Rabbit (1997) tente de spécifier d’avantage les critères d’interventions des fonctions exécutives :

  • Le caractère nouveau d’une tâche : le contrôle exécutif est nécessaire pour réaliser des tâches nouvelles qui requièrent la formulation d’un but, la planification et le choix des différentes séquences de comportements qui permettront d’atteindre ce but, la comparaison de ces plans par rapport à leur probabilité de succès et à leur efficacité dans l’accomplissement de l’objectif, la mise en œuvre du plan sélectionné jusqu’à son accomplissement et enfin, son éventuel amendement en cas d’échec.

Ce critère de nouveauté implique que la complexité de la tâche ne constitue pas le critère pertinent de discrimination entre tâches exécutives et tâches non exécutives. Cependant, si certains auteurs considèrent que les fonctions exécutives ne sont impliquées que dans les activités nouvelles (Duncan, 1986 ; Heilman et Valenstein, 1979 ; Shallice, 1982), d’autres mettent l’accent sur le rôle du contrôle exécutif dans les activités complexes, séquentielles, quelles soient nouvelles ou non.

  • La recherche délibérée (consciente) d’informations en mémoire (distinction entre la récupération non exécutive, automatique d’informations en mémoire à long terme et la recherche active et planifiée d’informations).
  • L’initiation de nouvelles séquences de comportements tout en interrompant les séquences en cours ou en supprimant les réponses habituelles. Il s’agit de contrôler l’allocation des ressources attentionnelles afin de passer d’une séquence de comportements à une autre en fonction des exigences de l’environnement.
  • L’inhibition de réponses non appropriées dans un contexte particulier.
  • La coordination de deux tâches
  • La détection et la correction des erreurs
  • Le maintient de l’attention de façon soutenue sur de longues périodes de temps pour contrôler le déroulement de longues séquences de comportements.

Ces différents critères sont, de manière plus ou moins explicite, inclus dans la conception théorique du fonctionnement exécutif défendue par Shallice (1982, 1988).

Bases cérébrales du fonctionnement exécutif

Classiquement, on attribue les fonctions exécutives aux lobes frontaux et, en particulier aux structures du cortex préfrontal (Shallice, 1982). L’atteinte de ces fonctions est communément dénommée « syndrome frontal ». Toutefois, Baddeley (1986) ne restreint pas ces fonctions aux lobes frontaux et propose d’utiliser le terme de « syndrome dysexécutif ». En accord avec cette hypothèse, plusieurs auteurs ont suggérés que le fonctionnement exécutif exige la contribution d’un réseau cérébral beaucoup plus large que les régions antérieures (Morris, 1994 ; Fuster, 1993 ; Weiberger, 1993)

Modélisation du fonctionnement exécutif

La plupart des modèles théoriques actuels reposent sur la distinction entre comportements automatiques et volontaires établie en neuropsychologie cognitive (Schneider et Shiffrin, 1977, Seron, Van der Linden et Andres, 1999). Ainsi, les processus contrôlés requièrent d’importantes ressources cognitives, sont lents et interfèrent avec les autres processus. A l’inverse, les processus automatiques ne consomment que très peu de ressources, se déroulent de manière plus fluide plus rapide, hors du champ de la conscience et sans interférence avec les autres processus. ). Selon Schneider et al (1977), ces deux modes de traitements constituent les extrémités d’un continuum sur lequel la place d’une tâche dépend de l’expertise particulière du sujet en relation avec cette tâche.

Le modèle du contrôle attentionnel de Norman et Shallice (1980)

Un examen de la littérature révèle que la conception des fonctions exécutives qui reçoit actuellement le plus d’attention de la part de la communauté scientifique est celle défendue par Shallice (1982, 1988), laquelle est elle-même fondée sur le modèle du contrôle attentionnel de Norman et Shallice (1980).

L’idée fondamentale que sous-tend ce modèle est que nous sommes capables de réaliser un grand nombre d’actions quotidiennes sans y prêter attention, c’est à dire de manière automatique. Par contre, un contrôle attentionnel volontaire s’avère nécessaire lorsqu’une composante de planification ou d’inhibition d’un comportement est requise.

L’unité fondamentale du modèle de Norman et Shallice est le schéma d’action. Il s’agit de structures de connaissances qui contrôlent des séquences d’actions ou de pensées surapprises. Des notions telles que scénario, plans ou prototypes constituent toutes des variantes de la notion de schéma. Selon ce modèle, la plupart des actions en cours dépendent de l’activation de routines, des schémas d’action. Cette activation requière peu de contrôle attentionnel. Si la mise en œuvre de ces schémas est hors d’atteinte directe de la conscience, leurs produits (mots, images, sentiments et actions) sont eux, accessibles à la conscience (Reason, 1993). Ces schémas peuvent être déclenchés par les informations perceptives ou par le produit de l’activation d’autres schémas. Chaque schéma possède un niveau d’activation propre qui est le résultat d’un équilibre entre l’excitation et l’inhibition dont il est l’objet. Ce niveau d’activation est régulé par un ensemble de facteurs tels que les aspects perceptifs du contexte, le niveau d’activation des autres schémas et le contrôle attentionnel qu’il reçoit. Un schéma particulier sera déclenché dès que son niveau d’activation dépasse un seuil critique. Il arrive cependant fréquemment que plusieurs schémas soient activés simultanément. Or, compte tenu de capacités limitées en ressources cognitives pour l’exécution d’actions, un seul schéma peut être déclenché à la fois. Il peut également arriver que deux activités entrent en conflit et qu’il soit alors nécessaire de donner la priorité à l’une sur l’autre. Ces situations de compétition nécessitent l’intervention d’un mécanisme qui a pour fonction de résoudre les conflits entre schémas, d’en sélectionner un en adéquation aux objectifs de la tâche en cours. Cette fonction est confiée au gestionnaire des conflits. Son rôle est de sélectionner les schémas ou les groupes de schémas les plus pertinents de telle manière qu’ils puissent contrôler l’action jusqu’à ce que le but soit atteint ou jusqu’à ce qu’un autre schéma prioritaire se trouve activé. Ce processus concerne uniquement les situations familières.

Cependant, les procédures de sélection de routines ne sont pas suffisantes dans toutes les situations de la vie quotidienne. Ainsi, dans les situations nouvelles, l’initiative du sujet nécessaire à l’élaboration de stratégies est sollicitée. Autrement dit, un contrôle attentionnel volontaire est requis. Un autre processus entre alors en jeu, le Système Attentionnel Superviseur (SAS). Il permet de faire face à ces situations en utilisant les connaissances acquises, d’élaborer des stratégies, de planifier les différentes étapes d’une action et d’inhiber des réponses non pertinentes. Le SAS modulerait l’activité du gestionnaire des conflits en ajoutant de l’activation ou et de l’inhibition supplémentaire aux schémas. Ainsi, il peut fournir un supplément d’activation à un schéma donné afin de lui permettre, en dépit de sa faible activation initiale, de prendre le dessus sur les autres schémas. De façon empirique, Norman et Shallice (1980) énumèrent cinq situations dans lesquelles l’activation automatique d’un comportement n’est pas suffisante pour conduire à une performance optimale et qui requièrent dès lors la mise en œuvre du SAS :

  • Les situations impliquant un processus de planification ou de prise de décision.
  • Les situations impliquant la correction des erreurs.
  • Les situations dans lesquelles les réponses ne sont pas bien apprises ou qui contiennent de nouvelles séquences d’actions.
  • Les situations techniquement difficiles ou dangereuses.
  • Les situations qui exigent de contrecarrer une réponse habituelle forte ou de résister à la tentation.

Très tôt, Shallice (1982) a suggéré que le rôle des lobes frontaux correspondait exactement à celui attribué au SAS.

L’assimilation du contrôle exécutif avec le SAS a, dans un premier temps, fait considérer le contrôle exécutif comme un processus unitaire (Norman et Shallice, 1980 ; Shallice et Burgess, 1991). Cependant, différentes observations, à savoir l’existence de dissociations entre les performances aux tests en laboratoire et les difficultés rencontrés dans la vie quotidienne, la présence d’une assez large hétérogénéité des performances au sein des tâches censées évaluées le fonctionnement du SAS (Shallice et Evans, 1978 ; Burgess et Shallice, 1996) et l’observation en imagerie cérébrale de sous-localisations d’activation différentes au sein des aires frontales selon les tâches proposées amènent Shallice (1982, 1988, 1993 ; Shallice et Burgess, 1991a, 1991b, 1993 ; Burgess et Shallice, 1994) à défendre le point de vue selon lequel le SAS n’est pas une entité homogène. Shallice propose alors l’idée que le SAS remplirait plusieurs fonctions sous-tendues par des régions frontales différentes.

Se plaçant dans un cadre théorique différent de celui de l’attention, Baddeley (1986) conçoit un modèle de la mémoire de travail, l’un des modèles les plus influents aujourd’hui pour en décrire son fonctionnement et son organisation. Dans cette optique, il évoque une composante centrale de gestion des ressources de la mémoire de travail qui s’apparente au SAS décrit par Norman et Shallice.

Le modèle de la mémoire de travail de Baddeley et Hitch (1974 ; Baddeley, 1986)

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La mémoire de travail permet de maintenir de façon temporaire les informations requises pour l’accomplissement de divers tâches cognitives comme, par exemple, une tâche de calcul mental. Elle dispose d’une capacité limitée ; elle ne peut retenir qu’une petite quantité d’informations pendant une courte période de temps.

Le modèle de Baddeley et Hitch conçoit la mémoire de travail comme étant constituée d’un ensemble de composantes en interaction. La Boucle Phonologique permet le maintien de l’information verbale quelle qu’en soit la modalité de présentation. Elle est composée d’un système de stockage passif de l’information, le stock phonologique, où l’information s’y dégraderait rapidement si elle n’est pas rafraîchie par une procédure de récapitulation (Brown, 1958 ; Peterson et Peterson, 1959), la boucle de récapitulation articulatoire. Cette dernière permet également de l’introduction dans le stock phonologique des informations présentées visuellement, après que ces dernières aient été converties en un code phonologique. Récemment, plusieurs études ont suggéré que la boucle phonologique aurait également une fonction exécutive active ; elle serait impliquée dans le contrôle verbal de l’action, notamment en maintenant actives et accessibles à la conscience les informations importantes liées à la tâche en cours (Miyake et Shah, 1999; Miyake et Soto, 2001). Une autre composante, le Registre Visuo-spatial, est responsable du maintien temporaire de l’information visuo-spatiale et jouerait un rôle dans la manipulation des images mentales. Logie (1995) a proposé l’existence d’une composante de stockage de nature visuelle, le Visual Cache, et d’un mécanisme de rafraîchissement de nature spatiale, l’Inner Scribe. La troisième composante, l’Administrateur Central (système de contrôle attentionnel) est décrit comme un système amodal de capacité limitée. Il serait responsable du fonctionnement exécutif. En effet, en 1986, Baddeley établit une analogie fonctionnelle entre le SAS et l’administrateur central mais refuse d’établir un lien entre un substrat neuronal et l’administrateur central à la différence de Norman et Shallice. En 1996, Baddeley propose de fractionner l’administrateur central en quatre sous-composantes exécutives et dissociables :

  • La capacité de coordonner les opérations de la boucle phonologique et du registre visuo-spatial reflétée par le paradigme de double tâche (accomplissement simultané de deux activités).
  • La capacité à alterner entre des stratégies de récupération, reflétée par une tâche de génération aléatoire de lettres.
  • La capacité à inhiber une information non pertinente qui est également une fonction remplie par le SAS, évaluée à partir des test de Stroop et de Hayling.
  • La capacité à maintenir et à manipuler l’information en mémoire à long terme, évaluée avec une tâche d’empan de lecture comme celle proposée par Daneman et Carpenter (1980).

De plus, Baddeley et al. (2001) ont démontré le rôle de l’administrateur central dans le processus de flexibilité mentale.

Récemment, Miyake et al (2001) ont tenté d’isoler les fonctions principales de l’administrateur central. L’étude à porté sur 137 étudiants et trois processus exécutifs ont été relevés : l’inhibition de réponses prépondérantes, la mise à jour de l’information et la flexibilité mentale entre différents types de stimuli ou différents types de traitements. Chaque processus a été étudié à partir de trois tâches censées l’explorer. Les résultats des trois épreuves évaluant chaque processus ont été soumis à une analyse factorielle. Les processus examinés apparaissent comme étant des variables largement mais non totalement indépendantes, traduisant ainsi « l’unité dans la diversité des fonctions exécutives ». La nature du facteur commun demeure à ce jour hypothétique. Miyake et al (2001) ont proposé deux hypothèses. La première suggère que la capacité d’attention contrôlée unirait ces trois fonctions et permettrait ainsi de maintenir l’information active en mémoire de travail ou, au contraire, de supprimer parfois les information non pertinentes. Une deuxième interprétation propose que ces trois fonctions nécessitent la mise en œuvre de processus d’inhibition, lesquels constituent selon certains auteurs (Dempster et Corkill, 1999 ; Zacks et Hasher, 1994) une composante de base de la mémoire de travail et des processus de contrôle exécutif. Enfin, Miyake et al (2001) ont également montré que les trois processus attribués à la mémoire de travail contribuent de façon différentes à la performance dans diverses tâches exécutives complexes. Ainsi, la performance au Wisconsin Card Sorting Test (WCST) apparaîtrait principalement liée à la fonction de flexibilité mentale, la performance à la tour de Hanoï à la fonction d’inhibition et la performance à la génération au hasard aux deux fonctions inhibition et mise à jour. Les résultats obtenus dans cette étude suggèrent également une autre composante exécutive de l’administrateur central, la coordination de double tâche.

Comme nous l’avons vu précédemment, le terme de « fonctions exécutives » fait référence à un ensemble de processus distincts tels que la planification, la flexibilité, la coordination de tâches doubles, la déduction de règles… Nous nous intéresserons par la suite plus en détail au processus d’inhibition, que nous supposons être précocement altéré dans la DTA.

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