Cours 6: Fonctions exécutives Flashcards
Rôles fonctions exécutives
- modulent fonctionnement autres fonctions cognitives: de façon flexible, selon objectifs de l’organisme
- rôle de superviseur ou régulateur (chef orchestre de cognition)
- traitement lent et réfléchi, mais parfois rapidement et inconsciemment pour guider actions, guider flux information sensorielle
- résultent activité de plusieurs régions cérébrales: cortex frontal, cortex pariétal, noyaux gris centraux, etc
règles et contrôle
-règles: abstraites (pas liées à contexte fixe), flexibles
création et modification
Type de manipulation de règles:
1-initer nouvelles règles
2-inhiber règles inappropriées (interférence ou socialement inappropriées)
3-shifting ou changement de règle spontané: basé sur évidences accumulées
4-relier règles entre elles: prendre en compte contingences de haut niveau pour bon comportement, former règles + abstraites
-contrôle: utilisation de règles appropriées qui s’appliquent à contexte particulier
monitoring de conflit, surveillance de l’env
surveiller état de l’env pour guider utilisation des autres fonctions exécutives
Fonctions exécutives basées sur MT
Modèle de Baddeley et Hitch (années 1970) :
Administrateur central (accès aux règles et peut les manipuler, alloue ressources de traitement et fait manipulations) et trois systèmes esclaves:
1-boucle phonologique (maintenir en MT l’information verbale avec entrepôt phonologique et système de répétition articulatoire (maintien dans entrepôt)) ex: répéter # de tel
2- calepin visuo-spatial (maintenir en MT l’information visuelle et spatiale) entrepôt + système de maintien dans l’entrepôt
3- tampon épisodique (contient de l’information épisodique, sémantique, verbale, visuelle et possiblement de d’autres modalités sensorielles, integrated and multimodal representations). entrepôt + système de maintien dans l’entrepôt
régions:
delay-period activity=cortex préfrontal dorsolatéral
maintenance information visuelle implique activation régions sensorielles
Modèle des fonctions exécutives de Miller et Cohen
pour que information voyage dans cerveau pour demandes immédiates et buts futurs
ex: tel sonne chez soi-> aller répondre vs chez voisin-> non
ex: conduire à G à Hong Kong vs D dans ville voisine
découverte cortex préfrontal impliqué dans fonctions exécutives
1-Hitzig et Fritsch:
- stimulation lobe frontal postérieur-> mouv membres
- lésions-> aucun mouv volontaire (réflexes ok)
- > portion postérieure associées fonctions motrices
MAIS
- stimulation lobe frontal antérieur-> aucun mouv
- lésions-> pas paralysie ni déficit sensoriel
- > portion antérieur pour fonctions cognitives de haut niveau
2-Ferrer et Bianchi
lésions bilatérales cortex préfrontal (lobe frontal antérieur):
- incapacité reconnaître objets connus,
- incapacité utiliser l’expérience passée pour choisir comportement,
- déficit réponses émotionnelles,
- difficulté initiatives et comportement manquant de cohérence.
(MAIS lésions unilatérales ne font pas ça)
->cortex préfrontal pour fonctions exécutives
préfrontal: antérieur au sillon précentral, 35% cerveau homme et gorilles/orang-outans)
régions impliquées dans fonctions exécutives
latérale:
-cortex préfrontal ventromédian, dorsolatéral, orbitofrontal, frontopolaire
médiane ou médio-saggitale:
-cortex préfrontal dorsomédian postérieur, ventromédian, orbitofrontal
- gyrus cingulaire antérieur
- cortex pariétal postérieur (vue latérale)
- ganglions de la base (coupe coronale).
connexions cortex préfrontal (Grande connectivité car impliqués dans beaucoup de fonctions cognitives)
principalement:
- thalamus (noyaux médio-dorsaux)
- insula
- noyaux gris centraux (seulement un sens, retour information se fait par thalamus et substancia nigra)
- cortex cingulaire antérieur
- cortex préfrontal latéral: aires pré-motrices, supplémentaires motrices, V2 et A2.
- cortex préfrontal ventromédian et orbito-frontal: amygdale, lobe temporal médian, S2
- Cortex préfrontal dorsolatéral: cortex pariétal postérieur
- Cortex préfrontal: projections de l’hypothalamus à travers
- Cortex préfrontal ventromédial: aire tegmentale ventrale
en général, connecté à aires sensorielles secondaires
MAIS orbitofrontal: connecté aux cortex olfactif et gustatif primaires et S1.
lésions lobes préfrontaux: 2 syndromes
général:
-semblent normaux
-capacités langagières, perceptives, motrices ok
-troubles de mémoire possibles mais subtils
MAIS atteint qualité de vie
1) syndrome frontal dysexécutif: lésions: cortex préfrontal latéral -QI, langage, mémoire normal déficits: -planification -pas but LT -apathique -pas initiative, intérêt social -pas persévérance -MT en labo -attention limitée ->diff interagir car déficits + manque de théorie de l'esprit \+ anosodiaphorie, parfois confabulation
hypothèse: MT déficitaire
2) syndrome frontal de désinhibition: lésions: portions ventrales et médianes du cortex préfrontal -QI, MT normal sauf Winsconsin Card Sorting Test problèmes: -vie chaotique -s'affairent sans cesse sans but -maniaques parfois (hyperactivité, changements humeur rapides, euphorie ++, etc) -diff répondre indices sociaux -sens humour anormal -révéler détails perso embarrassants -très expressifs
Phineas Gage
contremaître des chemins de fer, oublie couche de sable par dessus poudre, feu, explosion, bourroir travers crâne
lésion cortex orbitofrontal + préfrontal médian
-> syndrome frontal de désinhibition
Avant: sérieux, attentionné, sociable, fiable et bon jugement
Après: effets négatifs sur comportement émotionnel, socialetpersonnel: état instable et asocial, humeur changeante, tempérament grossier etcapricieux➔change souvent detravail. (palefrenier, conducteur de diligence, etc)
12 ans après: mort crise épilepsie
Malcom Macmillan et coll: remise en question sévérité et pérennité. peu probable que syndrome de désinhibition si capable palefrenier + conducteur de diligence si pas atténué
Syndrome de dépendance environnementale (lésion frontale)
lésions parties antérieures et médianes lobe frontal
- comportement inflexible basé sur environnement et non sur buts
- perte d’autonomie face au monde extérieur
caractéristiques:
1-comportement d’imitation
2-comportement d’utilisation
anaosodiaphoriques
Commun lésions frontales (incluant préfrontales)
déficits:
- formation de règles de comportement
- mise-à-jour règles selon env
- implémentation règles pour agir correctement/efficacement
initier de nouvelles règles (généralités)
capacité extraire principes ou règles à partir des expériences permet comportements de s’adapter nombreuses circonstances/contextes
-> règles abstraites (pas liées stimulus ou contexte)-flexibilité
—–Règles abstraites—–
région: cortex préfrontal latéral car syndrome frontal dysexécutif ont difficulté
lésions:
-aboulie: léthargie, difficulté initier actions et maintenir attention ou action motrice longtemps
-difficultés initier mouvements moteurs, actions complexes, plans mentaux
-ne changent pas comportements selon environnement
-peu de spontanéité de pensées/actions
-retirer socialement, perdre contacts amis et famille car blunted affect et perte d’intérêt à maintenir relations sociales
-peu concernés par leur vie bizarre (ex: perdre job, savent que devraient être tristes, mais ne le ressentent pas)
—–Règles concrètes—–
appariement stimulus et réponse spécifiques
région: ganglions de la base
exp Wallis et al. pour investigation des bases cérébrales de l’encodage des règles
singes
2 règles: image diff ou identique à celle accompagnant indice
Règle indiquée par 2 indices diff:
-Règle pareille: jus ou son grave
Présentation image + son grave ou jus -> indique que doit répondre slmt si image pareille
-Règle différente: pas de jus ou son aigu
Présentation image + pas de jus ou son aigu ->indique que doit répondre slmt si image différente
Si répond pas, nouvelle image jusqu’à ce que singe réponde=fin de l’essai
résultats:
-Fréquence moyenne de PA d’un neurone du cortex préfrontal en fonction du temps + grande pour indice de règle identique-> reconnaît la règle “identique” indépendamment de l’objet (abstraite) et de l’indice utilisé -> dépend seulement de la règle
-diff neurones cortex préfrontal dorsolatéral encodent règles abstraites
(gyrus frontal moyen pour humain=sulcus principal dans cortex préfrontal latéral singe)
exp de Cools, Clark et Robbins pour initier nouvelles règles
IRMf
tâche: sélectionner un de 2 objets
règles:
1-si contour bleu-> objet diff de l’essai avant
2-si contour jaune-> même objet qu’avant
conditions:
- jaune-jaune: aucun switch
- bleu-bleu: objet switch
- bleu-jaune: règle switch
- jaune-bleu: objet et règle switch
résultats:
- cortex préfrontal dorsal répond à tous changements (même seulement règle)
- ganglions de la base ventraux répondent à changement objet (ou règle + objet), mais pas règle seulement
-> encodage règles - abstraites dans ganglions de base ventraux (précurseurs règles abstraites du CPL)
Inhibition règles comportementales inappropriées (généralités)
formes:
1-Arrêt de comportements habituels ou préalablement appropriés. (cortex préfrontal latéral)
2-Empêcher des comportements inappropriés dans des contextes sociaux précis.
3-Empêcher l’information non pertinente d’interférer avec le fonctionnement cognitif. (lésions cortex préfrontal latéral-> problème désihibition sensorielle exp: delayed match-to-sample task: + erreurs si lésions préfrontales quand stimuli auditifs durant délai)
4-Éliminer l’information non pertinente de la mémoire de travail.
Exp tâche de oddball
arrêt (inhibition) de comportements
Exp 1 (Polish):
ERP
-majorité stimuli demandent même rép (carré->D), minorité demande rép différente (cercle->G, inhibition de rép habituelle)
oddball->P300 par réseau de sources distribuées : cortex préfrontal latéral, cortex préfrontal médian, cortex pariétal et hippocampe
problème: règle, objet et réponse rares…qu’est-ce qui cause P300?
Exp2: (Huettel et McCarthy)
IRMf
isolation de règle: rép et stimuli pas rares
règle abstraite: carré-> D, disque-> G
règles spécifiques fréquentes 90%:
1-carré à droite —> main droite (50%)
2) disque à gauche —>main gauche (50%)
règles spécifiques rares 10% :
1) carré à gauche —> main droite quand même (50%)
2) disque à droite —> main gauche quand même (50%)
rép et stimuli fréquentes aussi fréquents que ceux de infréquentes, donc effet oddball associé rareté règle spécifique
résultats:
-oddball de règle infréquente-> activité cortex préfrontal dorsolatéral et cortex pariétal
conclusion: cortex préfrontal dorsolatéral (et certaines régions pariétales) impliqué dans changement de règle
tâche go/no-go
répondre stimuli fréquents et pas stimuli infréquents
Exp: Conners CPT-III (Continuous Performance Task): cliquer barre d’espacement quand lettre de l’alphabet et ne pas répondre quand ‘X’.
résultats: activation cortex préfrontal dorsolatéral et cortex pariétal
schizophrènes: perfo normale pour go mais pas no-go->déficit frontal (préfrontal latéral)
TDAH: perfo anormale pour no-go
Stop-signal task: répondre aux stimuli mais inhiber si signal d’arrêt
- Difficulté si lésions cortex frontal ventrolatéral postérieur dans HD
- Difficulté si problèmes de contrôle de l’impulsivité (ex:TDAH)
- Difficulté si déficits des ganglions de la base dans Parkinson (indépendant des prob moteurs)
-> inhibition motrice: cortex préfrontal latéral et circuits connectant à ganglions de la base
Inhibition comportements socialement inacceptables
Sociopathie acquise: lésion cortex préfrontal ventromédian ou trauma cérébral
- comportements anti-sociaux
- affect émoussé (+ outburst extrêmes)
- connaissent règles acceptables, distinguer bon/mauvais
- impulsifs
- peuvent sentir coupables
- mauvais décisions dans situations sociales
- diff interagir
Sociopathie congénitale:
- pas de remords car connaissent pas règles
- comp non impulsifs, buts précis
- diff rationaliser conséquences des actions
- diff dilemmes moraux
Sociopathie acquise en bas âge:
-comme congénitale sans impulsivité
-> lésions cortex préfrontal ventromédian affectent comp social (pas appréciation cognitive règles de comp établies)
Changement de règles comportementales
changement spontané
tâche: Wisconsin card sorting test
apparier selon attribut, mais règle change, rétroaction
lésions préfrontales:
- persévération: continuer à utiliser règle malgré rétroactions -
- pas problème apprendre nouv règle
+ particulièrement diff. quand lésions cortex préfrontal ventral et orbitofrontal, surtout quand récompenses et punitions
orbitofrontal: connecté avec régions sensorielles, etc->incorpore information affective dans plans comp
Lésions: diff apprendre relation stimulus-récompense
Exp: reversal learning-> diff apprendre nouvelle contingence
lésions préfrontal latéral: difficulté car diff rester engager longtemps=abouli
Établir relations entre règles comportementales
capacité à se créer des modèles complexes du monde (lobes frontaux)
lésions frontales (sûrement pôle):
- diff pensées abstraites (ex: neige noire)
- incapables intégrer images dans histoires cohérente (exp: thematic apperception test)
- explication concrète des proverbes
Effet Flynn
dû à capacité à se créer des modèles complexes du monde
QI augmente 3 points/10 ans
intelligence: central general factor «g» (Spearman) ou plusieurs composantes séparées
grosseur cerveau ne prédit pas intelligence
- > grosseur relative cerveau-corps
- > différences spécifiques dans parties du cerveau qui organisent comportements complexes (ex: gros cortex frontal singe et humain)
- > variations dans façon dont cerveau mature
Rôle du pôle frontal (cortex frontopolaire)
exp: Smith et al
impact + intégration de règle (ex: matrice de Raven) que application règle simple
Exp: Smith et al
relationnel: dire si paires haut et bas diffèrent sur même dimension
contrôle: 1 seule dimension. bas pareil à ceux haut pour texture OU forme
résultats:
- activation pôle frontal pour intégration informations de diff sources pour dégager règle générale
- > fort car résultats individuels, couleurs selon nombre individus donc pas moyennés
Tour de Hanoi/Londres
pensée abstraite, capacité de planification à LT
surtout pôle frontal gauche
comportement d’exploration=buts à LT
Rôle du pôle frontal (cortex frontopolaire)
exp: Shallice
Tour de Londres/Hanoi: tester habileté manipuler plusieurs règles en MT et déficits de simulation
travail fonctions exécutives pôle frontal
résultats:
-perfo comme contrôle sauf si lésions cortex frontal antérieur gauche
conclusion:
-pôle frontal gauche imp dans buts à LT
comp d’exploration: ; pôle frontal (et sulcus intrapariétal), buts à long terme, pas récompense immédiate
vs
comp recherche de récompense: immédiate, système dopaminergique mésocorticolimbique
Modèle hiérarchique
Aires frontales postérieures:
- fonctions exécutives simples, - abstraites, buts proximaux dans temps
- développement rapidement, partagé avec primates
Aires frontales antérieures:
- fonctions exécutives abstraites liées raisonnement et simulation mentale (ex: planification avenir)
- développement lent et tard dans évolution
Contrôle, monitoring des conflits
3 systèmes attentionnels (Posner et Peterson):
- Maintien de la vigilance (“alertness”)
- Orientation vers les stimulations sensorielles
- Détecter et identifier les situations nécessitant plus de ressources (aujourd’hui on parle de “conflict monitoring” ou surveillance des conflits)-> par cortex cingulaire antérieur
ex: Stroop
lire + rapide et automatique donc entre en conflit avec couleur de l’encre
résultats:
-incongruents: activité cortex cingulaire antérieur (ACC)
-activité ACC essai x prédit activité cortex préfrontal latéral (application règle) essai x+1
CCA:
- guide application bonne règle comportementale)
- surveille conflit et si détecte-> envoie commande cortex préfrontale pour inhiber règle
Organisation cortex préfrontal dorsomédian
Exp: Venkatraman et al
3 tâches avec niveaux de contrôle + en + complexes, conflits + en + abstraits
1-conflit niveau rép
2-conflit niveau décision
3-conflit niveau stratégie
résultats:
+ conflit concret, + activité cortex dorsomédian postérieur
+ conflit abstrait, +activité cortex dorsomédian antérieur (moyen)
Postérieur: sélection action dans contexte spécifique
Antérieur: implémentation et modif de buts abstraits
