fonctions exécutives

Outre les mécanismes de contrôle facilitateurs ou amplificateurs, de nombreux auteurs ont mis en avant l'existence de mécanismes inhibiteurs dans le domaine du contrôle de la réponse , de la mémoire , de l'attention sélective la théorie de l'esprit [ de la régulation émotionnelle , ainsi que des émotions sociales telles que l'empathie . Une revue récente sur ce sujet soutient que l'inhibition active est un concept valide dans certains domaines de la psychologie et du contrôle cognitif

Un modèle influent est le modèle multicomposant de la mémoire de travail de Baddeley, composé d'un système exécutif central qui régule trois sous-systèmes : la boucle phonologique, qui maintient l'information verbale ; le calepin visuo-spatial, qui maintient l'information visuelle et spatiale ; et le tampon épisodique, développé plus récemment, qui intègre la mémoire à court terme et la mémoire à long terme, en conservant et en manipulant une quantité limitée d'informations provenant de multiples domaines dans des épisodes séquencés temporellement et spatialement.

Des chercheurs ont constaté des effets positifs significatifs de la relaxation assistée par biofeedback sur la mémoire et l'inhibition chez l'enfant. Le biofeedback est une technique corps-esprit permettant d'apprendre à contrôler et à réguler son corps afin d'améliorer ses fonctions exécutives. Pour mesurer ces processus, les chercheurs utilisent la fréquence cardiaque et/ou respiratoire. La ​​relaxation par biofeedback inclut la musicothérapie, l'art-thérapie et d'autres activités de pleine conscience.

Les fonctions exécutives sont importantes pour de nombreuses raisons, notamment pour la réussite scolaire et le développement socio-émotionnel des enfants. Selon l'étude « L'efficacité de différentes interventions pour favoriser le développement des fonctions exécutives chez l'enfant : une série de méta-analyses », les chercheurs ont constaté qu'il est possible d'entraîner ces fonctions. Une méta-analyse a été menée afin d'examiner les effets combinés d'études antérieures et d'évaluer l'efficacité globale de différentes interventions visant à développer les fonctions exécutives chez l'enfant. Ces interventions comprenaient des entraînements informatisés et non informatisés, des exercices physiques, des activités artistiques et des exercices de pleine conscience. Cependant, les chercheurs n'ont pas pu conclure que les activités artistiques ou physiques amélioraient les fonctions exécutives.

Un autre modèle conceptuel est celui du système attentionnel de supervision (SAS). Dans ce modèle, la planification des interactions comportementales est le processus par lequel les schémas comportementaux bien établis d'un individu répondent automatiquement aux situations routinières, tandis que les fonctions exécutives sont sollicitées face à des situations nouvelles. Dans ces nouvelles situations, le contrôle attentionnel est un élément crucial pour générer de nouveaux schémas, les mettre en œuvre et évaluer leur exactitude.

Russell Barkley a proposé un modèle largement reconnu des fonctions exécutives, fondé sur l'autorégulation . Issu principalement de travaux sur l'inhibition comportementale, ce modèle conçoit les fonctions exécutives comme composées de quatre capacités principales. La première est la mémoire de travail, qui permet de résister aux informations parasites. cerveau humain assure l'organisation temporelle du comportement en fonction des objectifs et des perspectives d'avenir, et coordonne les actions et les stratégies pour les tâches quotidiennes orientées vers un but. Ce système permet essentiellement aux individus d'autoréguler leur comportement afin de maintenir l'action et la résolution de problèmes, tant pour atteindre leurs objectifs que pour se projeter dans l'avenir. Ainsi, les déficits des fonctions exécutives constituent un obstacle majeur à la capacité d'une personne à s'autoréguler dans le temps pour atteindre ses objectifs et anticiper l'avenir.

Enseigner aux enfants des stratégies d'autorégulation permet d'améliorer leur contrôle inhibiteur et leur flexibilité cognitive. Ces compétences leur permettent de gérer leurs réactions émotionnelles. Ces interventions consistent notamment à enseigner aux enfants des compétences liées aux fonctions exécutives, en leur fournissant les étapes nécessaires à leur mise en œuvre lors d'activités en classe, et à les sensibiliser à la planification de leurs actions avant de les mettre en œuvre. Les fonctions exécutives correspondent à la manière dont le cerveau planifie et réagit aux situations. Proposer de nouvelles stratégies d'autorégulation permet aux enfants d'améliorer leurs fonctions exécutives en pratiquant de nouvelles techniques. Il a également été démontré que les pratiques de pleine conscience constituent une intervention particulièrement efficace pour aider les enfants à s'autoréguler. Cela inclut la relaxation assistée par biofeedback. Ces stratégies favorisent le développement des fonctions exécutives chez l'enfant.

Un autre modèle des fonctions exécutives est un cadre de résolution de problèmes où les fonctions exécutives sont considérées comme une macroconstruction composée de sous-fonctions fonctionnant en différentes phases pour (a) représenter un problème, (b) planifier une solution en sélectionnant et en ordonnant des stratégies, (c) maintenir les stratégies en mémoire à court terme afin de les exécuter selon certaines règles, et enfin (d) évaluer les résultats avec détection et correction des erreurs.

L’un des modèles conceptuels les plus répandus sur les fonctions exécutives est celui de Lezak. Ce cadre propose quatre grands domaines – la volition, la planification, l’action intentionnelle et la performance efficace – qui interagissent pour répondre aux besoins globaux du fonctionnement exécutif. Bien que ce modèle puisse s’avérer utile aux cliniciens et aux chercheurs pour identifier et évaluer certaines composantes du fonctionnement exécutif, il manque de fondements théoriques précis et a fait l’objet de relativement peu de tentatives de validation.

En 2001, Earl Miller et Jonathan Cohen ont publié leur article « Une théorie intégrative de la fonction du cortex préfrontal », dans lequel ils soutiennent que le contrôle cognitif est la fonction principale du cortex préfrontal (CPF) et que ce contrôle s’effectue par l’augmentation du gain des neurones sensoriels ou moteurs activés par les éléments pertinents de l’environnement externe à la tâche ou à l’objectif. Dans un paragraphe clé, ils affirment :

Nous supposons que le cortex préfrontal (CPF) remplit une fonction spécifique dans le contrôle cognitif : le maintien actif de schémas d’activité représentant les objectifs et les moyens de les atteindre. Ces schémas émettent des signaux de biais dans une grande partie du reste du cerveau, influençant non seulement les processus visuels, mais aussi d’autres modalités sensorielles, ainsi que les systèmes responsables de l’exécution des réponses, de la récupération de la mémoire, de l’évaluation émotionnelle, etc. L’effet cumulatif de ces signaux de biais est de guider le flux de l’activité neuronale le long de voies établissant les correspondances appropriées entre les entrées, les états internes et les sorties nécessaires à la réalisation d’une tâche donnée.

Miller et Cohen s'appuient explicitement sur une théorie antérieure de l'attention visuelle qui conçoit la perception des scènes visuelles comme une compétition entre de multiples représentations – telles que les couleurs, les individus ou les objets. L'attention visuelle sélective oriente cette compétition en faveur de certaines caractéristiques ou représentations. Par exemple, imaginez que vous attendiez un ami portant un manteau rouge dans une gare très fréquentée. Vous êtes capable de concentrer votre attention sur la recherche d'objets rouges, dans l'espoir de reconnaître votre ami. Desimone et Duncan soutiennent que le cerveau y parvient en augmentant sélectivement le gain des neurones sensibles à la couleur rouge, de sorte que l'information issue de ces neurones a plus de chances d'atteindre un stade de traitement ultérieur et, par conséquent, de guider le comportement . Selon Miller et Cohen, ce mécanisme d'attention sélective n'est en réalité qu'un cas particulier de contrôle cognitif – où l'orientation s'opère dans le domaine sensoriel. Selon le modèle de Miller et Cohen, le cortex préfrontal (CPF) peut exercer un contrôle sur les neurones d'entrée (sensoriels) ou de sortie (réponse) , ainsi que sur les ensembles neuronaux impliqués dans la mémoire ou les émotions . Le contrôle cognitif est assuré par la connectivité réciproque du CPF avec les cortex sensoriel et moteur , et avec le système limbique . Dans cette approche, le terme « contrôle cognitif » s'applique donc à toute situation où un signal de biais est utilisé pour favoriser une réponse adaptée à la tâche. Le contrôle devient ainsi une composante essentielle d'un large éventail de concepts psychologiques tels que l'attention sélective , la surveillance des erreurs, la prise de décision , l'inhibition de la mémoire et l'inhibition de la réponse.

La théorie des fonctions exécutives de Miyake et Friedman propose trois aspects : la mise à jour, l’inhibition et la flexibilité cognitive . Un pilier de ce cadre théorique est la compréhension que les différences individuelles en matière de fonctions exécutives reflètent à la fois l’unité (c’est-à-dire des compétences exécutives communes) et la diversité de chaque composante (par exemple, la spécificité de la flexibilité cognitive). Autrement dit, les aspects de la mise à jour, de l’inhibition et de la flexibilité cognitive sont liés, tout en restant distincts. Premièrement, la mise à jour est définie comme la surveillance continue et l’ajout ou la suppression rapide d’informations dans la mémoire de travail. Deuxièmement, l’inhibition est la capacité à inhiber les réponses prédominantes dans une situation donnée. Troisièmement, la flexibilité cognitive permet de passer d’une tâche à un autre ou d’un état mental à un autre.

Miyake et Friedman suggèrent également que les recherches actuelles sur les fonctions exécutives permettent de dégager quatre conclusions générales concernant ces compétences. Premièrement, les fonctions exécutives présentent à la fois une unité et une diversité. Deuxièmement, des études récentes suggèrent qu'une grande partie des fonctions exécutives est d'origine génétique, comme l'ont démontré des études sur les jumeaux. Troisièmement, des mesures précises des fonctions exécutives permettent de différencier les comportements normaux des comportements cliniques ou régulateurs, tels que ceux associés au TDAH . Enfin, des études longitudinales démontrent que les fonctions exécutives sont relativement stables au cours du développement.

Ce modèle de 2009 intègre des théories issues d'autres modèles et décrit une cascade séquentielle de régions cérébrales impliquées dans le maintien des ensembles attentionnels en vue d'atteindre un objectif. Il suppose l'implication séquentielle du cortex préfrontal dorsolatéral postérieur (DLPFC), du DLPFC moyen et du cortex cingulaire antérieur dorsal postérieur et antérieur (ACC).

La tâche cognitive décrite dans l'article consiste à sélectionner une réponse dans le test de Stroop , parmi des réponses contradictoires associant une couleur et un mot, plus précisément un stimulus où le mot « vert » est imprimé en rouge. Le cortex préfrontal dorsolatéral postérieur (DLPFC) établit un ensemble attentionnel approprié, ou règles, permettant au cerveau d'atteindre l'objectif visé. Dans le cas du test de Stroop, cela implique d'activer les aires cérébrales impliquées dans la perception des couleurs, et non celles impliquées dans la compréhension des mots. Ce mécanisme contrecarre les biais et les informations non pertinentes, comme le fait que la perception sémantique du mot est généralement plus saillante que sa couleur d'impression.

Ensuite, le cortex préfrontal dorsolatéral médian sélectionne la représentation qui permettra d'atteindre l'objectif. L'information pertinente à la tâche doit être distinguée des autres sources d'information. Dans cet exemple, cela signifie se concentrer sur la couleur de l'encre et non sur le mot.

Le cortex cingulaire antérieur dorsal postérieur est l'étape suivante dans la cascade et il est responsable de la sélection de la réponse. C'est à ce niveau que la décision est prise : le participant à la tâche de Stroop dira-t-il « vert » (le mot écrit et la réponse incorrecte) ou « rouge » (la couleur de la police et la réponse correcte) ?

Suite à la réponse, le cortex cingulaire antérieur dorsal (ACC) intervient dans l'évaluation de la réponse, déterminant si celle-ci était correcte ou incorrecte. L'activité dans cette région augmente lorsque la probabilité d'une erreur est plus élevée.

L’activité de chacune des zones impliquées dans ce modèle dépend de l’efficacité des zones qui la précèdent. Si le cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) exerce un contrôle important sur la réponse, le cortex cingulaire antérieur (ACC) nécessitera moins d’activité.

Des travaux récents, exploitant les différences individuelles de style cognitif, ont apporté un soutien prometteur à ce modèle. Les chercheurs ont demandé aux participants de réaliser une version auditive de la tâche de Stroop, dans laquelle ils devaient se concentrer soit sur la localisation, soit sur le sens sémantique d'un mot directionnel. Des participants présentant une forte prédominance pour l'information spatiale ou sémantique (différents styles cognitifs) ont ensuite été recrutés pour participer à la tâche. Conformément aux prédictions, les participants ayant une forte prédominance pour l'information spatiale ont éprouvé plus de difficultés à se concentrer sur l'information sémantique et ont présenté une activité électrophysiologique accrue au niveau du cortex cingulaire antérieur (ACC). Un schéma d'activité similaire a également été observé chez les participants ayant une forte prédominance pour l'information verbale lorsqu'ils tentaient de se concentrer sur l'information spatiale.