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Rôle du cortex fronto-polaire dans la planification de nos actions

L’un des défis majeurs en neurosciences est la compréhension de l’organisation fonctionnelle du cerveau. Dans une étude de neuropsychologie menée chez des patients souffrant de lésions du cortex fronto-polaire, la région la plus antérieure du cortex frontal, Jean-Claude Dreher, chercheur au Centre de neuroscience cognitive (UMR 5229, Lyon), en collaboration avec une équipe américaine vient de montrer, pour la première fois, que la taille des lésions du cortex fronto-polaire est corrélée aux déficits de comportement observés au cours de la gestion de tâches multiples. Ces travaux sont publiés en ligne le 15 septembre 2008 dans la revue PLoS ONE .

 

Les capacités cognitives humaines les plus complexes, comme la planification de nos actions, sont traditionnellement attribuées à un agrandissement disproportionné du lobe frontal du cerveau humain au cours de l’évolution. Cette assertion est basée principalement sur des études comparatives entre le cerveau des humains et celui d’autres primates. Cependant, des études récentes comparant la taille relative du cortex frontal pris dans son ensemble, chez différentes espèces de singes, y compris chez les hominoïdes (singes sans queue, dont les humains), indiquent que la taille du cortex frontal humain n’est pas disproportionnellement plus importante que celle des grands singes [1,2]. En fait, les capacités cognitives spécifiquement humaines pourraient en partie être attribuées aux différences des tailles relatives des différentes régions corticales frontales et n’impliqueraient pas nécessairement une augmentation de la taille globale du lobe frontal. Plus particulièrement, le cortex fronto-polaire (aire 10 de Brodmann), la région la plus antérieure du cortex préfrontal, pourrait sous-tendre les capacités cognitives spécifiquement humaines. Sa taille relative par rapport au reste du cerveau a en effet augmenté au cours de l’évolution des hominidés.

Le rôle du cortex fronto-polaire demeure néanmoins énigmatique. Selon une hypothèse récemment proposée, cette région cérébrale permettrait de garder en mémoire les buts à réaliser tout en explorant des buts secondaires, un processus de gestion multi-tâches, fréquemment nécessaire dans la vie de tous les jours. Des études d’imagerie cérébrale ont en effet révélé que ni la seule maintenance en mémoire de buts (mémoire à court-terme), ni la seule allocation successive de ressources attentionnelles entre des buts alternatifs (alternance entre tâches) n’activent par elles-mêmes sélectivement le cortex fronto-polaire [3]. Par contre, la combinaison simultanée de ces deux processus augmente l’activation du cortex fronto-polaire lorsqu’il est nécessaire de garder des buts en mémoire tout en traitant des buts secondaires.

Afin d’établir si cette région cérébrale est réellement nécessaire à la bonne réalisation de ce processus cognitif, Jean-Claude Dreher, chercheur au Centre de recherche cognitive (UMR 5229, CNRS/Université Lyon 1) a mené en collaboration avec l’équipe de Jordan Grafman du National Instute of Neurological Disorders and Stroke (Bethesda, Maryland) des études de neuropsychologie chez des patients atteints de lésions focales.

Les résultats principaux de cette étude indiquent que la taille des lésions du cortex fronto-polaire permet de prédire les déficits apparaissant lorsqu’il est nécessaire de combiner la mémoire de buts (mémoire à court-terme), et l’allocation successive de ressources attentionnelles entre des buts alternatifs (voir figure). L’intégrité du cortex fronto-polaire est donc nécessaire à la bonne réalisation de tâches qui demandent de maintenir un but premier en mémoire tout en traitant des buts secondaires, une capacité cruciale pour mener à bien des séquences de tâches complexes dans la vie de tous les jours. Ce résultat permet ainsi de mieux comprendre les bases cérébrales de la cognition humaine, comme la planification et la gestion des tâches multiples (multitasking).


© PLoS ONE

Figure A : Localisation et degré de recouvrements des lésions des patients ayant des lésions du cortex fronto-polaire gauche (aire 10 de Brodmann). R : droite, L : gauche . La gauche est représentée à droite sur la figure selon la convention radiologique. Les couleurs les plus claires (jaune claire) indiquent le degré de recouvrement des mêmes structures pour différents sujets. Les couleurs les plus sombres en bas de l’échelle indiquent moins de recouvrement d’une même région entre sujets. © PLoS ONE

Figure B : Relation entre la taille des lésions du cortex fronto-polaire gauche et les déficits de comportement observés dans la gestion multi-tâches (coefficient de corrélation R= 0.94, P<0.005).

 

Bibliographie
1. Semendeferi K, Lu A, Schenker N, Damasio H (2002) Humans and great apes share a large frontal cortex. Nat Neurosci 5: 272-276.
2. Semendeferi K, Armstrong E, Schleicher A, Zilles K, Van Hoesen GW (2001) Prefrontal cortex in humans and apes: a comparative study of area 10. Am J Phys Anthropol 114: 224-241.
3. Koechlin E, Basso G, Pietrini P, Panzer S, Grafman J (1999) The role of the anterior prefrontal cortex in human cognition. Nature 399: 148-151.

En savoir plus

  • Damage to the Fronto-Polar Cortex Is Associated with Impaired Multitasking, J.-C. Dreher, E. Koechlin, M. Tierney & J. Grafman, PLoS ONE (2008)
    Publié en ligne le 15 septembre 2008 sur le site de la revue PLoS ONE

 

Contacts chercheurs

Centre de neuroscience cognitive
UMR 5229 (CNRS/Université Lyon 1)
Université Claude Bernard Lyon 1
67 Boulevard Pinel
69675 Bron Cedex

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