A study of neurocognitive processes involved in mental flexibility and learning in children and adolescents with and without pathologies
Etude des processus neurocognitifs impliqués dans la flexibilité mentale et l'apprentissage chez les enfants et les adolescents normaux et pathologiques
par Alexander CASTILLA FERRO sous la direction de Olivier HOUDÉ et de David COHEN
Thèse de doctorat en Neurosciences cognitives
ED 261 Cognition, Comportements, Conduites Humaines

Soutenue le mercredi 16 novembre 2022 à Université Paris Cité

Sujets
  • Contrôle inhibiteur diffus nociceptif
  • Fonctions exécutives (neuropsychologie)
  • Mémoire de travail
  • Troubles du développement neurologique
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Mots clés
Contrôle inhibiteur, Navigation spatiale, Fonctions exécutives, Cognition spatiale, Flexibilité cognitive, Mémoire de travail visuospatiale, Troubles neurodéveloppementaux
Resumé
L'objectif de la thèse était d'étudier le contrôle inhibiteur (IC), la flexibilité cognitive (CF) et la mémoire de travail visuospatiale (VSWM) impliqués dans le développement typique et atypique. En s'appuyant sur des protocoles de navigation spatiales basés sur le « Virtual Carpet Paradigm (VC) ». 5 études sont rapportées et regroupées en 3 thématiques.Dans la première thématique, on a inclus deux articles pour étudier les performances neurocognitives chez les jeunes adultes (YA) et les adultes (OA) à l'aide du WalCT.La première étude comportementale étudiait l'impact de l'âge et du sexe sur la VSWM, la rotation mentale et les stratégies cognitives lors de la navigation. On a observé que les performances cognitives spatiales telles que VSWM, la rotation mentale et les stratégies cognitives sont modulées par l'âge et le sexe. Dans la deuxième étude, on a enregistré l'activité neurophysiologique grâce à la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS). L'activation préfrontale dorsolatérale et les capacités cognitives a confirmé un déclin de la VSWM lié à l'âge ainsi que le VSWM et l'oxygénation cérébrale lors de l'encodage.L'oxygénation et les performances cérébrales étaient modulées par le type d'espace (espace proche, espace lointain) et liées aux fonctions cognitives.Deuxième, on a étudié les stratégies d'orientation anticipatoires et la formation de trajectoire lors de la replanification chez des enfants atteints de paralysie cérébrale (PC), des enfants typiques et des adultes. On a trouvé des troubles de la navigation chez les sujets CP. Ces différences sont classées en trois sous-groupes : troubles majeurs de la navigation (forte variabilité de trajectoire et profils d'orientation de la tête anormaux); anomalies de navigation mineures générant des trajectoires cohérentes; pas de différence avec le contrôle. Cette classification a des implications importantes pour la rééducation et devrait aborder la navigation, pas que la démarche. Troisième thématique, on a étudié le développement du CI et de CF chez les enfants et adolescents présentant des troubles typiques et développementaux comme le trouble développemental de la coordination (TDC), le trouble déficitaire de l'attention et hyperactivité (TDAH), le trouble du spectre autistique (TSA). Un nouveau protocole expérimental est conçu, nommé « Virtual house locomoteur maze (VHLM) ».Le VHLM sollicite de surapprendre une trajectoire pour atteindre la cible et replanifier une nouvelle trajectoire après avoir bloqué le chemin précédemment surappris. Des variables comportementales comme la vitesse tangentielle, les latences, l'orientation tête-poitrine avant et pendant la locomotion sont analysés. La première étude nous a permis d'identifier des indices comportementaux d'impulsivité lors de la replanification d'un nouveau parcours. Une ébauche d'article dans laquelle on a adapté une tâche d'amorçage négatif au VHLM pour évaluer IC et CF. Au total, 109 participants ont été inscrits à l'étude dont les données sont en cours d'analyse.De plus, 5 projets en cours sont liés aux résultats de la thèse : a) Une étude des déficits de la mémoire visuo-spatiale chez les enfants TDAH en utilisant le paradigme "Virtual City" à Pise, b) Une étude électroencéphalographique pour l'évaluation de l'activité cérébrale lors de la replanification locomotrice avec le VHLM de Bruxelles, c) Mémoire visuo-spatiale chez des patients vestibulaires et vertigineux utilisant le WalCT dans une clinique à Paris, d) Méthodes d'intelligence artificielle pour la quantification de l'analyse des données, à Oujda, et e) Exploration du comportement de positionnement grégaire, CF et IC à l'aide du VHLM à l'hôpital Salpêtrière.Nous espérons que ces paradigmes et nos découvertes pourront fournir de nouveaux outils pour le diagnostic et la remédiation des enfants atteints de troubles neurodéveloppementaux, et l'étude des processus de vieillissement chez les personnes âgées et leurs pathologies.