Dynamique cérébrale et réserve cognitive en situation d’attention sélective dans le vieillissement normal et les troubles de la cognition : approche neurofonctionnelle

Réalisée en cotutelle avec l'Unité de Formation à la Recherche Lettres Arts et Sciences Humaines - Université Nice-Sophia Antipolis.

Évaluation d’une intervention infirmière basée sur une approche caring et cognitive comportementale sur l’acceptation d’un défibrillateur cardiaque implantable

Le taux de mortalité chez les patients à risque d’arythmies cardiaques menaçantes à la vie a été considérablement réduit grâce au défibrillateur cardiaque implantable (DCI). Toutefois, des préoccupations uniques face au DCI, y compris les chocs que l’appareil peut déclencher, sont susceptibles de provoquer des symptômes d'anxiété et une limitation perçue des activités chez les porteurs de DCI. Ces réactions émotives et modifications de comportement peuvent affecter l’acceptation du patient envers le DCI. Cette étude pilote randomisée avec groupe contrôle (n=15 /groupe) visait à examiner la faisabilité et l'acceptabilité d'une intervention infirmière individualisée de même que ses effets préliminaires sur l’anxiété, le fonctionnement dans les activités de la vie quotidienne et l’acceptation du DCI auprès de nouveaux porteurs de DCI. L'intervention infirmière, basée sur la théorie du Human Caring et teintée d’une approche cognitive comportementale, ciblait les préoccupations individuelles face au DCI. À partir des préoccupations identifiées, l’infirmière intervenait en mettant l'accent sur les croyances contraignantes du patient, qui pouvaient mener à de l’anxiété et des comportements d'évitement. Après randomisation, les patients du groupe intervention (GI) ont participé à un premier entretien en face-à-face avant le congé hospitalier. Subséquemment, deux entretiens se sont faits par téléphone, à environ 7 et 14 jours suite au congé hospitalier. Les résultats soutiennent la faisabilité et l’acceptabilité du devis de l’étude et de l’intervention évaluée. De plus, ils soulignent le potentiel de l’intervention à diminuer les sentiments anxieux chez les participants du GI. Les résultats de cette étude pilote offrent des pistes de recherches futures et permettront de guider la pratique clinique.

Changes in cortical and sub-cortical patterns of activity associated with aging during the performance of a lexical set-shifting task

Bien que le passage du temps altère le cerveau, la cognition ne suit pas nécessairement le même destin. En effet, il existe des mécanismes compensatoires qui permettent de préserver la cognition (réserve cognitive) malgré le vieillissement. Les personnes âgées peuvent utiliser de nouveaux circuits neuronaux (compensation neuronale) ou des circuits existants moins susceptibles aux effets du vieillissement (réserve neuronale) pour maintenir un haut niveau de performance cognitive. Toutefois, la façon dont ces mécanismes affectent l’activité corticale et striatale lors de tâches impliquant des changements de règles (set-shifting) et durant le traitement sémantique et phonologique n’a pas été extensivement explorée. Le but de cette thèse est d’explorer comment le vieillissement affecte les patrons d’activité cérébrale dans les processus exécutifs d’une part et dans l’utilisation de règles lexicales d’autre part. Pour cela nous avons utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) lors de la performance d’une tâche lexicale analogue à celle du Wisconsin. Cette tâche a été fortement liée à de l’activité fronto-stritale lors des changements de règles, ainsi qu’à la mobilisation de régions associées au traitement sémantique et phonologique lors de décisions sémantiques et phonologiques, respectivement. Par conséquent, nous avons comparé l’activité cérébrale de jeunes individus (18 à 35 ans) à celle d’individus âgés (55 à 75 ans) lors de l’exécution de cette tâche. Les deux groupes ont montré l’implication de boucles fronto-striatales associées à la planification et à l’exécution de changements de règle. Toutefois, alors que les jeunes semblaient activer une « boucle cognitive » (cortex préfrontal ventrolatéral, noyau caudé et thalamus) lorsqu’ils se voyaient indiquer qu’un changement de règle était requis, et une « boucle motrice » (cortex postérieur préfrontal et putamen) lorsqu’ils devaient effectuer le changement, les participants âgés montraient une activation des deux boucles lors de l’exécution des changements de règle seulement. Les jeunes adultes tendaient à présenter une augmentation de l’activité du cortex préfrontal ventrolatéral, du gyrus fusiforme, du lobe ventral temporale et du noyau caudé lors des décisions sémantiques, ainsi que de l’activité au niveau de l’aire de Broca postérieur, de la junction temporopariétale et du cortex moteur lors de décisions phonologiques. Les participants âgés ont montré de l’activité au niveau du cortex préfrontal latéral et moteur durant les deux types de décisions lexicales. De plus, lorsque les décisions sémantiques et phonologiques ont été comparées entre elles, les jeunes ont montré des différences significatives au niveau de plusieurs régions cérébrales, mais pas les âgés. En conclusion, notre première étude a montré, lors du set-shifting, un délai de l’activité cérébrale chez les personnes âgées. Cela nous a permis de conceptualiser l’Hypothèse Temporelle de Compensation (troisième manuscrit) qui consiste en l’existence d’un mécanisme compensatoire caractérisé par un délai d’activité cérébrale lié au vieillissement permettant de préserver la cognition au détriment de la vitesse d’exécution. En ce qui concerne les processus langagiers (deuxième étude), les circuits sémantiques et phonologiques semblent se fusionner dans un seul circuit chez les individus âgés, cela représente vraisemblablement des mécanismes de réserve et de compensation neuronales qui permettent de préserver les habilités langagières.

Longitudinal assessment of neural activity in Parkinson’s disease with mild cognitive impairment using task based fMRI

La maladie de Parkinson (PD) a été uniquement considérée pour ses endommagements sur les circuits moteurs dans le cerveau. Il est maintenant considéré comme un trouble multisystèmique, avec aspects multiples non moteurs y compris les dommages intérêts pour les circuits cognitifs. La présence d’un trouble léger de la cognition (TCL) de PD a été liée avec des changements structurels de la matière grise, matière blanche ainsi que des changements fonctionnels du cerveau. En particulier, une activité significativement réduite a été observée dans la boucle corticostriatale ‘cognitive’ chez des patients atteints de PD-TCL vs. PD non-TCL en utilisant IRMf. On sait peu de cours de ces modèles fonctionnels au fil du temps. Dans cette étude, nous présentons un suivi longitudinal de 24 patients de PD non démente qui a subi une enquête neuropsychologique, et ont été séparés en deux groupes - avec et sans TCL (TCL n = 11, non-TCL n = 13) en fonction du niveau 2 des recommandations de la Movement Disrders Society pour le diagnostic de PD-TCL. Ensuite, chaque participant a subi une IRMf en effectuant la tâche de Wisconsin pendant deux sessions, 19 mois d'intervalle. Nos résultats longitudinaux montrent qu'au cours de la planification de période de la tâche, les patients PD non-TCL engageant les ressources normales du cortex mais ils ont activé en plus les zones corticales qui sont liés à la prise de décision tel que cortex médial préfrontal (PFC), lobe pariétal et le PFC supérieure, tandis que les PD-TCL ont échoué pour engager ces zones en temps 2. Le striatum n'était pas engagé pour les deux groupes en temps 1 et pour le groupe TCL en temps 2. En outre, les structures médiales du lobe temporal étaient au fil du temps sous recrutés pour TCL et Non-TCL et étaient positivement corrélés avec les scores de MoCA. Le cortex pariétal, PFC antérieur, PFC supérieure et putamen postérieur étaient négativement corrélés avec les scores de MoCA en fil du temps. Ces résultats révèlent une altération fonctionnelle pour l’axe ganglial-thalamo-corticale au début de PD, ainsi que des niveaux différents de participation corticale pendant une déficience cognitive. Cette différence de recrutement corticale des ressources pourrait refléter longitudinalement des circuits déficients distincts de trouble cognitive légère dans PD.

Specificity of cognitive and behavioral complaints in post-traumatic stress disorder and mild traumatic brain injury.

Characterization of cognitive and behavioral complaints is explored in Post-traumatic stress disorder (PTSD) and mild traumatic brain injury (MTBI) samples according to the severity of PTSD, depression and general anxiety conditions. Self-reported questionnaires on cognitive and behavioral changes are administered to PTSD, MTBI, MTBI/PTSD and control groups. Confounding variables are controlled. All groups report more complaints since the traumatic event. PTSD and MTBI/PTSD groups report more anxiety symptoms, depression and complaints compared to the MTBI group. Relatives of the PTSD group confirm most of the behavioral changes reported. Results suggest the utility of self-reported questionnaires to personalize cognitive and behavioral interventions in PTSD and MTBI to cope with the impacts of the traumatic event.

Caractérisation de la plainte cognitive dans le vieillissement normal et le trouble cognitif léger

Le vieillissement étant un enjeu démographique majeur, il est capital de mieux comprendre les changements qui surviennent durant cette période de la vie. Il est connu que certaines fonctions cognitives sont modifiées avec l’avancée en âge. D’ailleurs, 25 à 50 % des personnes âgées de 65 ans et plus rapportent avoir observé un déclin de leur cognition et de leur mémoire. Les travaux de cette thèse portent sur la caractérisation de la plainte cognitive chez des personnes âgées saines et chez des aînés ayant un trouble cognitif léger (TCL) ainsi que sur son évolution au fil de la progression vers la maladie d’Alzheimer. La première étude (Chapitre II) avait pour objectif d’identifier les différents domaines de plainte mnésique chez des personnes d’âge moyen et des individus plus âgés. Elle visait également à vérifier si les domaines de plainte étaient associés aux performances aux tests neuropsychologiques. L’effet sur la plainte de certaines caractéristiques personnelles (âge, sexe, niveau de scolarité et symptômes dépressifs) a aussi été examiné. Le Questionnaire d’auto-évaluation de la mémoire (QAM; Van der Linden, Wijns, Von Frenkell, Coyette, & Seron, 1989) et plusieurs tests neuropsychologiques ont été complétés par 115 adultes sains âgés de 45 à 87 ans. Une analyse en composantes principales réalisée sur l'ensemble des questions du QAM a permis d’identifier sept grands domaines de plainte. Des analyses subséquentes ont révélé que les plaintes les plus fréquemment rapportées par les participants sont associées à des situations où des facteurs internes et externes interfèrent avec la performance mnésique. Les analyses ont aussi montré que les plaintes relatives à des oublis dont les conséquences menacent l’autonomie et la sécurité témoigneraient de problèmes cognitifs et fonctionnels plus sévères. Enfin, nos résultats ont indiqué que les différents domaines de plainte reflètent globalement les problèmes cognitifs objectifs. Aucune association n’a été trouvée entre la plainte et la plupart des caractéristiques démographiques. La seconde étude (Chapitre III) avait pour but de caractériser la plainte cognitive dans le TCL ainsi que son évolution dans la progression de la démence. L’étude cherchait aussi à déterminer si les changements dans certains domaines de plainte étaient reliés au déclin de ii fonctions cognitives spécifiques chez les individus avec TCL qui ont progressé vers la démence (progresseurs). Des personnes avec TCL et des individus âgés sains ont été évalués annuellement pendant trois ans. Le QAM et le Multifactorial Memory Questionnaire (MMQ; Fort, Holl, Kaddour, & Gana, 2004) ont été utilisés pour mesurer leurs plaintes. Les résultats ont révélé que les progresseurs rapportaient davantage de difficultés associées à la mémorisation de contenus complexes (ex. : textes ou conversations), d’événements récents et d’informations sur leurs proches que les personnes âgées saines et ce, jusqu’à trois ans avec le diagnostic de démence. L’analyse des effets de groupe a indiqué que l’intensité des plaintes des progresseurs semble être demeurée stable durant le suivi. Il est donc possible qu’une proportion des progresseurs présentent une méconnaissance de leurs difficultés cognitives. Cependant, des analyses corrélationnelles ont montré que l’augmentation des plaintes reliées à trois domaines était associée à l’accroissement de certaines atteintes cognitives durant les trois ans. Ainsi, certaines plaintes pourraient permettre de mieux comprendre les difficultés cognitives qui sont vécues par la personne avec TCL. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats seront discutées dans le dernier chapitre de la thèse (Chapitre IV).

A prospective two-year examination of cognitive and behavioral correlates of provoked vestibulodynia outcomes.

Note de l'éditeur : This article may not exactly replicate the final version published in the journal. It is not the copy of record. / Cet article ne constitue pas la version officielle, et peut différer de la version publiée dans la revue.

Type 2 diabetes; elderly; cognitive deficit; cognitive flexibility; executive functions Resumen

Through meditation, people become aware of what happens in the body and mind, accepting the present experiences as they are and getting a better understanding of the true nature of things. Meditation practices and its inclusion as an intervention technique, have generated great interest in identifying the brain mechanisms through which these practices operate. Different studies suggest that the practice of meditation is associated with the use of different neural networks as well as changes in brain structure and function, represented in higher concentration of gray matter structures at the hippocampus, the right anterior insula, orbital frontal cortex (OFC) and greater involvement of the anterior cingulate cortex (ACC). These and other unrelated studies, shows the multiple implications of the regular practice of mindfulness in the structures and functions of the brain and its relation to certain observable and subjective states in people who practice it. Such evidence enabling the inclusion of mindfulness in psychological therapy where multiple applications have been developed to prove its effectiveness in treating affective and emotional problems, crisis management, social skills, verbal creativity, addiction and craving management, family and caregivers stress of dementia patients and others. However, neuropsychological rehabilitation has no formal proposals for intervention from these findings. The aim of this paper is to propose use of Mindfulness in neuropsychological rehabilitation process, taking the positions and theory of A.R. Luria.

Individual differences in some (but not all) medial prefrontal regions reflect cognitive demand while regulating unpleasant emotion.

The present study investigated the premise that individual differences in autonomic physiology could be used to specify the nature and consequences of information processing taking place in medial prefrontal regions during cognitive reappraisal of unpleasant pictures. Neural (blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging) and autonomic (electrodermal [EDA], pupil diameter, cardiac acceleration) signals were recorded simultaneously as twenty-six older people (ages 64–66 years) used reappraisal to increase, maintain, or decrease their responses to unpleasant pictures. EDA was higher when increasing and lower when decreasing compared to maintaining. This suggested modulation of emotional arousal by reappraisal. By contrast, pupil diameter and cardiac acceleration were higher when increasing and decreasing compared to maintaining. This suggested modulation of cognitive demand. Importantly, reappraisal-related activation (increase, decrease > maintain) in two medial prefrontal regions (dorsal medial frontal gyrus and dorsal cingulate gyrus) was correlated with greater cardiac acceleration (increase, decrease > maintain) and monotonic changes in EDA (increase > maintain > decrease). These data indicate that these two medial prefrontal regions are involved in the allocation of cognitive resources to regulate unpleasant emotion, and that they modulate emotional arousal in accordance with the regulatory goal. The emotional arousal effects were mediated by the right amygdala. Reappraisal-related activation in a third medial prefrontal region (subgenual anterior cingulate cortex) was not associated with similar patterns of change in any of the autonomic measures, thus highlighting regional specificity in the degree to which cognitive demand is reflected in medial prefrontal activation during reappraisal.

Can we harness computerised cognitive bias modification to treat anxiety in schizophrenia? A first step highlighting the role of mental imagery

A new wave of computerised therapy is under development which, rather than simulating talking therapies, uses bias modification techniques to target the core psychological process underlying anxiety. Such interventions are aimed at anxiety disorders, and are yet to be adapted for co-morbid anxiety in psychosis. The cognitive bias modification (CBM) paradigm delivers repeated exposure to stimuli in order to train individuals to resolve ambiguous information in a positive, rather than anxiety provoking, manner. The current study is the first to report data from a modified form of CBM which targets co-morbid anxiety within individuals diagnosed with schizophrenia. Our version of CBM involved exposure to one hundred vignettes presented over headphones. Participants were instructed to actively simulate the described scenarios via visual imagery. Twenty-one participants completed both a single session of CBM and a single control condition session in counter-balanced order. Within the whole sample, there was no significant improvement on interpretation bias of CBM or state anxiety, relative to the control condition. However, in line with previous research, those participants who engage in higher levels of visual imagery exhibited larger changes in interpretation bias. We discuss the implications for harnessing computerised CBM therapy developments for co-morbid anxiety in schizophrenia.

Strategies to prevent falls and fractures in hospitals and care homes and effect of cognitive impairment: systematic review and meta-analyses

OBJECTIVES: To evaluate the evidence for strategies to prevent falls or fractures in residents in care homes and hospital inpatients and to investigate the effect of dementia and cognitive impairment. DESIGN: Systematic review and meta-analyses of studies grouped by intervention and setting (hospital or care home). Meta-regression to investigate the effects of dementia and of study quality and design. DATA SOURCES: Medline, CINAHL, Embase, PsychInfo, Cochrane Database, Clinical Trials Register, and hand searching of references from reviews and guidelines to January 2005. RESULTS: 1207 references were identified, including 115 systematic reviews, expert reviews, or guidelines. Of the 92 full papers inspected, 43 were included. Meta-analysis for multifaceted interventions in hospital (13 studies) showed a rate ratio of 0.82 (95% confidence interval 0.68 to 0.997) for falls but no significant effect on the number of fallers or fractures. For hip protectors in care homes (11 studies) the rate ratio for hip fractures was 0.67 (0.46 to 0.98), but there was no significant effect on falls and not enough studies on fallers. For all other interventions (multifaceted interventions in care homes; removal of physical restraints in either setting; fall alarm devices in either setting; exercise in care homes; calcium/vitamin D in care homes; changes in the physical environment in either setting; medication review in hospital) meta-analysis was either unsuitable because of insufficient studies or showed no significant effect on falls, fallers, or fractures, despite strongly positive results in some individual studies. Meta-regression showed no significant association between effect size and prevalence of dementia or cognitive impairment. CONCLUSION: There is some evidence that multifaceted interventions in hospital reduce the number of falls and that use of hip protectors in care homes prevents hip fractures. There is insufficient evidence, however, for the effectiveness of other single interventions in hospitals or care homes or multifaceted interventions in care homes.

Age-related changes in the functional neuroanatomy of overt speech production

Alterations of existing neural networks during healthy aging, resulting in behavioral deficits and changes in brain activity, have been described for cognitive, motor, and sensory functions. To investigate age-related changes in the neural circuitry underlying overt non-lexical speech production, functional MRI was performed in 14 healthy younger (21–32 years) and 14 healthy older individuals (62–84 years). The experimental task involved the acoustically cued overt production of the vowel /a/ and the polysyllabic utterance /pataka/. In younger and older individuals, overt speech production was associated with the activation of a widespread articulo-phonological network, including the primary motor cortex, the supplementary motor area, the cingulate motor areas, and the posterior superior temporal cortex, similar in the /a/ and /pataka/ condition. An analysis of variance with the factors age and condition revealed a significant main effect of age. Irrespective of the experimental condition, significantly greater activation was found in the bilateral posterior superior temporal cortex, the posterior temporal plane, and the transverse temporal gyri in younger compared to older individuals. Significantly greater activation was found in the bilateral middle temporal gyri, medial frontal gyri, middle frontal gyri, and inferior frontal gyri in older vs. younger individuals. The analysis of variance did not reveal a significant main effect of condition and no significant interaction of age and condition. These results suggest a complex reorganization of neural networks dedicated to the production of speech during healthy aging.

Neural correlates of true and false memory in mild cognitive impairment

The goal of this research was to investigate the changes in neural processing in mild cognitive impairment. We measured phase synchrony, amplitudes, and event-related potentials in veridical and false memory to determine whether these differed in participants with mild cognitive impairment compared with typical, age-matched controls. Empirical mode decomposition phase locking analysis was used to assess synchrony, which is the first time this analysis technique has been applied in a complex cognitive task such as memory processing. The technique allowed assessment of changes in frontal and parietal cortex connectivity over time during a memory task, without a priori selection of frequency ranges, which has been shown previously to influence synchrony detection. Phase synchrony differed significantly in its timing and degree between participant groups in the theta and alpha frequency ranges. Timing differences suggested greater dependence on gist memory in the presence of mild cognitive impairment. The group with mild cognitive impairment had significantly more frontal theta phase locking than the controls in the absence of a significant behavioural difference in the task, providing new evidence for compensatory processing in the former group. Both groups showed greater frontal phase locking during false than true memory, suggesting increased searching when no actual memory trace was found. Significant inter-group differences in frontal alpha phase locking provided support for a role for lower and upper alpha oscillations in memory processing. Finally, fronto-parietal interaction was significantly reduced in the group with mild cognitive impairment, supporting the notion that mild cognitive impairment could represent an early stage in Alzheimer’s disease, which has been described as a ‘disconnection syndrome’.

Combined neurostimulation and neuroimaging in cognitive neuroscience: past, present, and future

Modern neurostimulation approaches in humans provide controlled inputs into the operations of cortical regions, with highly specific behavioral consequences. This enables causal structure–function inferences, and in combination with neuroimaging, has provided novel insights into the basic mechanisms of action of neurostimulation on dis- tributed networks. For example,more recent work has established the capacity of transcranialmagnetic stimulation (TMS) to probe causal interregional influences, and their interaction with cognitive state changes. Combinations of neurostimulation and neuroimaging now face the challenge of integrating the known physiological effects of neu- rostimulationwith theoretical and biologicalmodels of cognition, for example,when theoretical stalemates between opposing cognitive theories need to be resolved. This will be driven by novel developments, including biologically informedcomputational network analyses for predicting the impactofneurostimulationonbrainnetworks, as well as novel neuroimaging and neurostimulation techniques. Such future developments may offer an expanded set of tools withwhich to investigate structure–function relationships, and to formulate and reconceptualize testable hypotheses about complex neural network interactions and their causal roles in cognition