Le cortex cérébral peut être divisé en trois parties principales : les aires sensorielles, les aires motrices et les aires associatives. Le cortex d’association est un réseau distribué complexe, recevant des informations des zones sensorielles et motrices primaires et secondaires, ainsi que du tronc cérébral et du thalamus, les traitant et les envoyant à travers de multiples voies vers l’hippocampe, les ganglions de la base et le cervelet (Yeo et al., 2011).
Il est communément décrit comme comprenant trois zones, qui s’échangent également des informations : la zone d’association postérieure/pariétale, la zone d’association limbique/temporale et la zone d’association antérieure/frontale (Purves et al., 2014).
On pense que le cortex d’association antérieur/frontal joue un rôle essentiel dans les processus cognitifs et, par extension, dans la santé mentale (Gao et al., 2012). Ces processus cognitifs dans le cortex frontal antérieur/frontal sont appelés fonctions exécutives ; ils sont particulièrement importants pour adapter le comportement d’un individu à une situation particulière.
Certains exemples incluent l’inhibition des comportements socialement inacceptables et la projection des conséquences futures des actions actuelles (Buchsbaum, 2004). Plus généralement, les fonctions exécutives peuvent être considérées comme un ensemble de compétences d’autorégulation dépendant de fonctions cérébrales étroitement liées telles que la flexibilité mentale, la mémoire de travail et la maîtrise de soi (Takeuchi et al., 2013).
Quelles informations et quels processus les chercheurs ont-ils utilisés pour déduire le rôle central du cortex d’association antérieur/frontal dans ces fonctions cognitives d’ordre supérieur ? Il existe deux sources principales de données : les cas neuropsychologiques de lésions acquises du lobe frontal et la neuroimagerie.
Des années avant que la neuroimagerie ne soit inventée, les scientifiques ont remarqué des cas de personnes auparavant en bonne santé qui, après un accident vasculaire cérébral ou une blessure à la tête endommageant leurs lobes frontaux, présentaient une détérioration de leurs fonctions exécutives.
Un cas célèbre est Phineas Gage, un homme qui a été victime d’un accident en 1848, où une grande partie du lobe frontal gauche de son cerveau a été détruite par une tige de fer complètement enfoncée dans sa tête (Bigelow, 1850 ; Harlow, 1868 ; Barker, 1995 ). Alors que son intelligence générale semblait intacte, Phineas Gage a commencé à afficher des comportements socialement inacceptables et un manque de retenue, à un point tel que ses amis et sa famille ont dit qu’il n’était «plus Gage» (Harlow, 1868).
Bien que certains des symptômes aient pu être mal signalés à l’époque (Griggs, 2015) et que des recherches récentes aient émis l’hypothèse que les dommages causés par la tige de fer n’étaient pas entièrement situés dans le cortex frontal (Van Horn et al., 2012), cette Ce cas remarquable a d’abord démontré l’importance du cortex d’association antérieur/frontal dans de nombreuses fonctions exécutives telles que la planification, la génération, la surveillance et l’inhibition des comportements.
Une deuxième source de données dont nous disposons aujourd’hui est la neuroimagerie. Plusieurs tâches structurées ont été conçues pour tester les fonctions cognitives chez les individus. Par exemple, le Wisconsin Card Sorting Test demande aux individus de classer les cartes selon différents critères, tels que le nombre, la couleur ou le symbole; le test mesure à quel point les individus s’adaptent lorsque les règles sont modifiées (Grant & Berg, 1948).
Un autre test est la tour de Hanoï, où des individus sont invités à transférer une pyramide de disques d’une cheville à une autre sans jamais placer un disque plus grand sur un plus petit (Kotovsky et al., 1985). Deux autres tests structurés de ce type incluent le test du mot couleur de Stroop, testant le contrôle inhibiteur d’un individu (Golden & Freshwater, 1978), et la tâche N-back, utilisée pour mesurer l’attention et la mémoire de travail (Kirchner, 1958).
Les études de neuroimagerie montrent que les zones d’association antérieure/frontale sont les plus actives lorsque les individus s’engagent dans de telles tâches engageant leurs fonctions exécutives. Par exemple, une méta-analyse d’études de neuroimagerie où des individus ont été placés dans une machine d’IRMf et invités à participer au test de tri des cartes du Wisconsin a révélé une activité élevée dans le cortex préfrontal, en particulier dans le cas des tâches de changement de tâche et de suppression de réponse ( Buchsbaum et al., 2005).
Ce niveau d’activité plus élevé se résorbe à mesure que l’individu devient plus à l’aise avec les tâches (Hampshire, 2016). Les conditions neurodéveloppementales ont également été étudiées à l’aide de neuroimagerie et de tests cognitifs. Par exemple, la Sustained Attention to Response Task a été administrée à des personnes atteintes de troubles du spectre autistique (Hendry et al., 2006), montrant un dysfonctionnement du réseau attentionnel frontopariétal (Manly et al., 2003).
Bien que ces deux sources de données expliquent pourquoi le cortex d’association antérieur/frontal peut jouer un rôle central dans les fonctions exécutives, et que l’on pense que de nombreuses conditions neurodéveloppementales impliquent des fonctions altérées dans le cortex d’association antérieur/frontal, il est important de noter que les tests mentionnés ci-dessus ne donnent pas toujours des résultats parfaits (Nyhus & Barceló, 2009), et de meilleurs tests doivent être conçus pour comprendre exactement comment les zones d’association antérieure/frontale interagissent avec d’autres zones du cerveau.
Références:
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