Age-associated modulations of cerebral oscillatory patterns related to attention control.

Visual attention depends on bottom-up sensory activation and top-down attentional guidance. Although aging is known to affect sensory processing, its impact on the top-down control of attention remains a matter of debate. We investigated age-related modulations of brain oscillatory activity during visual attention using a variant of the attention network test (ANT) in 20 young and 28 elderly adults. We examined the EEG oscillatory responses to warning and target signals, and explored the correlates of temporal and spatial orienting as well as conflict resolution at target presentation. Time-frequency analysis was performed between 4 and 30Hz, and the relationship between behavioral and brain oscillatory responses was analyzed. Whereas temporal cueing and conflict had similar reaction time effects in both age groups, spatial cueing was more beneficial to older than younger subjects. In the absence of cue, posterior alpha activation was drastically reduced in older adults, pointing to an age-related decline in anticipatory attention. Following both cues and targets, older adults displayed pronounced motor-related activation in the low beta frequency range at the expense of attention-related posterior alpha activation prominent in younger adults. These findings support the recruitment of alternative motor-related circuits in the elderly, in line with the dedifferentiation hypothesis. Furthermore, older adults showed reduced midparietal alpha inhibition induced by temporal orienting as well as decreased posterior alpha activation associated with both spatial orienting and conflict resolution. Altogether, the results are consistent with an overall reduction of task-related alpha activity in the elderly, and provide functional evidence that younger and older adults engage distinct brain circuits at different oscillatory frequencies during attentional functions.

Effects of pro-cholinergic treatment in patients suffering from spatial neglect.

Spatial neglect is a neurological condition characterized by a breakdown of spatial cognition contralateral to hemispheric damage. Deficits in spatial attention toward the contralesional side are considered to be central to this syndrome. Brain lesions typically involve right fronto-parietal cortices mediating attentional functions and subcortical connections in underlying white matter. Convergent findings from neuroimaging and behavioral studies in both animals and humans suggest that the cholinergic system might also be critically implicated in selective attention by modulating cortical function via widespread projections from the basal forebrain. Here we asked whether deficits in spatial attention associated with neglect could partly result from a cholinergic deafferentation of cortical areas subserving attentional functions, and whether such disturbances could be alleviated by pro-cholinergic therapy. We examined the effect of a single-dose transdermal nicotine treatment on spatial neglect in 10 stroke patients in a double-blind placebo-controlled protocol, using a standardized battery of neglect tests. Nicotine-induced systematic improvement on cancellation tasks and facilitated orienting to single visual targets, but had no significant effect on other tests. These results support a global effect of nicotine on attention and arousal, but no effect on other spatial mechanisms impaired in neglect.

Bases cerebrales de la atención sostenida y la memoria de trabajo: un estudio de resonancia magnética funcional basado en el Continuous Performance Test

Introducción. Uno de los paradigmas más utilizados en el estudio de la atención es el Continuous Performance Test (CPT). La versión de pares idénticos (CPT-IP) se ha utilizado ampliamente para evaluar los déficits de atención en los trastornos del neurodesarrollo, neurológicos y psiquiátricos. Sin embargo, la localización de la activación cerebral de las redes atencionales varía significativamente según el diseño de resonancia magnética funcional (RMf) usado. Objetivo. Diseñar una tarea para evaluar la atención sostenida y la memoria de trabajo mediante RMf para proporcionar datos de investigación relacionados con la localización y el papel de estas funciones. Sujetos y métodos. El estudio contó con la participación de 40 estudiantes, todos ellos diestros (50%, mujeres; rango: 18-25 años). La tarea de CPT-IP se diseñó como una tarea de bloques, en la que se combinaban los períodos CPT-IP con los de reposo. Resultados. La tarea de CPT-IP utilizada activa una red formada por regiones frontales, parietales y occipitales, y éstas se relacionan con funciones ejecutivas y atencionales. Conclusiones. La tarea de CPT-IP utilizada en nuestro trabajo proporciona datos normativos en adultos sanos para el estudio del sustrato neural de la atención sostenida y la memoria de trabajo. Estos datos podrían ser útiles para evaluar trastornos que cursan con déficits en memoria de trabajo y en atención sostenida.

Prédiction des habiletés et habitudes de conduite automobile sécuritaire chez les conducteurs âgés : apport de la neuropsychologie clinique

L’insécurité routière chez les conducteurs âgés est attribuable en partie, aux effets délétères du vieillissement normal sur le fonctionnement cognitif. Les méthodes d’évaluation neuropsychologique par les tests ayant montré une certaine efficacité dans le cas du dépistage des habiletés de conduite chez les conducteurs âgés atteints d’affections neurologiques pathologiques, la présente thèse vise à évaluer la pertinence de cette approche chez les conducteurs vieillissants de la population générale. Le principal objectif de cette thèse est ainsi d’obtenir une vue d’ensemble sur le rôle et la sensibilité des mesures neuropsychologiques dans la prédiction des habiletés et habitudes de conduite automobile sécuritaire chez les conducteurs âgés. Dans la même perspective, la thèse explore d’autre part le rôle de variables sociodémographiques et psychologiques. L’article 1 évalue la validité prédictive de sept tests des fonctions visuo-attentionnelles et de la mémoire de travail en regard des habiletés de détection périphérique chez 50 conducteurs âgés de 62 à 83 ans. L’étude sur simulateur de conduite comprend une condition de conduite simple et une condition plus soutenue incluant une distraction téléphonique de type « mains-libres ». Selon les résultats, certains tests cognitifs prédisent bien les temps de détection. En outre, la validité prédictive des tests est plus importante dans la situation de conduite plus exigeante. Cela dit, les résultats de l’article 2 révèlent que le recours aux stratégies d’évitement des situations exigeantes est plus prononcé chez les individus qui présentent des faiblesses à certains des tests neuropsychologiques proposés. Les résultats indiquent en outre que l’utilisation des stratégies d’évitement routier est plus fréquente chez les conducteurs ayant tendance à déprécier leurs habiletés de conduite générales, à exprimer une moindre perception de contrôle ainsi qu’une attitude défavorable à l’endroit des situations de conduite complexes ou risquées. Les stratégies d’évitement se révèlent donc comme des réponses autorégulatrices proportionnelles aux limitations cognitives et aux perceptions individuelles. Dans les deux études, l’âge ne permet pas d’expliquer les différences individuelles, ceci ni en termes d’habiletés de détection périphérique ni de tendances autorégulatrices. Le rôle du genre est cependant plus nuancé. Ainsi, le principal apport de la présente thèse réside dans la constatation que si d’une part, certaines limitations neuropsychologiques sont associées à une réduction des habiletés de détection périphérique, ces mêmes limitations s’accompagnent aussi de mesures autorégulatrices qui peuvent contribuer à réduire le risque routier. Il appert conséquemment que les méthodes de dépistage de l’insécurité routière chez les conducteurs âgés se basant sur l’évaluation des limitations cognitives et attentionnelles doivent également rechercher et évaluer la teneur de leurs comportements routiers autorégulateurs. Dans le contexte de vieillissement de la population, des interventions pourront également miser sur le renforcement de ces comportements.

A Psychophysical Assessment of Multisensory Processing and Multiple Object Tracking in Autism Spectrum Disorders

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont actuellement caractérisés par une triade d'altérations, incluant un dysfonctionnement social, des déficits de communication et des comportements répétitifs. L'intégration simultanée de multiples sens est cruciale dans la vie quotidienne puisqu'elle permet la création d'un percept unifié. De façon similaire, l'allocation d'attention à de multiples stimuli simultanés est critique pour le traitement de l'information environnementale dynamique. Dans l'interaction quotidienne avec l'environnement, le traitement sensoriel et les fonctions attentionnelles sont des composantes de base dans le développement typique (DT). Bien qu'ils ne fassent pas partie des critères diagnostiques actuels, les difficultés dans les fonctions attentionnelles et le traitement sensoriel sont très courants parmi les personnes autistes. Pour cela, la présente thèse évalue ces fonctions dans deux études séparées. La première étude est fondée sur la prémisse que des altérations dans le traitement sensoriel de base pourraient être à l'origine des comportements sensoriels atypiques chez les TSA, tel que proposé par des théories actuelles des TSA. Nous avons conçu une tâche de discrimination de taille intermodale, afin d'investiguer l'intégrité et la trajectoire développementale de l'information visuo-tactile chez les enfants avec un TSA (N = 21, âgés de 6 à18 ans), en comparaison à des enfants à DT, appariés sur l’âge et le QI de performance. Dans une tâche à choix forcé à deux alternatives simultanées, les participants devaient émettre un jugement sur la taille de deux stimuli, basé sur des inputs unisensoriels (visuels ou tactiles) ou multisensoriels (visuo-tactiles). Des seuils différentiels ont évalué la plus petite différence à laquelle les participants ont été capables de faire la discrimination de taille. Les enfants avec un TSA ont montré une performance diminuée et pas d'effet de maturation aussi bien dans les conditions unisensorielles que multisensorielles, comparativement aux participants à DT. Notre première étude étend donc des résultats précédents d'altérations dans le traitement multisensoriel chez les TSA au domaine visuo-tactile. Dans notre deuxième étude, nous avions évalué les capacités de poursuite multiple d’objets dans l’espace (3D-Multiple Object Tracking (3D-MOT)) chez des adultes autistes (N = 15, âgés de 18 à 33 ans), comparés à des participants contrôles appariés sur l'âge et le QI, qui devaient suivre une ou trois cibles en mouvement parmi des distracteurs dans un environnement de réalité virtuelle. Les performances ont été mesurées par des seuils de vitesse, qui évaluent la plus grande vitesse à laquelle des observateurs sont capables de suivre des objets en mouvement. Les individus autistes ont montré des seuils de vitesse réduits dans l'ensemble, peu importe le nombre d'objets à suivre. Ces résultats étendent des résultats antérieurs d'altérations au niveau des mécanismes d'attention en autisme quant à l'allocation simultanée de l'attention envers des endroits multiples. Pris ensemble, les résultats de nos deux études révèlent donc des altérations chez les TSA quant au traitement simultané d'événements multiples, que ce soit dans une modalité ou à travers des modalités, ce qui peut avoir des implications importantes au niveau de la présentation clinique de cette condition.

Les ondes en sommeil lent au cours du vieillissement normal : marqueurs du processus homéostatique et de la cognition

Les ondes lentes (OL) et les fuseaux de sommeil (FS) caractérisent le sommeil lent. Ces ondes sont particulièrement vulnérables aux effets du vieillissement, et ce, dès le milieu de l’âge adulte. La signification fonctionnelle de ces changements demeure toutefois inconnue. Les OL constituent des marqueurs sensibles de la pression homéostatique au sommeil qui augmente avec la durée de l’éveil et qui diminue avec la durée de sommeil. L’hypothèse que les changements des OL puissent refléter une altération de la régulation homéostatique demeure toujours matière à débat dans la littérature. D’autre part, les FS et les OL ont tous deux été associés à la plasticité cérébrale et à la cognition. La correspondance entre les ondes en sommeil lent et le fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal demeure peu étudiée et les résultats sont inconsistants. L’objectif de cette thèse est de déterminer comment l’âge affecte la réponse homéostatique des OL et d’évaluer l’association entre les caractéristiques des ondes en sommeil lent et les performances cognitives chez des personnes d’âge moyen et âgées. La première étude a évalué l’effet de 25 heures d’éveil sur les OL durant un épisode de sommeil de récupération diurne chez de jeunes adultes et des personnes d’âge moyen. Comparativement aux jeunes, les personnes d’âge moyen ont montré une augmentation atténuée de la densité des OL après la privation de sommeil. Elles ont également montré une augmentation plus faible de la synchronisation neuronale durant une OL dans les régions frontales et préfrontales, mesurée par l’amplitude et la pente des OL. La deuxième étude a évalué le lien prédictif des OL, des FS et de l’architecture du sommeil sur les performances à des tests neuropsychologiques mesurant les capacités attentionnelles, les fonctions exécutives et les capacités d’apprentissage verbal chez des participants d’âge moyen et âgés en bonne santé. Seule la fluence verbale était associée à la densité et à la pente des OL. Les OL ne semblent donc pas constituer un marqueur stable du fonctionnement cognitif. Comparativement aux OL, les caractéristiques des FS étaient associées de façon plus systématique aux performances cognitives et plus particulièrement aux capacités d’apprentissage et aux fonctions attentionnelles. Dans l’ensemble, cette thèse suggère que l’augmentation plus faible de la synchronisation neuronale dans les régions antérieures après une privation de sommeil est expliquée par une plasticité synaptique réduite chez les personnes d’âge moyen comparativement aux jeunes. Par ailleurs, la capacité à générer une activité neuronale synchronisée, mesurée par les OL, ne prédit ni la capacité à maintenir le sommeil durant le jour, ni les fonctions cognitives de façon consistante. Les FS, quant à eux, représentent un meilleur marqueur du fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal. Les FS pourraient refléter une meilleure intégrité anatomique/physiologique des réseaux neuronaux impliqués dans les capacités attentionnelles et d’apprentissage.

A influência da prática meditativa sobre parâmetros psicofisiológicos e tarefas de memória operacional em indivíduos saudáveis

Meditation is described as a method for improving attention and promoting psychological and emotional stability, presenting favourable results on memory and stress tolerance as well. Studies have shown differences in physiological and psychological measurements between meditators and non-meditators. The aim of this study was to investigate the influence of regular meditation practice on working memory, psychological measurements and quality of life of healthy practitioners. We carried out a comparative study with meditators and non-meditators. Working memory tests and standard inventories of life quality, anxiety, mood, sleep quality, depression and stress were applied. Our study showed that meditators presented better scores in parameters indicative of life quality, mood, depression and stress when compared with non-meditators. Moreover, there was a trend in best performance of meditators in memory tasks (forward digit span task and Hanoi tower). These findings corroborate other studies showing that regular meditation can provide an improvement in general quality of life and affecting positively the behavioral and attentional functions in individuals

Juvenile myoclonic epilepsy: The impact of clinical variables and psychiatric disorders on executive profile assessed with a comprehensive neuropsychological battery

Executive dysfunction is reported in juvenile myoclonic epilepsy (JME). However, batteries employed in previous studies included no more than three tests of executive function. In this study, we aimed to assess executive and attentional functions in JME using a comprehensive battery of eight tests (encompassing fifteen subtests). We also evaluated neuropsychological profiles using a clinical criterion of severity and correlated these findings with epilepsy clinical variables and the presence of psychiatric disorders. We prospectively evaluated 42 patients with JME and a matched control group with Digit Span tests (forward and backward), Stroop Color-Word Test, Trail Making Test, Wisconsin Card-Sorting Test, Matching Familiar Figures Test and Word Fluency Test. We estimated IQ with the Matrix Reasoning and Vocabulary subtests of the Wechsler Abbreviated Intelligence Scale. The patients with JME showed specific deficits in working memory, inhibitory control, concept formation, goal maintenance, mental flexibility, and verbal fluency. We observed attentional deficits in processes such as alertness and attention span and those requiring sustained and divided attention. We found that 83.33% of the patients had moderate or severe executive dysfunction. In addition, attentional and executive impairment was correlated with higher frequency of seizures and the presence of psychiatric disorders. Furthermore, executive dysfunction correlated with a longer duration of epilepsy. Our findings indicate the need for comprehensive neuropsychological batteries in patients with JME, in order to provide a more extensive evaluation of attentional and executive functions and to show that some relevant deficits have been overlooked. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Repetitive transcranial magnetic stimulation: a putative add-on treatment for major depression in elderly patients.

Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is a recent putative treatment for affective disorders. Several studies have demonstrated antidepressant effects of rTMS in younger patients; we aimed to assess its effect in older outpatients with treatment-resistant major depression. Twenty-four outpatients (mean age=62 years, S.D.=12) with major depression were randomized for sham or real stimulation and received 10 daily rTMS sessions (20 Hz, 2-s trains, 28-s intertrain intervals, 100% of motor threshold) in addition to the antidepressant medication. For sham stimulation, the coil was tilted 90 degrees. Depression severity was assessed using the Hamilton Depression Rating Scale, the Beck Depression Inventory, items from the NIMH self-rated symptom scale, and a visual analog depression scale. Mini-Mental Status Examination performance, memory, and executive and attentional functions were measured to control for cognitive side effects. Depression ratings revealed significant antidepressant effects within 2 weeks in both sham and real stimulation groups; however, there were no between-group differences. Treatment with rTMS was safe; adverse events were rare and not more prevalent in either group, and cognitive assessment did not show any deterioration. We were unable to demonstrate any additional antidepressant effects of real stimulation in elderly patients with treatment-resistant major depression. Therapeutic effects of rTMS in this clinically challenging patient group remain to be demonstrated.

Mobility changes in older age: neuropsychological, neurophysiological and cognitive predictors of successful adaptation in a real world scenario

The aims of this thesis were to investigate the neuropsychological, neurophysiological, and cognitive contributors to mobility changes with increasing age. In a series of studies with adults aged 45-88 years, unsafe pedestrian behaviour and falls were investigated in relation to i) cognitive functions (including response time variability, executive function, and visual attention tests), ii) mobility assessments (including gait and balance and using motion capture cameras), iii) motor initiation and pedestrian road crossing behavior (using a simulated pedestrian road scene), iv) neuronal and functional brain changes (using a computer based crossing task with magnetoencephalography), and v) quality of life questionnaires (including fear of falling and restricted range of travel). Older adults are more likely to be fatally injured at the far-side of the road compared to the near-side of the road, however, the underlying mobility and cognitive processes related to lane-specific (i.e. near-side or far-side) pedestrian crossing errors in older adults is currently unknown. The first study explored cognitive, motor initiation, and mobility predictors of unsafe pedestrian crossing behaviours. The purpose of the first study (Chapter 2) was to determine whether collisions at the near-side and far-side would be differentially predicted by mobility indices (such as walking speed and postural sway), motor initiation, and cognitive function (including spatial planning, visual attention, and within participant variability) with increasing age. The results suggest that near-side unsafe pedestrian crossing errors are related to processing speed, whereas far-side errors are related to spatial planning difficulties. Both near-side and far-side crossing errors were related to walking speed and motor initiation measures (specifically motor initiation variability). The salient mobility predictors of unsafe pedestrian crossings determined in the above study were examined in Chapter 3 in conjunction with the presence of a history of falls. The purpose of this study was to determine the extent to which walking speed (indicated as a salient predictor of unsafe crossings and start-up delay in Chapter 2), and previous falls can be predicted and explained by age-related changes in mobility and cognitive function changes (specifically within participant variability and spatial ability). 53.2% of walking speed variance was found to be predicted by self-rated mobility score, sit-to-stand time, motor initiation, and within participant variability. Although a significant model was not found to predict fall history variance, postural sway and attentional set shifting ability was found to be strongly related to the occurrence of falls within the last year. Next in Chapter 4, unsafe pedestrian crossing behaviour and pedestrian predictors (both mobility and cognitive measures) from Chapter 2 were explored in terms of increasing hemispheric laterality of attentional functions and inter-hemispheric oscillatory beta power changes associated with increasing age. Elevated beta (15-35 Hz) power in the motor cortex prior to movement, and reduced beta power post-movement has been linked to age-related changes in mobility. In addition, increasing recruitment of both hemispheres has been shown to occur and be beneficial to perform similarly to younger adults in cognitive tasks (Cabeza, Anderson, Locantore, & McIntosh, 2002). It has been hypothesised that changes in hemispheric neural beta power may explain the presence of more pedestrian errors at the farside of the road in older adults. The purpose of the study was to determine whether changes in age-related cortical oscillatory beta power and hemispheric laterality are linked to unsafe pedestrian behaviour in older adults. Results indicated that pedestrian errors at the near-side are linked to hemispheric bilateralisation, and neural overcompensation post-movement, 4 whereas far-side unsafe errors are linked to not employing neural compensation methods (hemispheric bilateralisation). Finally, in Chapter 5, fear of falling, life space mobility, and quality of life in old age were examined to determine their relationships with cognition, mobility (including fall history and pedestrian behaviour), and motor initiation. In addition to death and injury, mobility decline (such as pedestrian errors in Chapter 2, and falls in Chapter 3) and cognition can negatively affect quality of life and result in activity avoidance. Further, number of falls in Chapter 3 was not significantly linked to mobility and cognition alone, and may be further explained by a fear of falling. The objective of the above study (Study 2, Chapter 3) was to determine the role of mobility and cognition on fear of falling and life space mobility, and the impact on quality of life measures. Results indicated that missing safe pedestrian crossing gaps (potentially indicating crossing anxiety) and mobility decline were consistent predictors of fear of falling, reduced life space mobility, and quality of life variance. Social community (total number of close family and friends) was also linked to life space mobility and quality of life. Lower cognitive functions (particularly processing speed and reaction time) were found to predict variance in fear of falling and quality of life in old age. Overall, the findings indicated that mobility decline (particularly walking speed or walking difficulty), processing speed, and intra-individual variability in attention (including motor initiation variability) are salient predictors of participant safety (mainly pedestrian crossing errors) and wellbeing with increasing age. More research is required to produce a significant model to explain the number of falls.

Marqueurs électrophysiologiques des dysfonctions attentionnelles et de leur récupération suite à un traumatisme craniocérébral léger

L’objectif principal de cette thèse était d’obtenir, via l’électrophysiologie cognitive, des indices de fonctionnement post-traumatisme craniocérébral léger (TCCL) pour différents niveaux de traitement de l’information, soit l’attention sélective, les processus décisionnels visuoattentionnels et les processus associés à l’exécution d’une réponse volontaire. L’hypothèse centrale était que les mécanismes de production des lésions de même que la pathophysiologie caractérisant le TCCL engendrent des dysfonctions visuoattentionnelles, du moins pendant la période aiguë suivant le TCCL (i.e. entre 1 et 3 mois post-accident), telles que mesurées à l’aide d’un nouveau paradigme électrophysiologique conçu à cet effet. Cette thèse présente deux articles qui décrivent le travail effectué afin de rencontrer ces objectifs et ainsi vérifier les hypothèses émises. Le premier article présente la démarche réalisée afin de créer une nouvelle tâche d’attention visuospatiale permettant d’obtenir les indices électrophysiologiques (amplitude, latence) et comportementaux (temps de réaction) liés aux processus de traitement visuel et attentionnel précoce (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc) à l’attention visuelle sélective (N2pc, SPCN) et aux processus décisionnels (P3b, P3a) chez un groupe de participants sains (i.e. sans atteinte neurologique). Le deuxième article présente l’étude des effets persistants d’un TCCL sur les fonctions visuoattentionelles via l’obtention des indices électrophysiologiques ciblés (amplitude, latence) et de données comportementales (temps de réaction à la tâche et résultats aux tests neuropsychologiques) chez deux cohortes d’individus TCCL symptomatiques, l’une en phase subaigüe (3 premiers mois post-accident), l’autre en phase chronique (6 mois à 1 an post-accident), en comparaison à un groupe de participants témoins sains. Les résultats des articles présentés dans cette thèse montrent qu’il a été possible de créer une tâche simple qui permet d’étudier de façon rapide et peu coûteuse les différents niveaux de traitement de l’information impliqués dans le déploiement de l’attention visuospatiale. Par la suite, l’utilisation de cette tâche auprès d’individus atteints d’un TCCL testés en phase sub-aiguë ou en phase chronique a permis d’objectiver des profils d’atteintes et de récupération différentiels pour chacune des composantes étudiées. En effet, alors que les composantes associées au traitement précoce de l’information visuelle (P1, N1, N2) étaient intactes, certaines composantes attentionnelles (P2) et cognitivo-attentionnelles (P3a, P3b) étaient altérées, suggérant une dysfonction au niveau des dynamiques spatio-temporelles de l’attention, de l’orientation de l’attention et de la mémoire de travail, à court et/ou à long terme après le TCCL, ceci en présence de déficits neuropsychologiques en phase subaiguë surtout et d’une symptomatologie post-TCCL persistante. Cette thèse souligne l’importance de développer des outils diagnostics sensibles et exhaustifs permettant d’objectiver les divers processus et sous-processus cognitifs susceptible d’être atteints après un TCCL.

Marqueurs électrophysiologiques des dysfonctions attentionnelles et de leur récupération suite à un traumatisme craniocérébral léger

L’objectif principal de cette thèse était d’obtenir, via l’électrophysiologie cognitive, des indices de fonctionnement post-traumatisme craniocérébral léger (TCCL) pour différents niveaux de traitement de l’information, soit l’attention sélective, les processus décisionnels visuoattentionnels et les processus associés à l’exécution d’une réponse volontaire. L’hypothèse centrale était que les mécanismes de production des lésions de même que la pathophysiologie caractérisant le TCCL engendrent des dysfonctions visuoattentionnelles, du moins pendant la période aiguë suivant le TCCL (i.e. entre 1 et 3 mois post-accident), telles que mesurées à l’aide d’un nouveau paradigme électrophysiologique conçu à cet effet. Cette thèse présente deux articles qui décrivent le travail effectué afin de rencontrer ces objectifs et ainsi vérifier les hypothèses émises. Le premier article présente la démarche réalisée afin de créer une nouvelle tâche d’attention visuospatiale permettant d’obtenir les indices électrophysiologiques (amplitude, latence) et comportementaux (temps de réaction) liés aux processus de traitement visuel et attentionnel précoce (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc) à l’attention visuelle sélective (N2pc, SPCN) et aux processus décisionnels (P3b, P3a) chez un groupe de participants sains (i.e. sans atteinte neurologique). Le deuxième article présente l’étude des effets persistants d’un TCCL sur les fonctions visuoattentionelles via l’obtention des indices électrophysiologiques ciblés (amplitude, latence) et de données comportementales (temps de réaction à la tâche et résultats aux tests neuropsychologiques) chez deux cohortes d’individus TCCL symptomatiques, l’une en phase subaigüe (3 premiers mois post-accident), l’autre en phase chronique (6 mois à 1 an post-accident), en comparaison à un groupe de participants témoins sains. Les résultats des articles présentés dans cette thèse montrent qu’il a été possible de créer une tâche simple qui permet d’étudier de façon rapide et peu coûteuse les différents niveaux de traitement de l’information impliqués dans le déploiement de l’attention visuospatiale. Par la suite, l’utilisation de cette tâche auprès d’individus atteints d’un TCCL testés en phase sub-aiguë ou en phase chronique a permis d’objectiver des profils d’atteintes et de récupération différentiels pour chacune des composantes étudiées. En effet, alors que les composantes associées au traitement précoce de l’information visuelle (P1, N1, N2) étaient intactes, certaines composantes attentionnelles (P2) et cognitivo-attentionnelles (P3a, P3b) étaient altérées, suggérant une dysfonction au niveau des dynamiques spatio-temporelles de l’attention, de l’orientation de l’attention et de la mémoire de travail, à court et/ou à long terme après le TCCL, ceci en présence de déficits neuropsychologiques en phase subaiguë surtout et d’une symptomatologie post-TCCL persistante. Cette thèse souligne l’importance de développer des outils diagnostics sensibles et exhaustifs permettant d’objectiver les divers processus et sous-processus cognitifs susceptible d’être atteints après un TCCL.

Attentional networks efficiency in preterm children.

Recent studies have reported specific executive and attentional deficits in preterm children. However, the majority of this research has used multidetermined tasks to assess these abilities, and the interpretation of the results lacks an explicit theoretical backdrop to better understand the origin of the difficulties observed. In the present study, we used the Child Attention Network Task (Child ANT; Rueda et al. 2004) to assess the efficiency of the alerting, orienting and executive control networks. We compared the performance of 25 preterm children (gestational age < or = 32 weeks) to 25 full-term children, all between 5(1/2) and 6(1/2) years of age. Results showed that, as compared to full-term children, preterm children were slower on all conditions of the Child ANT and had a specific deficit in executive control abilities. We also observed a significantly higher correlation between the orienting and executive control networks in the preterm group, suggesting less differentiation of these two networks in this population.

Cognitive Functions After Traumatic Brain Injury. A 30-year Follow-up Study

Many cognitive deficits after TBI (traumatic brain injury) are well known, such as memory and concentration problems, as well as reduced information-processing speed. What happens to patients and cognitive functioning after immediate recovery is poorly known. Cognitive functioning is flexible and may be influenced by genetic, psychological and environmental factors decades after TBI. The general aim of this thesis was to describe the long-term cognitive course after TBI, to find variables that may contribute to it, and how the cognitive functions after TBI are associated with specific medical factors and reduced survival. The original study group consisted of 192 patients with TBI who were originally assessed with the Mild Deterioration Battery (MDB) on average two years after the injury, during the years 1966 – 1972. During a 30-year follow-up, we studied the risks for reduced survival, and the mortality of the patients was compared with the general population using the Standardized Mortality Ratio (SMR). Sixty-one patients were re-assessed during 1998-2000. These patients were evaluated with the MDB, computerized testing, and with various other neuropsychological methods for attention and executive functions. Apolipoprotein-E (ApoE) genotyping and magnetic resonance imaging (MRI) based on volumetric analysis of the hippocampus and lateral ventricles were performed. Depressive symptoms were evaluated with the short form of the Beck depression inventory. The cognitive performance at follow-up was compared with a control group that was similar to the study group in regard to age and education. The cognitive outcome of the patients with TBI varied after three decades. The majority of the patients showed a decline in their cognitive level, the rest either improved or stayed at the same level. Male gender and higher age at injury were significant risk factors for the decline. Whereas most cognitive domains declined during the follow-up, semantic memory behaved in the opposite way, showing recovery after TBI. In the follow-up assessment, the memory decline and impairments in the set-shifting domain of executive functions were associated with MRI-volumetric measures, whereas reduction in information-processing speed was not associated with the MRI measures. The presence of local contusions was only weakly associated with cognitive functions. Only few cognitive methods for attention were capable of discriminating TBI patients with and without depressive symptoms. On the other hand, most complex attentional tests were sensitive enough to discriminate TBI patients (non-depressive) from controls. This means that complex attention functions, mediated by the frontal lobes, are relatively independent of depressive symptoms post-TBI. The presence of ApoE4 was associated with different kinds of memory processes including verbal and visual episodic memory, semantic memory and verbal working memory, depending on the length of time since TBI. Many other cognitive processes were not affected by the presence of ApoE4. Age at injury and poor vocational outcome were independent risk factors for reduced survival in the multivariate analysis. Late mortality was higher among younger subjects (age < 40 years at death) compared with the general population which should be borne in mind when assessing the need for rehabilitation services and long-term follow-up after TBI.

Individual differences in risk-taking and associated characteristics : a test of specificity in executive functions /

Multiple measures have been devised by clinicians and theorists from many different backgrounds for the purpose of assessing the influence of the frontal lobes on behaviour. Some utilize self-report measures to investigate behavioural characteristics such as risktaking, sensation seeking, impulsivity, and sensitivity to reward and punishment in an attempt to understand complex human decision making. Others rely more on neuroimaging and electrophysiological investigation involving experimental tasks thought to demonstrate executive functions in action, while other researchers prefer to study clinical populations with selective damage. Neuropsychological models of frontal lobe functioning have led to a greater appreciation of the dissociations among various aspects of prefrontal cortex function. This thesis involves (1) an examination of various psychometric and experimental indices of executive functions for coherence as one would predict on the basis of highly developed neurophysiological models of prefrontal function, particularly those aspects of executive function that involve predominantly cognitive abilities versus processes characterized by affect regulation; and (2) investigation of the relations between risk-taking, attentional abilties and their associated characteristics using a neurophysiological model of prefrontal functions addressed in (1). Late adolescence is a stage in which the prefrontal cortices undergo intensive structural and functional maturational changes; this period also involves increases in levels of risky and sensation driven behaviours, as well as a hypersensitivity to reward and a reduction in inhibition. Consequently, late adolescence spears to represent an ideal developmental period in which to examine these decision-making behaviours due to the maximum variability of behavioural characteristics of interest. Participants were 45 male undergraduate 18- to 19-year olds, who completed a battery of measures that included self-report, experimental and behavioural measures designed to assess particular aspects of prefrontal and executive functioning. As predicted, factor analysis supported the grouping of executive process by type (either primarily cognitive or affective), conforming to the orbitofrontal versus dorsolateral typology; risk-taking and associated characteristics were associated more with the orbitofrontal than the dorsolateral factor, whereas attentional and planning abilities tended to correlate more strongly with the dorsolateral factor. Results are discussed in light of future assessment, investigation and understanding of complex human decision-making and executive functions. Implications, applications and suggestions for future research are also proposed.