Task-switching deficits and repetitive behaviour in genetic neurodevelopmental disorders: Data from children with Prader-Willi syndrome chromosome 15 q11-q13 deletion and boys with Fragile X syndrome

Prader-Willi syndrome (PWS) and Fragile X syndrome (FraX) are associated with distinctive cognitive and behavioural profiles. We examined whether repetitive behaviours in the two syndromes were associated with deficits in specific executive functions. PWS, FraX, and typically developing (TD) children were assessed for executive functioning using the Test of Everyday Attention for Children and an adapted Simon spatial interference task. Relative to the TD children, children with PWS and FraX showed greater costs of attention switching on the Simon task, but after controlling for intellectual ability, these switching deficits were only significant in the PWS group. Children with PWS and FraX also showed significantly increased preference for routine and differing profiles of other specific types of repetitive behaviours. A measure of switch cost from the Simon task was positively correlated to scores on preference for routine questionnaire items and was strongly associated with scores on other items relating to a preference for predictability. It is proposed that a deficit in attention switching is a component of the endophenotypes of both PWS and FraX and is associated with specific behaviours. This proposal is discussed in the context of neurocognitive pathways between genes and behaviour.

A saúde mental, função executiva e capacidade para o trabalho: a influência da sintomatologia psiquiátrica na capacidade para o trabalho: um estudo em trabalhadores portugueses

O presente trabalho tem como principal objetivo, estudar a relação entre a presença de vulnerabilidade para a manifestação de sintomatologia psiquiátrica e a sua relação com a capacidade para o trabalho e, como objetivo secundário, estudar o impacto da função cognitiva executiva na capacidade para o trabalho. Os problemas de saúde mental são comuns na população em geral, sendo estimado que uma em cada cinco pessoas pode apresentar sintomatologia de algum distúrbio mental ao longo de um ano. Por seu lado, a doença mental apresenta um impacto bastante significativo ao nível do absentismo laboral, tendo como consequência um custo bastante significativo ao nível do desempenho laboral (produtividade), bem como ao nível da saúde física e mental (Wu, Chi, Chen, Wang & Jin, 2009). O excessivo Stress Ocupacional experienciado pelos trabalhadores tem sido fortemente associado com o aparecimento de doenças e prejuízo da saúde mental interferindo na sua capacidade para o trabalho, produtividade, bem estar e qualidade de vida. A uma amostra de 125 trabalhadores foram aplicadas as escalas WAI (escala de índice de capacidade para o trabalho), BSI (Inventário de sintomas psicopatológicos) e o ESI (Inventário de Externalização versão reduzida) e, numa subamostra de 30 trabalhadores, foram aplicados os testes neuropsicológicos pela seguinte ordem: CAT (Halstead Category Test), WCST (Wisconci Card Sort), e a TH (Tower of Hanoi). Foram confirmadas todas as hipóteses do estudo o que sugere que existe, de facto, uma relação entre a presença de vulnerabilidade para manifestação de sintomatologia psiquiátrica com a capacidade para o trabalho e, também, que as funções executivas manifestam grande impacto na capacidade para o trabalho. Assim, a implementação de um programa de promoção para o trabalho e prevenção de risco nos trabalhadores torna-se crucial para o aumento da produtividade dos trabalhadores e, consequentemente, da própria organização.

Capacidade para o trabalho e função executiva

O presente trabalho pretende caracterizar a associação existente entre a função cognitiva executiva e a capacidade para o trabalho em profissionais de saúde (médicos e enfermeiros) e profissionais de educação (professores). A função cognitiva executiva é definida como uma série de processos cognitivos de ordem superior (capacidade de planeamento, raciocínio abstrato, flexibilidade cognitiva e resolução de problemas) determinantes no controlo e coordenação de operações cognitivas e fundamentais na organização e monitorização do comportamento humano. A integridade destas funções, são determinantes para a realização adequada de tarefas da vida diária, incluindo o contexto organizacional. A capacidade para trabalho é um forte preditor do desempenho laboral, sendo definida como a autoavaliação que o trabalhador faz do seu bem-estar no presente e no futuro próximo e da capacidade para assegurar o seu trabalho tendo em conta as exigências do mesmo, a saúde e os recursos psicológicos e cognitivos disponíveis. Assim, com o objetivo de compreender a relação entre estas duas variáveis em médicos, enfermeiros e professores, no presente trabalho utilizamos uma amostra composta por 218 sujeitos, sendo que 93 são enfermeiros, 100 professores (ensino secundário) e 25 médicos. Para avaliar as funções cognitivas executivas, nomeadamente a flexibilidade cognitiva e raciocínio abstrato não-verbal utilizamos o Halstead Category Test (HCT). Para avaliar a capacidade de planeamento e resolução de problemas, utilizamos a Torre de Hanoi (TH). Para determinamos o valor da capacidade para o trabalho, utilizamos o índice de capacidade para o trabalho. No sentido de controlar variáveis que poderiam influenciar esta relação, utilizamos Questionário Geral de Saúde (GHQ-12), escala de ansiedade-traço, Questionário de Personalidade de Eysenck, escala de satisfação no trabalho e uma questão dicotómica (Sim/Não) sobre o trabalho por turnos. Pela análise dos resultados, verificamos que alterações nas funções cognitivas executivas poderão prejudicar a capacidade para o trabalho. No entanto, verificamos que variáveis como a idade, trabalho por turnos, personalidade e saúde mental poderão exercer um efeito moderador desta relação. Por fim, em comparação com médicos, enfermeiros e professores, verificamos que os médicos e enfermeiros apresentam um maior prejuízo nas funções cognitivas executivas que os professores, mas não na capacidade para o trabalho. Como conclusão, o nosso trabalho contribuiu para uma melhor compreensão da ação das funções executivas em contexto laboral (em particular na área da saúde e educação), contribuindo para o desenvolvimento e implementação de programas de promoção de saúde laboral em contexto organizacional.

O contributo das representações numéricas básicas e da função executiva no desempenho de operações aritméticas : um estudo exploratório

Tese de mestrado, Psicologia (Secção de Cognição Social Aplicada), Universidade de Lisboa, Faculdade de Psicologia, 2014

Applying gaze-contingent training within community settings to infants from diverse SES backgrounds

Even in infancy children from low-SES backgrounds differ in frontal cortex functioning and, by the start of preschool, they frequently show poor performance on executive functions including attention control. These differences may causally mediate later difficulties in academic learning. Here, we present a study to assess the feasibility of using computerized paradigms to train attention control in infants, delivered weekly over five sessions in early intervention centres for low-SES families. Thirty-three 12-month-old infants were recruited, of whom 23 completed the training. Our results showed the feasibility of repeat-visit cognitive training within community settings. Training-related improvements were found, relative to active controls, on tasks assessing visual sustained attention, saccadic reaction time, and rule learning, whereas trend improvements were found on assessments of short-term memory. No significant improvements were found in task switching. These results warrant further investigation into the potential of this method for targeting ‘at-risk’ infants in community settings.

Análise do padrão motor em pessoas com diagnóstico de esquizofrenia: uma abordagem em tempo real

A esquizofrenia é uma perturbação mental grave caracterizada pela coexistência de sintomas positivos, negativos e de desorganização do pensamento e do comportamento. As alterações motoras são consistentemente observadas mas, ainda pouco estudadas na esquizofrenia, sendo relevantes para o seu diagnóstico. Neste quadro, o presente estudo tem como objetivo verificar se os indivíduos com esquizofrenia apresentam alterações na coordenação motora, comparativamente com o grupo sem esquizofrenia, bem como analisar se as disfunções dos sinais neurológicos subtis (SNS) motores se encontram correlacionadas com o funcionamento executivo e com os domínios psicopatológicos da perturbação. No total participaram 29 indivíduos (13 com diagnóstico de esquizofrenia e 16 sem diagnóstico) equivalentes em termos de idade, género, escolaridade e índice de massa corporal. Para avaliar o desempenho motor recorreu-se ao sistema Biostage de parametrização do movimento em tempo real, com a tarefa de lançameto ao alvo; a presença de SNS foi examinada através da Brief Motor Scale; o funcionamento executivo pela aplicação do subteste do Vocabulário e da fluência verbal e a sintomatologia clínica através da Positive and Negative Sindrome Scale. Pela análise cinemática do movimento constatou-se que os indivíduos com esquizofrenia recrutam um padrão motor menos desenvolvido e imaturo de movimento, com menor individualização das componentes (principalmente do tronco e pélvis), necessitando de mais tempo para executar a tarefa, comparativamente com os sujeitos sem a perturbação que evidenciaram um movimento mais avançado de movimento. Os indivíduos com esquizofrenia mostraram índices elevados de disfunção dos SNS (média =6,01) estabelecendo este domínio uma relação boa e negativa com o desempenho verbal (rho Spearman=-0,62) e uma relação forte e positiva com todos os domínios psicopatológicos (rho Spearman=0,74). O estudo da existência de alterações motoras como parte intrínseca da esquizofrenia revela-se pertinente uma vez que possibilita uma compreensão mais aprofundada da sua fisiopatologia e permite que se desenvolvam práticas mais efetivas na área da saúde e reabilitação.

Relações entre o tipo de respiração, as funções executivas e o comportamento numa amostra de crianças do ensino básico

Envolvido na necessidade emergente de associar a Saúde à Educação e da importância e proeminência que a literatura tem manifestado sobre a respiração e as suas implicações na aprendizagem, este estudo pretende explorar e identificar as principais características anátomo-fisiológicas de alunos com RN e RO, apresentar as alterações do comportamento em alunos com RN e alunos com RO, expôr as modificações das funções executivas em alunos com RN e alunos com RO e a relação entre as funções executivas e o comportamento em alunos com RN e alunos com RO. Foram avaliados 169 alunos do 2º ciclo de escolaridade da Escola Eb2/3 de São João da Madeira na respiração, no comportamento e funções executivas – com recurso à adaptação da Avaliação Miofuncional Orofacial – MBGR, do Questionário de Autoavaliação para Jovens (Youth Self Report) e do Inventário de Classificação Comportamental de Funções Executivas – ICCFE-C/A (versão para crianças/adolescentes). Usou-se a avaliação miofuncional orofacial para se obter a caraterização do modo respiratório e das alterações miofuncionais na amostra; e o questionário de autoavaliação comportamental e o inventário de classificação comportamental de funções executivas para verificar a existência de relação entre o desempenho comportamental e funções executivas com o modo respiratório. Os alunos com modo respiratório predominantemente oral apresentam maior incidência de alterações miofuncionais e de modificações comportamentais e nas funções executivas em comparação de alunos com respiração predominantemente nasal.

Long-term outcome after cognitive and behavioral regression in nonlesional epilepsy with continuous spike-waves during slow-wave sleep.

PURPOSE: To present the long-term follow-up of 10 adolescents and young adults with documented cognitive and behavioral regression as children due to nonlesional focal, mainly frontal, epilepsy with continuous spike-waves during slow wave sleep (CSWS). METHODS: Past medical and electroencephalography (EEG) data were reviewed and neuropsychological tests exploring main cognitive functions were administered. KEY FINDINGS: After a mean duration of follow-up of 15.6 years (range, 8-23 years), none of the 10 patients had recovered fully, but four regained borderline to normal intelligence and were almost independent. Patients with prolonged global intellectual regression had the worst outcome, whereas those with more specific and short-lived deficits recovered best. The marked behavioral disorders resolved in all but one patient. Executive functions were neither severely nor homogenously affected. Three patients with a frontal syndrome during the active phase (AP) disclosed only mild residual executive and social cognition deficits. The main cognitive gains occurred shortly after the AP, but qualitative improvements continued to occur. Long-term outcome correlated best with duration of CSWS. SIGNIFICANCE: Our findings emphasize that cognitive recovery after cessation of CSWS depends on the severity and duration of the initial regression. None of our patients had major executive and social cognition deficits with preserved intelligence, as reported in adults with early destructive lesions of the frontal lobes. Early recognition of epilepsy with CSWS and rapid introduction of effective therapy are crucial for a best possible outcome.

Cognitive and emotional effects of carotid stenosis.

PRINCIPLES: Patients with carotid artery stenosis (CAS) are at risk of ipsilateral stroke and chronic compromise of cerebral blood flow. It is under debate whether the hypo-perfusion or embolism in CAS is directly related to cognitive impairment. Alternatively, CAS may be a marker for underlying risk factors, which themselves influence cognition. We aimed to determine cognitive performance level and the emotional state of patients with CAS. We hypo-thesised that patients with high grade stenosis, bilateral stenosis, symptomatic patients and/or those with relevant risk factors would suffer impairment of their cognitive performance and emotional state. METHODS: A total of 68 patients with CAS of ≥70% were included in a prospective exploratory study design. All patients underwent structured assessment of executive functions, language, verbal and visual memory, motor speed, anxiety and depression. RESULTS: Significantly more patients with CAS showed cognitive impairments (executive functions, word production, verbal and visual memory, motor speed) and anxiety than expected in a normative sample. Bilateral and symptomatic stenosis was associated with slower processing speed. Cognitive performance and anxiety level were not influenced by the side and the degree of stenosis or the presence of collaterals. Factors associated with less co-gnitive impairment included higher education level, female gender, ambidexterity and treated hypercholesterolemia. CONCLUSIONS: Cognitive impairment and increased level of anxiety are frequent in patients with carotid stenosis. The lack of a correlation between cognitive functioning and degree of stenosis or the presence of collaterals, challenges the view that CAS per se leads to cognitive impairment.

Cognition, mood and fatigue in patients in the early stage of multiple sclerosis.

QUESTION UNDER STUDY: Cognitive impairment occurs during multiple sclerosis (MS) and contributes to the burden of the disease, but its effect in the initial phase of MS still needs to be better understood. METHODS: We prospectively studied 127 early MS patients presenting with a clinically isolated syndrome (CIS) or definite MS, a mean disease duration of 2.6 years, and with minor disability (mean Expanded Disability Status Scale score 1.8). Patients were tested for long-term memory, executive functions, attention, fatigue, mood disorders, functional handicap and quality of life (QoL). Twenty-one CIS patients were excluded from study as the diagnosis of MS could not be confirmed. RESULTS: Over the 106 MS patients analysed, 31 (29.3%) were cognitively impaired (23.6% for memory, 10.4% for attention and 5.7% for executive functions). Cognitive deficits were already present in CIS patients in whom the diagnosis was not yet confirmed (20%). Impaired cognition was associated with anxiety (p = 0.05), depression(p = 0.004), fatigue (p = 0.03), handicap (p <0.001) and a lower QoL (p <0.001). After adjustment for QoL, handicap, depression, anxiety and fatigue were no longer associated with the presence of cognitive deficits. CONCLUSIONS: In this well-defined early MS group one third of the patients already exhibited cognitive deficits, which were usually apparent in an effortful learning situation and were generally mild. Mood disorders, fatigue, handicap and decreased QoL were all associated with the occurrence of cognitive deficits. QoL itself appeared to take all the other factors into account. Our results confirm the existence of an interplay between cognitive, affective and functional changes and fatigue in early MS.

Autonomic and electrocortical indices of performance monitoring and source memory discrimination in older and younger adults

Reduced capacity for executive cognitive function and for the autonomic control of cardiac responsivity are both concomitants of the aging process. These may be linked through their mutual dependence on medial prefrontal function, but the specifics ofthat linkage have not been well explored. Executive functions associated with medial prefrontal cortex involve various aspects ofperformance monitoring, whereas centrally mediated autonomic functions can be observed as heart rate variability (HRV), i.e., variability in the length of intervals between heart beats. The focus for this thesis was to examine the degree to which the capacity for phasic autonomic adjustments to heart rate relates to performance monitoring in younger and older adults, using measures of electrocortical and autonomic activity. Behavioural performance and attention allocation during two age-sensitive tasks could be predicted by various aspects of autonomic control. For young adults, greater influence of the parasympathetic system on HRV was beneficial for learning unfamiliar maze paths; for older adults, greater sympathetic influence was detrimental to these functions. Further, these relationships were primarily evoked when the task required the construction and use of internalized representations of mazes rather than passive responses to feedback. When memory for source was required, older adults made three times as many source errors as young adults. However, greater parasympathetic influence on HRV in the older group was conducive to avoiding source errors and to reduced electrocortical responses to irrelevant information. Higher sympathetic predominance, in contrast, was associated with higher rates of source error and greater electrocortical responses tq non-target information in both groups. These relations were not seen for 11 errors associated with a speeded perceptual task, irrespective of its difficulty level. Overall, autonomic modulation of cardiac activity was associated with higher levels of performance monitoring, but differentially across tasks and age groups. With respect to age, those older adults who had maintained higher levels of autonomic cardiac regulation appeared to have also maintained higher levels of executive control over task performance.

Effets d’un entraînement neuromoteur et d’un entraînement aérobie sur les fonctions exécutives chez l’enfant

Les études des effets de l’activité physique sur la cognition humaine et animale ne permettent pas de clarifier si ces effets sont spécifiques au type d’exercice pratiqué et si les gains cognitifs pour un cerveau en développement sont globaux ou exclusifs à certaines fonctions cognitives. Considérant le circuit nerveux entre le cervelet et le cortex préfrontal dorsolatéral, nous croyons qu’un entraînement neuromoteur stimulant les fonctions motrices du cervelet améliorera les fonctions exécutives associées au cortex préfrontal. Comme l’entraînement aérobie a affecté positivement différentes fonctions cognitives dans des études précédentes, nous croyons que ce type d’exercice améliorera les fonctions exécutives et la mémoire à long-terme. Trois classes de sixième année (âge moyen = 11,4 ans) ont été aléatoirement assignées aux groupes neuromoteur (n=22), aérobie (n=19) et contrôle (n=15). Nous nous sommes assurés que l’entraînement neuromoteur ne stimulait aucunement la capacité aérobie et que l’entraînement aérobie n’améliorait aucune habileté motrice. Les entraînements pour les deux groupes expérimentaux consistaient en 30 minutes d’activités par jour d’école pendant les heures de classe, pour 10 semaines ; le groupe contrôle suivait le programme scolaire régulier. Des tests moteurs et cognitifs ont été administrés avant et après l’intervention. Une série d’ANOVAs a révélé que l’entraînement neuromoteur avait amélioré la fluence verbale avec un effet marginal sur la génération de verbe, deux fonctions exécutives associées au circuit fronto-cérébelleux, et que l’entraînement aérobie avait mené à une amélioration distincte de la fluence verbale. Ainsi, nos résultats démontrent que les améliorations des fonctions exécutives sont spécifiques à chaque entraînement pratiqué.

Approche psycholinguistique des relations entre le traitement sémantique des mots et la rétention à court terme chez l’individu sain et dans la démence de type Alzheimer

Depuis ces deux dernières décennies, des efforts considérables en psychologie cognitive et neuropsychologie ont été déployés pour mieux comprendre les dynamiques entre les différents systèmes cognitifs (fonctions exécutives, mémoire, langage, etc.). L’observation d’une co-existence entre des atteintes en rétention à court terme verbale (RCTv) et en langage dans plusieurs pathologies a conduit certains chercheurs à concevoir une alternative à la conceptualisation classique de la RCTv, telle que proposée par le modèle initial de la mémoire de travail de Baddeley (1986). Particulièrement, les travaux sur l’aphasie ont conduit à l’émergence d’une approche psycholinguistique de la RCTv, postulant que le traitement et le maintien des mots font appel à des processus communs. Cette approche, et particulièrement le modèle d’activation interactive (N. Martin & Gupta, 2004; N. Martin & Saffran, 1997), prédit que les capacités en RCTv sont notamment modulées par les caractéristiques linguistiques engagées durant l’épreuve, variant selon la nature des items verbaux et la modalité de rappel, ainsi que par les compétences linguistiques des individus. L’objectif de la présente thèse était de tester ces prédictions à partir d’une exploration des relations entre le traitement sémantique des mots et la RCTv chez l’adulte sain (article 1) et dans la démence de type Alzheimer (DTA) (article 2). Dans le premier article, deux expériences mettent en évidence l’influence des liens associatifs entre les mots sur les capacités à maintenir temporairement des informations verbales. Les participants ont tendance à faussement reconnaître des mots associés aux mots de la liste, reflet d’une activation du réseau sémantique durant la rétention temporaire. Cette contribution sémantique est accentuée en situation de suppression articulatoire, une condition qui empêche le participant de répéter les listes durant la tâche. Les résultats du second article indiquent que la modalité de réponse module différemment la performance en RCTv chez les participants âgés sans atteinte neurologique et ceux atteints de la DTA. Ces données en RCTv sont compatibles avec les atteintes spécifiques du traitement du mot, également trouvées chez le groupe avec DTA. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats sont discutées. Les limites et perspectives futures sont également abordées.

Substrats neuronaux de la mémoire épisodique et de la mémoire de travail dans le vieillissement normal et pathologique

La maladie d’Alzheimer (MA) est de loin le type de démence le plus répandu chez les personnes âgées. Il est maintenant possible de proposer un certain nombre d’interventions ou de stratégies préventives aux personnes portant un diagnostic de MA ou à risque de développer la maladie. Il est donc important de diagnostiquer cette maladie le plus tôt possible. Les personnes avec un trouble cognitif léger (TCL) représentent une population d’intérêt puisqu’elles sont à haut risque d’évoluer vers une démence et plusieurs d’entres elles seraient ainsi dans une phase prodromale de la MA. Les travaux de cette thèse visent à explorer les activations fonctionnelles associées à la mémoire épisodique et à la mémoire de travail dans le TCL ainsi qu’aux effets de la sévérité de la maladie et des caractéristiques de la tâche sur ces activations. Dans un premier temps, nous exposerons les connaissances relatives au niveau des atteintes cognitives, du patron d’activation fonctionnelle et des plus récents modèles élaborés pour expliquer les changements d’activation dans le vieillissement normal et pathologique (Chapitre 1). Par la suite, les études réalisées dans le cadre de cette thèse seront présentées. Nous avons d’abord étudié la fiabilité du signal d’activation chez les TCL et chez les personnes âgées saines (PA) à l’aide de tâches d’encodage et de récupération de mots (Chapitre 2). Nous avons ensuite comparé le patron d’activation cérébral des PA et des personnes TCL alors qu’elles réalisaient une tâche d’encodage et de récupération de mots. L’effet de la sévérité a été évalué en corrélant les activations des personnes TCL à leurs scores obtenu à une échelle évaluant leur cognition globale (Chapitre 3). L’effet de sévérité a ensuite été étudié de manière plus approfondie chez un plus grand nombre de TCL en utilisant la médiane du groupe à cette même échelle pour déterminer un groupe de TCL plus atteints et un groupe de TCL moins atteints. Ces deux groupes ont ensuite été comparés à un groupe de PA lors d’une tâche d’encodage de paires de mots reliés sémantiquement ou non-reliés (Chapitre 4), une tâche de reconnaissance de paires de mots mesurant principalement la familiarité ou principalement la recollection (Chapitre 5), ainsi que deux tâches impliquant des composantes différentes de la mémoire de travail et des fonctions exécutives, soit la manipulation de l’information et l’attention divisée (Chapitre 6). Les résultats présentés dans cette thèse ont mis en évidence une distinction entre le patron d’activation des TCL et des PA qui semble caractérisée par une interaction entre le niveau de sévérité de la maladie et les processus cognitifs impliqués dans la tâche. L’effet de sévérité a été observé lors de plusieurs tâches impliquant des processus cognitifs différents où les MCI moins atteints ont montré principalement des hyperactivations sous-tendant des mécanismes compensatoires et les MCI plus atteints ont montré principalement des hypoactivations soulignant la dégradation de ces mécanismes. Par ailleurs, les résultats de nos études ont aussi montré que cet effet de sévérité est modulé par le moment d’altération du processus cognitif impliqué dans la tâche: les processus altérés précocément dans le TCL sont caractériséees par des hyperactivations chez les TCL moins atteints tandis que les processus altérés plus tardivement ont plutôt élicité des hyperactivations chez les TCL plus atteints. Les implications de ces résultats, ainsi que les limites des études, sont discutés (Chapitre 7).

Évaluation des mécanismes d'inhibition dans le trouble cognitif léger et la maladie d'Alzheimer

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal