INHIBITION (Cognitive) & VIEILLISSEMENT NORMAL Philippe ALLAIN MCF-HDR

1. INHIBITION (Cognitive) & VIEILLISSEMENT NORMAL Philippe ALLAIN MCF-HDR Laboratoire de Psychologie, Université d’Angers Unité de Neuropsychologie, Département de Neurologie, CHU Angers

2. INTRODUCTION Le vieillissement cognitif normal se caractérise par un ensemble de déclins sélectifs et de fonctions préservées : - Intellectuel : Raisonnement logique (), Connaissances () - Mnésique : Episodique (), Procédurale () - Attentionnel : Attention sélective (), Vigilance () Etc.

3. INTRODUCTION Park & Gutchess (2003)

4. INTRODUCTION Park & Gutchess (2003)

5. INTRODUCTION

6. INTRODUCTION Depuis les années 1980, plusieurs hypothèses ont été formulées pour rendre compte des déclins cognitifs liés à l’âge. La plus discutée actuellement est celle d’un déficit des fonctions exécutives, lié au dysfonctionnement précoce du lobe frontal accompagnant le vieillissement. Selon cette hypothèse : L’essentiel des déclins cognitifs liés à l’âge s’expliquerait par l’atteinte des compétences cognitives sous contrôle du lobe frontal, à savoir les fonctions exécutives.

7. VIEILLISSEMENT ET MODIFICATIONS NEUROANATOMIQUES En ce sens, plusieurs travaux ont montré que le vieillissement normal s'accompagnait de modifications neuroanatomiques plus importantes dans les régions frontales qu’ailleurs dans le cerveau. Haug et Egger (1991) ont observé que : La réduction générale du volume cérébral chez le sujet âgé de plus de 65 ans est de 10% dans le cortex frontal, contre 1% en temporal, pariétal ou occipital. La réduction de la taille cellulaire chez le sujet âgé de plus de 65 ans atteint 43% dans le cortex préfrontal, contre 11% en pariétal et 13% en occipital. Voir aussi : Raz (2000), Tisserand et al. (2001, 2002), Tisserand et Jolles (2003)

8. VIEILLISSEMENT ET MODIFICATIONS METABOLIQUES D’autres travaux ont montré une moindre activité frontale pendant la réalisation de tâches exécutives chez le sujet âgé : Anderson et Craik (2000) : La hausse de métabolisme frontal accompagnant la réalisation de tâches doubles (empan + poursuite) chez le sujet jeune n’apparaît pas chez le sujet âgé. Cabeza et al. (1997), Grady et al.(1995), Schacter et al. (1996), Cabeza, 2001 : L’augmentation du débit sanguin frontal observé chez le sujet jeune en réponse à des tâches d’apprentissages complexes (type listes de 15 mots) n’apparaît pas chez le sujet âgé. La  de l’activité frontale est corrélée à la  performances cognitives

9. “There is a striking similarity between the functional deficits seen in a frontal lobe syndrome and those seen in normal aging.” (Veroff, 1980, Psychological Research, 41, p. 260) • “Because there is also evidence that the prefrontal cortex may be particularly vulnerable to the effects of aging, the implication is that "normal" aging is associated with cognitive impairments that are essentially the same as, though milder than, those seen in patients with frontal lobe lesions.” (Craik et al., 1990, Psychology and Aging, 5, p.149)

10. Vieillissement Diminution de la rapidité des opérations de traitement de l'information Baisse de la performance Les opérations pertinentes ne peuvent pas toutes être menées à terme Le produit d’un traitement n’est plus accessible quand le second s’achève Réduction Nombre d’opérations cognitives possibles (qq soit la nature de la tâche proposée) ALTERNATIVE Cette hypothèse ne fait cependant pas l’unanimité : Certains auteurs proposent que le vieillissement atteint plutôt un nombre restreint de médiateurs cognitifs, perturbant l’ensemble des registres de la cognition. Salthouse (1996) : la diminution de la vitesse de traitement est le facteur explicatif le plus plausible de la baisse des performances liées à l’âge.

11. MAIS … La vitesse de traitement (le ralentissement) n’explique pas toute la variance liée à l’âge. Son contrôle statistique ne fait pas disparaître tous les écarts inter-âges.

12. QUE COUVRE LA NOTION DE FONCTIONS EXECUTIVES ? La littérature fait consensus pour considérer que les fonctions exécutives regroupent l’ensemble des processus nécessaires à la régulation de l’activité cognitive lors du traitement de tâches complexes et/ou nouvelles et/ou conflictuelles. Elles ont fait l’objet de multiples modélisations théoriques, dont celles de : - Norman et Shallice (1980) - Miyake et al. (2000) Ces modélisations mettent l’inhibition au cœur des processus de contrôle de l’activité cognitive.

13. QUE COUVRE LA NOTION D’INHIBITION ? Dans ces 2 modèles, l’inhibition est définie comme : « Un mécanisme qui permet de réduire l’activation de stimuli non pertinents par rapport à la tâche en cours » - Soit parce qu’ils ont cessé de l’être, - Soit parce qu’ils lui sont étrangers.

14. Situation Nouvelle Ou ‘Problème’ SAS - - + Situation Familière ou Routinière ACTION - - - - - - + Schémas Gestionnaire des Conflits QUE COUVRE LA NOTION D’INHIBITION ? Chez Norman et Shallice (1980), les actions, qu’elles soient routinières ou nouvelles ne peuvent s’engager qu’au travers d’un jeu d’inhibition et d’excitation des schémas stockés dans un répertoire.

15. Inhibition Flexibilité Tâches cognitives Complexes Mise à jour QUE COUVRE LA NOTION D’INHIBITION ? Chez Miyake et al. (2000), l’inhibition fait partie, avec la mise à jour et la flexibilité, des processus indispensables à la réalisation des tâches cognitives complexes.

16. Inhibition Antisaccade, Stop-signal, Stroop Flexibilité Mise à jour QUE COUVRE LA NOTION D’INHIBITION ?

17. COMMENT PEUT-ON APPREHENDERL’INHIBITION COGNITIVE DANS LE VIEILLISSEMENT ? Les paradigmes expérimentaux sont nombreux.

18. TÂCHES MOTRICES : Go/no-go Condition 1 : «Je tape une fois, vous tapez une fois» Condition 2 : «Je tape deux fois, vous ne tapez pas» Cf. BREF Défaut d’inhibition = Erreurs en condition 2 (échopraxie)

19. TÂCHES MOTRICES : Tâche de stop-signal Le sujet voit à l’écran 2 stimuli présentés simultanément. Leur position varie d’un essai à l’autre. Il y a 2 types d’essais : Des essais «Non stop», où il doit toucher le plus vite possible le cercle rouge. Des essais «Stop», où il ne doit pas produire de réponse motrice (ici, l’apparition des stimuli est immédiatement suivie de la production d’un son signalant au sujet de ne pas répondre). Défaut d’inhibition = erreurs sur les essais «stop»

20. TÂCHES VERBALES : Test de Hayling Partie A dite d’initiation Le sujet doit compléter 15 phrases lues par l’évaluateur avec le mot le plus approprié. Exemple: Il a posté sa lettre en oubliant de mettre un…………… Partie B dite d’inhibition Le sujet doit compléter 15 phrases lues par l’évaluateur avec un mot sans aucun lien sémantique. Exemple: Pour mieux voir de près, il doit porter des…………… Défaut d’inhibition = erreurs partie B (lunettes, lentilles)

21. TÂCHES VERBALES : Lecture à haute voix de textes en présence de distracteurs(Consigne : ne pas lire les distracteurs à haute voix) Un conducteur irascible Les gendarmes n’avaient jamais vu cela téléphone ! Ils avaient installé un radar sur avion une route départementale et enregistrèrentun ingénieur véhicule qui roulait à 185 km/h contrat. Lorsque le conducteur s’est aperçu qu’il avion avait été pris en contrat photo il ingénieur fit demi-tour et prit en sandwich le radar entre sa voiture téléphone et le pylône, afin de le ingénieur réduire en miette. Trouvant son œuvre contrat incomplète, il descendit de voiture et téléphone acheva de détruire l’appareil en le avion projetant contre le pylône. Les gendarmes ingénieurs médusés ontrelevé le numéro de la contrat voiture et ont arrêté le chauffard téléphone quelques heures plus tard. Défaut d’inhibition = allongement important du temps de lecture et/ou lecture des distracteurs

22. Le sujet voit apparaître un point de fixation à l’écran pendant 1500 à 3000 ms * TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’antisaccades

23. Un signal carré apparaît ensuite sur un côté de l’écran pendant 225 ms TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’antisaccades

24. La cible (une flèche dans un carré) apparaît enfin du côté opposé de l’écran pendant 150 ms TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’antisaccades

25. TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’antisaccades Le sujet doit indiquer la direction de la flèche (haut, bas, droite ou gauche) en pressant un bouton

26. TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’antisaccades Pour réussir, le sujet doit inhiber la réponse d’orientation du regard vers le signal précédant la cible, car s’il le regarde, il n’aura pas le temps d’identifier la direction de la flèche.

27. Tâche 1 : dénomination bleu… rouge… vert TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche de Stroop

28. Tâche 2 : lecture vert… bleu… rouge vert bleu rouge TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche de Stroop

29. Tâche 3 : dénomination de la couleur de l’encre Vert… euh… rouge vertbleurouge TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche de Stroop Défaut d’inhibition : Lenteur et/ou erreurs de lecture

30. Condition Amorçage Condition contrôle Essai N° AV EB 1 TA TA 2 TÂCHES ATTENTIONNELLES : Amorçage Négatif Ici, à chaque essai, le sujet doit dire la lettre rouge et ignorer la lettre bleue. Dans la condition amorçage, la lettre cible à l’essai 2 était la lettre à ignorer (inhiber) à l’essai 1. Dans la condition contrôle, la lettre cible à l’essai 2 n’était pas présente à l’essai 1.

31. Condition Amorçage Condition contrôle Essai N° AV EB 1 TA TA 2 TÂCHES ATTENTIONNELLES : Amorçage Négatif Les temps de réponse en condition amorçage essai 2 sont habituellement plus long qu’en condition contrôle essai 2, car il faut un temps supplémentaire pour lever l’inhibition de la lettre ignorée. Le défaut d’inhibition se traduit ici par un moindre écart entre les temps de réponses et/ou des erreurs en condition amorçage essai 2.

32. Le sujet fixe le regard sur un point central et doit réagir à une cible présentée au hasard dans un rectangle situé à gauche ou à droite de l’écran * TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’inhibition de retour

33. L’apparition de la cible est précédée d’un indice(valide ou invalide) consistant en l’illumination de l’un des 2 rectangles * TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’inhibition de retour

34. L’inhibition de retour se marque par une augmentation du temps de réponse quand le sujet doit traiter un item présenté au même endroit que l’item précédent. * TÂCHES ATTENTIONNELLES : Tâche d’inhibition de retour

35. TÂCHES ATTENTIONNELLES : Modified Card Sorting Test Principe de l’épreuve Le sujet doit découvrir des règles de catégorisation (la forme, la couleur, le nombre) en tenant compte d’indices (‘oui’, ‘non’, ‘on change’) donnés par l’évaluateur. Le défaut d’inhibition se traduit par des erreurs de catégorisation et/ou des persévération et/ou un allongement du temps de réalisation de la tâche.

36. TÂCHES ATTENTIONNELLES : Trail Making Test Principe de l’épreuve Le patient doit (Forme A) suivre l’ordre de nombres inscrits dans des cercles puis (forme B) effectuer une progression similaire, mais en alternant des nombres et des lettres. Le défaut d’inhibition se traduit par des difficultés d’alternance sur la forme B et/ou un allongement du temps de réalisation de la tâche.

37. TÂCHES DE MEMOIRE : Oubli dirigé On présente au sujet une liste de mots à étudier en lui demandant d’en oublier certains. Les instructions («à oublier» ou «à retenir») peuvent être fournies : - Après chaque mot (méthode item) - Au milieu et en fin de liste (méthode liste) Le pattern de résultats habituel en rappel et/ou reconnaissance montre une meilleure performance pour les mots «à retenir» que pour les mots «à oublier». Cette différence est appelée «effet de l’oubli dirigé». L’explication fournie à ce phénomène est que la récupération des mots «à oublier» est inhibée par la consigne donnée. Ici le défaut d’inhibition se traduit par une absence de l’effet de l’oubli dirigé.

38. TÂCHES DE MEMOIRE : Fan effect Ce paradigme consiste à faire apprendre au participant une liste de faits associant, en une phrase, "un sujet" et "une action". Les sujets et les actions apparaissent dans 1, 2 ou 3 faits différents. Exemple de liste Le ministre a mené le projet (3-1) L’employé a conduit la voiture (1-1) Le capitaine a obtenu un conseil (1-2) Le ministre a traversé le village (3-1) Le juge a préparé son voyage (1-1) Le curé a obtenu unconseil (1-2) Le ministre a approché le cheval (3-1)

39. TÂCHES DE MEMOIRE : Fan effect Le participant doit ensuite reconnaître, le plus rapidement possible et le plus précisément possible, les faits appris des faits construits (intrus) par recombinaison des mêmes concepts. Exemple d’intrus à inhiber en reconnaissance L'employé a mené le projet (1-1) Le ministre a obtenu un conseil (3-2) Le défaut d’inhibition se traduit par davantage de fausses alarmes pour les intrus combinant des concepts apparaissant dans plusieurs faits.

40. TÂCHES DE MEMOIRE : Oubli induit à la récupération La tâche s’articule en 3 phases : Une phase d’apprentissage d’une liste de paires de mots constituées d’une catégorie et d’un exemplaire de la catégorie : - Fruit-Pêche - Fruit-Melon - Arbre-Bouleau Une phase d’entraînement durant laquelle la moitié des exemplaires de la moitié des catégories sont exercés en utilisant une tâche de complètement de mots : Fruit-Pê….

41. TÂCHES DE MEMOIRE : Oubli induit à la récupération Une phase de rappel indicé comportant 3 types d’items 1 - Des items entraînés provenant de catégories entraînées (E+) Fruit/pêche 2 - Des items non entraînés provenant de catégories entraînées (E-) Fruit/melon 3 - Des items non entraînés provenant de catégories non entraînées (NE) Arbre-Bouleau Très classiquement : les items (E-) sont moins bien rappelés que les items (NE) car le fait d’être entraîné sur une partie des items appartenant à une catégorie a pour effet d’inhiber les items non entraînés de cette même catégorie.

42. QUE SAIT-ON SUR VIEILLISSEMENT ET INHIBTION ? Une altération du fonctionnement inhibiteur a fréquemment été rapporté dans le vieillissement normal au niveau : MOTEUR - Go/no-go Potter & Grealy (2006) - Stop signal Kramer, Humphreys, Larish, Logan & Stayer (1994) May & Hasher (1998) VERBAL - Hayling Andrès & Van Der Linden (2000) - Lecture avec distraction Connely, Hasher & Zacks (1991)

43. QUE SAIT-ON SUR VIEILLISSEMENT ET INHIBTION ? ATTENTIONNEL -Anti-saccade Butler, Zacks et Anderson (1999) - Stroop Dulanay et Rogers (1994) Hartley (1993) Houx, Jolles & Vreeling (1993) Klein, Ponds, Houx & Jolles (1997) Salthouse & Meinz (1995) Spieler, Balota & Faust (1996) - Amorçage négatif Hasher, Stolzfus, Zacks & Rypma (1991) Kane, Hasher, Stolzfus, Zacks & Connelly (1994) McDowd & Oseas-Kreger (1991) Stolzfus, Hasher, Zacks, Ulivi & Goldstein (1993) Tipper (1991) Verhargen & De Meersman (1998)

44. QUE SAIT-ON SUR VIEILLISSEMENT ET INHIBTION ? ATTENTIONNEL • Wisconsin Allain, Roy, Nicoleau, Etcharry-Bouyx, Berrut, Dubas & Le Gall (2005) Daignault, Braun & Whitaker (1992) Levine, Stuss & Milberg (1995) • Trail Making Test Allain, Roy, Nicoleau, Etcharry-Bouyx, Berrut, Dubas & Le Gall (2005) MNESIQUE - Oubli dirigé Andrès, Van Der Linden & Parmentier (2004) Brault, Allain, Hommet, & Le Gall (2006) Zacks, Hasher & Radvansky (1996) - Fan Effect Fortuny, Allain, Kefi & Le Gall (2004) Gerard, Zacks, Hasher, & Radvansky (1991)

45. QUE SAIT-ON SUR VIEILLISSEMENT ET INHIBTION ? Toutefois, l’effet délétère de l’avancée en âge sur l’inhibition n’apparaît pas dans tous les travaux : - Des effets d’interférence normaux au Stroop ont aussi été relevés. Kieley 1997 Gamboz, Russo & Fox (2002) Salthouse & Meinz (1995) Salthouse, Thoth, Hancock & Woodard (1997) Shilling, Chetwynd & Rabbitt (2002)

46. QUE SAIT-ON SUR VIEILLISSEMENT ET INHIBTION ? - Des effets d’amplitude de priming négatif semblables à ceux des sujets jeunes ont également été observés. Connely & Hasher (1993) Gamboz, Russo & Fox (2002) Kramer, Humphreys, Larish, Logan & Stayer (1994) Langley, Overmier, Knopman & Prod’Homme (1998) Sullivan, Faust & Balota (1995) - Des effets d’inhibition de retour semblables à ceux observés chez les sujets jeunes ont aussi été constatés. Hartley & Kieley, 1995

47. QUE SIGNIFIENT CES CONTRADICTIONS ? Ces contradictions suggèrent, les problèmes de méthodologie résolus (niveau de complexité des tâches, etc.) que la proposition d’un déclin général et global des capacités d’inhibition lié à l’âge est excessive. Elles plaident plutôt en faveur de : - L’existence de plusieurs formes d’inhibition ou de mécanismes inhibiteurs. - La possibilité d’une atteinte plus sélective de certains d’entre eux.

48. QUE SIGNIFIENT CES CONTRADICTIONS ? Hasher, Zacks & May (1999) ont été les premiers à distinguer, dans des travaux sur l’inhibition en mémoire de travail, plusieurs aspects dans le contrôle inhibiteur. Ils en ont proposé 3 : - La fonction de filtrage qui limite l’entrée en mémoire de travail aux informations utiles. - La fonction de suppression (nettoyage) qui diminue l’activation en mémoire de travail des représentations qui ne sont plus d’actualité. - La fonction de restriction qui empêche que les réponses dominantes en mémoire de travail ne soient produites avant que d’autres n’aient été envisagées, le but étant de faire en sorte que les réponses dominantes non pertinentes ne prennent pas le contrôle de la pensée.

49. Fonction de suppression : • Tâche d’oubli dirigé • - Tâche d’empan de mots Fonction de filtrage : - Lecture de textes avec distracteurs - Résolution de problèmes contenant des distracteurs Fonction de blocage : - Test de Hayling - Test de Stroop QUE SIGNIFIENT CES CONTRADICTIONS ? Il y a très peu d’études comparant, chez les mêmes sujets jeunes et âgés, les effets du vieillissement sur la performance à des tâches engageant ces trois formes d’inhibition. Charlot & Feyereisen (2005)

50. Fonction de suppression : • Tâche d’oubli dirigé • - Tâche d’empan de mots Fonction de filtrage : - Lecture de textes avec distracteurs - Résolution de problèmes donnés avec distracteurs Fonction de blocage : - Test de Hayling - Test de Stroop QUE SIGNIFIENT CES CONTRADICTIONS ? Résultats Charlot & Feyereisen (2005) : • Performances dans les tâches faiblement corrélées entre elles, indiquant une relative autonomie des 3 fonctions inhibitrices.