer 2

le cortex préfrontal

Question 3

Quels sont les traitements qui engagent un contrôle cognitif ?

Answer 3

• Organisation hiérarchique des
actions, en particulier dans le temps
• Capacité à (re-)évaluer la conséquence de ses actions
• Prise de décision
• Retrouver et sélectionner l’information pertinente à mettre en mémoire de travail
• Mémoire de travail

Question 4

Qu’est-ce que la MDT?

Answer 4

• Représentation de l’information importante
pour la tâche à exécuter
• Cette représentation est transiente
• Le cortex prefrontal est nécessaire pour la
mémoire de travail (mais pas la mémoire
associative)

Question 5

qu’est-ce que la delayed respons task ?

Answer 5

2 puits avec un qui a de la nourriture.
On ferme le clapet et ensuite on cache les 2 puits, puis on réouvre le clapet et l’animal doit se souvenir de où est la nourriture.
Il a besoin de garder les infos en mémoire pendant le délai où on ferme le clapet.
Pas d’indice de rappel.

Delayed Response Task: Mesure la mémoire de travail
Se souvenir de l’endroit ou a été caché la nourriture
aucun indice disponible au moment du rappel

L’animal doit se souvenir de l’endroit ou a été caché la nourriture
Pas d’incide explicite lors du rappel
Pas de régularités d’un essai sur l’autre

Question 6

Résultats à la delay response task chez un animal avec lésion du cortex lateral prefrontal (46) ?

Answer 6

• Lésion du cortex lateral prefrontal (46) : animaux ne
peuvent plus faire la tâche de ‘delayed response task’. Ne peuvent pas maintenir l’information
pendant plusieurs secondes
• Ces animaux peuvent encore former des associations via un apprentissage sur beaucoup d’essais:
‘associative memory task’

Question 7

Quel est l’associative memory task ?

Answer 7

On associée avec la nourriture un symbole. Au fur et à mesure, l’animal peut apprendre que le symbole est associé à la nourriture.
Ceci utilise la MLT, ça ne dépend pas de l’aire 46.

Question 8

Expérience :
Singe entraîné à fixer, et flash de lumière. Ensuite temps d’attente, et le pt de fixation change de couleur, c’est l’indication pour le singe qu’il peut bouger les yeux et aller là où il y avait le flash de lumière.
Enregistrement de l’activité pendant la période de délai/attente dans l’aire 46
Résultats ?

Answer 8

Neurones silencieux pdt le flash de lumière. Il décharge de façon maximum pendant le délai, qd l’animal doit attendre.
Dès que le signal GO est présenté, les aires corticales deviennent silencieuses.
Donc ces neurones décharge qd une trace doit être gardée en mémoire.

Question 9

Expérience :
On a entraîné les singes à la tâche suivante :
Le singe fixe, un objet est montré pour quelques secondes.
Ensuite délai de mémoire de travail pendant lequel le singe doit se souvenir de l’identité de l’objet.
Le prochain écran montre l’objet qui a été montré avant et un nouvel objet. Et le singe doit faire un mvt des yeux vers l’objet qui a été montré avant.
Plan moteur en tête de bouger ls yeux vers l’endroit où était présenté l’objet.

2 types de mémoire :

• Identité de l’objet
• Localisation dans l’espace : garder en mémoire un plan moteur

Résultats ?

Answer 9

Cellules spécialisées pour la trace plus pure de mémoire. Cellules qui codent pour un objet préféré, et cellules très active qd il faut garder en mémoire cet objet.
Et au moment du test, la cellule est moins active, ni quand il faut se souvenir de la position de l’objet.

Autres cellules qui ont un comportement différents : aucune décharge spécifique lors de la mémorisation de l’identité de l’objet. Mais qd possible de mémoriser un plan moteur, activation plus grande pour la localisation de l’objet préféré.

Question 10

Quelle activité est critique pour la MDT ?

Answer 10

LPFC

Question 11

Quand est-ce qu’on a vu une activité de LPFC ?

Answer 11

• Activité vue pendant le délai n’est pas présente si le singe
voit les mêmes stimuli passivement -> activité neuronale
est liée à la tâche de mémoire
• Activité pendant le délai est plus forte que pendant la
présentation du stimulus -> mémoire et non perception
• Dans la même aire, on trouve des cellules qui codent pour
quoi, ou et quoi/ou - pas de grande spécificité régionale
• Réponse des cellules varie en fonction de la tâche (la
même cellule peut repondre à différents attributs en
fonction de la tâche)
DONC des cellules qui multiplexent en fonction de la tâche!
-> ne codent pas pour Quand est-ce qu’on a vu une activité de LPFC ?

Question 12

Quelles sont les hypothèses sur l’activité soutenue dans le LPFC pendant des tâches de MDT ?

Answer 12

• 1. Ré-activer certaines représentations à long-terme et les
accéder
VERSUS
• 2. Maintenir active en mémoire une représentation complexe
au service de la tâche et donc le but de la tâche

Question 13

Laquelle des 2 hypothèses paraît correcte ?

Answer 13

Plutot l’option 2 (ou pas uniquement option 1) car
– Les lésions du LPFC n’affectent pas la mémoire à long-terme
– Mais LPFC est important pour faire le lien entre la mémoire à
long-terme et les besoins de la tâche

Pour pouvoir accéder par rapport à un contexte précis les bonnes MLT.
Si lésion du cortex 46, plus dur de prendre des décisions par rapport au contexte.

Question 14

Expérience IRMf :
– Delayed-response task: Est-ce que le visage probe a été
présenté pendant l’encoding?
– Encoding: 4 items dont 1, 2, 3 or 4 visages dont il faut se
souvenir (toujours 4 items pour garder la complexité perceptuelle
constante)

Résultats ?

Answer 14

Plus grande activation si le load est plus élévé
Activité maintenue pendant le délai, même si aucune stimulation

Dans l’aire 46, au début il y a une activation qui augmente de plus en plus, et qui reste maintenue pendant le délai.

Ensuite on demande au sujet de répondre. L’activation rebondit pendant la réponse, le sujet accède à l’info en MDT.
Plus grande activation si la capacité de la MDT est plus grande (si on doit se souvenir de 1 visage il y a moins d’activation que si il faut se souvenir de 3 ou 4).

• Activité dans LPFC depend du load
• Activité soutenue dans LPFC (area 46) pendant le delai (pas le cas dans la FFA)
• Activité dans FFA est maximale pendant encoding et retrieval (stimulus-driven)

FFA aire sensorielle qui s’active pendant la présentation du stimulus, et retombe pendant le délai. Au moment où on représente un stimulus, ça remonte.

Question 15

Que montrent les études ave imagerie fonctionnelle ?

Answer 15

– LPFC montre une activité soutenue pendant le
délai: role dans le maintien de l’information on-line
– LPFC sensible au contenu de l’information maintenu
mais aussi aux processus mis en jeu par la
manipulation de l’information: inhibition,
reformattage, selection de la réponse appropriée a
la tâche

Question 16

Expérience :

4 conditions :

• Spatial forward
• Spatial backward
• Verbal forward
• Verbal backward

Soit le sujet doit se concentrer sur l’info spatiale, soit sur l’info verbale,
Ensuite délai
On présente un carré et une lettre, mais la lettre et le carré changent de positions.
Le sujet doit suivre là où les carrés sont présentés, se souvenir de l’ordre, et ensuite on va demander de dire si oui ou non, le carré en haut à gauche est bien apparu avant celui au milieu. (ici c’est oui). Pour spatial backward c’est l’inverse

Pour verbal backward si on demande G est avant K, c’est oui.

Résultats ?

Answer 16

• Différences dues au contenu à mémoriser:
– Square location task - Superior Parietal (SPS)
bilateral, Inf Frontal Gyrus surtout à droite
– Letter Identity Task – IFG à gauche, plus grande
lateralisation à gauche

Spécialisation un peu différente.
Pour le spatial c’est assez bilatéral mais tjrs fronto-bilatéral.

Pour le verbal, bcp plus latéralisé à gauche, avec une plus grande participation de Broca et du gyrus inférieur frontal gauche.

Spécialisation un peu différente.
Pour le spatial c’est assez bilatéral mais tjrs fronto-bilatéral.

Pour le verbal, bcp plus latéralisé à gauche, avec une plus grande participation de Broca et du gyrus inférieur frontal gauche.

Dans le DLPF, qd les gens recouvrent l’instruction, pas forcément d’activation.
Après le délai, qd on demande de se souvenir des stimulus, activation -> aire corticale importante pour maintenir l’information.
C’est d’autant plus souvenu si y’a bcp d’information. Le Backward est plus activé car c’est plus complexe.

Le APF, pendant les instructions, on voit l’activation qui augmente et reste relativement haute tout le long de la tâche, et indifférenciation de la difficulté de la tâche.
Le APF est important pour mettre au point un but principal et le garder en tête.

Question 17

En quoi consiste la tâche N-back ?

Answer 17

Encoder nouvel item, comparer à l’item
target, updater le set d’items en memoire,
maintenir ce set en attendant le prochain
item

Question 18

Qu’active la tâche du N-back ?

Answer 18

activation du LPFC soutenue

Question 19

Est-ce que le LPFC agit seul ?

Answer 19

? Non!

Coordonne avec cortex parietal

Question 20

Analyse au repos dans un scanner : On peut demander à des participants sains d’être dans l’IRM pendant 10min et on enregistre l’activation de tous le cerveau.
Pour chaque petit cube on a une trace d’activation sur les 10min.
On va regarder comment la trace varie au cours du temps et s’il y a d’autre cubes dans le cerveau qui varient avec la même dynamique
Analyses de réseaux.

Que voit-on ?

Answer 20

Être relié fonctionnellement = la dynamique est la même dans certains petits patchs du cortex.
On voit qu’il y a des réseaux qui apparaissent.

Il y a des points un peu partout dans le cortex frontal.

Question 21

Expérience :
Tache de mémoire de travail .

2 groupes :
10 min de repos, 10min où ils tapent le doigts
10min de repos et 10min de N-back

Mesure de connectivité entre différents réseaux du cortex

Que voit-on ?

Answer 21

La connectivité entre les hubs est plus petite au repos.

Les tâches motrices ou perceptuelles demandent le traitement de l’info à un endroit bien précis.
Dans les tâches de repos vs N-back, on voit que pendant la tâche de N-back il y a une grande connectivité dans les hubs, plus qu’au repos.
Et qd on regarde à l’intérieur des hubs, il y a moins de connectivité pendant la tâche.

Question 22

Qu’est-ce que les provincial hubs ?

Answer 22

régions plus interconnectées au

sein de leur réseau qu’avec d’autres réseaux

Question 23

Qu’est-ce que les connector hubs ?

Answer 23

régions qui interconnectent

plusieurs réseaux ensemble

Question 24

Quelle est la différence d’activité pour les tâches (i) au repos ; (ii) taper du doigt ; (iii) Tache de N-back ?

Answer 24

Pendant la tâche de N-back, grande connectivité dans le cortex frontal.
Réseau dense au niveau fronto-pariétal, beaucoup plus que pour le finger tapping.
-> ces cellules qui appartiennent au cortex fronto-pariétal sont multiplexes, et elles s’associent en réseau et recrutent dans leur réseau les bonnes traces.

Question 25

Qu’est-ce que le contrôle cognitif ?

Answer 25

Se donner un but et le maintenir
– Retrouver l’information pertinente au but en mémoire
– Inhiber les sources de distractions ou info non pertinentes
– Garder l’information en mémoire, tout en coordonnant les
differents sous-buts (“maintenance AND flexibility”)
– Selectionner la response parmi les réponses possibles

Question 26

Qu’est-ce que le gradient Frontal Antero-Postérieur ?

Answer 26

Intégration des différentes demandes d’une tâche

Spécialisation qui a à voir avec combien d’intégration entre différentes demandes la tâche exige.

Il y a des aires plus impliquées dans les instructions.
Postérieur à ça, aire sensibles au contexte de la tâche.
Et encore plus postérieur, aires qui s’activent quand il y a besoin d’une sélection de la réponse.

Qd ils font la tâche et intègre à la fois la vision du chiffre et le but de la tâche, on a une activation plutôt dans le cortex plus postérieur.

Qd on complexifie la tâche, la sélection de la réponse est plutôt codée encore plus postérieur

-> gradient du postérieur vers l’intérieur.

Question 27

Qu’est-ce que le gradient ventral-dorsal ?

Answer 27

– du maintien plus passif de
l’information (inferior frontal) à sa manipulation et son
reformattage en fonction de la tâche (DorsoLPFC). Aussi, un
débat sur what/quoi et where/ou

Question 28

Qu’est-ce que le gradient Lateral-medial ?

Answer 28

traitement en MDT de
l’information dans l’environement (lateral) versus information reliée à l’histoire personelle/épisodique et les
émotions (medial). Lateral PFC intègre information dans l’environement importante pour la tâche, medial PFC traite
plutôt l’information reliée à la motivation/drive
personnel/émotion

Question 29

En quoi consiste la prise de décision ?

Answer 29

• Intégration et évaluation d’une variété de facteurs
• Inhibition de compétiteurs
(aller au ciné plutot que d’étudier)
• Evaluation du bénéfice/cout
de chaque décision
• Balance entre habitudes et
avoir un but precis
• Evaluation du contexte
• etc

Question 30

Différence entre théories normative et descriptive sur la prise de décision ?

Answer 30

Théories Normative – décision d’un agent rationel
Théories descriptive – décision prise par un agent humain
Pas si différentes si on prend en compte l’évolution…
cad - Rationel, mais par rapport à quel but?

Question 31

sur quoi se base la valeur d’une récompense ?

Answer 31

– Niveau de récompense (payoff):
• Primary (sex, nourriture, eau)
• Secondary (argent, statut, autonomy?)
– Probabilité de la récompense -Example des billets de lotterie: préfere 1% de
chance de gagner CHF1’000 ou 10% de chance de gagner CHF 100?
– Les couts investis pour obtenir la récompense (effort,
investissement en temps ou autres resources)
– Contexte (état physique, émotionel, mental de la personne qui
prend la décision)
– Préference/gout

Question 32

Expérience chez le singe :
On présente des images aux singes. Récompenses.
Conditions: Les 2 images voisines différent le long d’une des 3 dimensions
Reward probability – quelle est la probabilté d’obtenir un reward?
Payoff - combien de ml de jus?
Cost – nb de fois qu’il faut presser sur le levier de reponse (effort)

Résultats ?

Answer 32

On habitue le singe à lécher une canule avec du jus qu’il aime, et si on présente le choix entre en haut à gauche ou en haut é droite, il va préféré choisir celle qui a un haut payoff car plus de chance d’avoir une récompense.

Au fur et à mesure, le singe comprend que certaines images ont moins de probabilité que d’autre.

n va montrer 2 images qui sont côte à côte le long du continuum, p.ex. le phare et la papillon, et le singe va comprendre peu à peu qu’il y a des probabilité de récompense différentes.

Question 33

Dans la même expérience sur le singe, quels sont les régions du cerveau activées ?

Answer 33

ACC (vert), LPFC (rouge), OFC (bleu)
Cellules qui répondent selectivement à une dimension, ainsi que des
cellules qui répondent à plusieurs dimensions dans les trois régions
Pas de spécialisation – chaque aire code pour les différentes dimensions
de la valeur

Neurones codent pour la valeur en 
augmentant ou en diminuant leur
activité en fonction de la valeur
ACC (vert) – la plus part des neurones
codent pour différentes dimensions; 
Puis OFC (bleu) – plus pour Payoff que 
probabilité
Puis LPFC (rouge) – plus probabilité
que payoff

En vert, dans le cortex antérieur cingulaire, ça code pour les 3.
Le cortex orbito-frontal, moins de codage des 3 dimensions. Préférence pour le Payoff.
Le LPFC a tendance à plus coder pour la probabilité que pour le payoff.

Question 34

Donc l’ACC code pour quoi ?

Answer 34

neurones codent pour plusieurs

dimensions -> mesure globale de la valeur?

Question 35

L’OFC code pour quoi ?

Answer 35

plus spécialisés pour la dimension

“payoff” -> récompense

Question 36

le LPFC code pour quoi ?

Answer 36

code surtout pour la probabilité de la
récompense (calcul de probabilité demande
une integration temporelle -> aspect
memoire?)

Question 37

Le signal de valeur codé par les neurones précède quoi ?

Answer 37

e signal de valeur codé par ces neurones précede la préparation
motrice, comme si elle guidait le choix dans la décision…

Question 38

Dans une expérience chez les humains en IRMf, l’OFC et le striatum code pour quoi ?

Answer 38

OFC semble coder pour le payoff (plus ou moins d’argent), mais striatum
plutôt pour l’effort

Question 39

Dans une expérience chez les humains en IRMf, le LPFC code pour quoi ? et le medial PFC ?

Answer 39

Lateral PFC semble coder pour la probabilité d’une récompense, mais le medial PFC plutot sensible au delai entre choix et obtention de la
récompense (delayed-discounting)

Question 40

Qu’est-ce que la tâche du Marshmallow ?

Answer 40

Delayed-discounting
Peut obtenir un marshmallow maintenant ou deux quand
l’experimentateur revient 15 min plus tard… by W. Mischel
Predit 20 ans plus tard réussite dans la vie

Question 41

Que voit-on pour une tâche temporal-discounting chez des patients avec lésion OFC ?

Answer 41

Ils n’ont aucune patience d’attendre.

L’attente prend en considération le contexte, p.ex. en temps de guerre on peut pas se permettre d’attendre.

Les patients frontaux :
Subjective value = 50CHF maintenant égal à peu près à 100 francs dans 30 jours.

Question 42

Expérience :
Manipulation de la confiance du participant dans l’expérimentateur:
Expérimentateur demande à l’enfant de dessiner/faire un projet mais lui donne du mauvais matériel; Lui dit qu’il revient dans 5 min avec du bon materiel
Condition 1. Revient avec du meilleur matériel
Condition 2. Ne revient pas
Plus tard le meme expérimentateur administre la tâche du marshmallow a l’enfant

Résultats ?

Answer 42

Ceux qui n’ont pas recu le meilleur materiel ont plus de chance de se laisser tenter
par le marshmallow - Role de l’environement de l’enfant…
- > La devaluation dans le temps depend du contexte! OFC fonctionne en reseau

Les enfants qui sont dans des milieux socio-économiques sont dans une environnement où ils peuvent faire confiance autour d’eux.

Question 43

Choix chez des gens au regime entre un donut ou un yaourt…
Tâches:
- Evaluer la préference du sujet pour chacun des snacks considérés (hors
IRMf)
- Dans IRMf, sujets choisissent à chaque essai entre ‘healthy’ ou ‘nonhealthy’ snack;
- à la fin, un snack parmi leur choix est tiré au hasard et leur est donné ->
leur choix pendant IRMf a une conséquence

On propose à des gens au régime (donc qui ont très envie de nourriture grace et sucrée), un donut et un yaourt.
On demande les préférences aux sujets, et ensuite parmi eux on prend ceux qui sont préférés et ceux qui ne le sont pas du tout.

Dans l’IRM on présente 2 images, une fois un snack healthy par préféré et un snack non healthy préféré. Et on leur dit qu’à la fin, parmi ceux qui sont choisi, un va être tiré au sort et on va leur donner.
Ils sont sous pression car ce qui serait raisonnable ce sont les snacks healthy.

Résultats ?

Answer 43

• Activation dans le ventral medial PFC/OFC pendant le choix entre les
différents snacks dans l’IRMf
• Activité change en fonction de la préférence exprimée par le sujet avant la scéance d’imagerie cérébrale : Activation la plus forte pour les snacks
préférés

Question 44

On peut classer les essais comme étant self contrôle (choisi un snack healthy qu’ils ne préfèrent pas) et non self control.

On sépare en 2 groupes par rapport à un questionnaire : un groupe qui a bcp de self-control et un groupe qui a peu de self-control

Résultats ?

Answer 44

Les sujets qui ont bcp de self-control, le DLPFC est bcp plus activé quand ils ont choisi un snack healthy que dans les essais qu’ils n’ont pas eu de self contrôle.

Chez ceux qui ont peu de self contrôle, il y a moins de différence. Les essais où ils ont préféré le snack healthy, donnent lieu à une activation dans le DLPFC mais pas aussi nettement séparé que celle où il n’y arrive pas.

Le DLPFC s’active et va couper court aux préférence du OFC.

Question 45

Quelle région pour la valeur de la décision ?

Answer 45

OFC/VMPFC (surtout pour

nourriture mais aussi argent – pas juste ‘reinforceur’ primaire)

Question 46

Que fait le LPFC ?

Answer 46

applique un certain control étant donné la valeur de chaque choix

Question 47

Que mesure la tâche du Marshmallow ?

Answer 47

le cross-talk entre OFC et LPFC, et sa

maturation