<p dir="ltr">Many tasks require processing, filtering, and responding to information from multiple sensory modalities. Crossmodal interactions are common and visual dominance often arises with incongruent sensory information. Past studies have shown that visual dominance tends to be strong in spatial tasks. Experiments in a crossmodal attention switching paradigm with physical-spatial stimuli (e.g., stimuli in left and right locations) have demonstrated a robust visual dominance congruence pattern with conflicting visual-spatial information impairing responses to auditory-spatial stimuli, but conflicting auditory-spatial information having less impact on visual-spatial processing. Strikingly, this pattern does not occur with verbal-spatial stimuli (e.g., the words LEFT and RIGHT as stimuli). In the present study, experiments were conducted to systematically examine the occurrence and underlying basis of this distinction. Participants were presented with either verbal-spatial or physical-spatial stimuli, simultaneously in the visual and auditory modalities, and were to selectively attend and respond to the location of the cued modality. An initial experiment replicated previously reported effects, with similar patterns of crossmodal congruence effects for visual and auditory verbal-spatial stimuli. Three further experiments directly compared crossmodal congruence patterns for physical-spatial and verbal-spatial stimuli across varying attentional conditions. Intermixing verbal and physical spatial stimulus sets did not meaningfully alter the distinct congruence patterns compared to when the sets were blocked, and biasing attention to verbal-spatial processing amplified the modality-congruence interaction for physical-spatial stimuli. Together, the consistent findings of the modality-congruence interaction showing visual dominance for physical-spatial stimuli but not for verbal-spatial stimuli suggests that the effect is driven by the particular spatial sets based on their sensory properties rather than endogenous attentional mechanisms.</p>

Evidence is accumulating that the Coronavirus disease (COVID-19) can bring forth deficits in executive functioning via alterations in the dopaminergic system. Importantly, dopaminergic pathways have been shown to modulate how actions and perceptions are integrated within the brain. Such alterations in event file binding could thus underlie the cognitive deficits developing after a COVID-19 infection. We examined action-perception integration in a group of young people (11–19 years of age) that had been infected with COVID-19 before study participation (n = 34) and compared them to a group of uninfected healthy controls (n = 29) on the behavioral (i.e., task accuracy, reaction time) and neurophysiological (EEG) level using an established event file binding paradigm. Groups did not differ from each other regarding demographic variables or in reporting psychiatric symptoms. Overall, multiple lines of evidence (behavioral and neurophysiological) suggest that action-perception integration is preserved in adolescents who suffered from COVID-19 prior to study participation. Event file binding processes were intact in both groups on all levels. While cognitive impairments can occur following a COVID-19 infection, the study demonstrates that action-perception integration as one of the basic building blocks of cognition seems to be largely unaffected in adolescents with a rather mild course of the disease.

Heightened impulsivity and compulsivity are often found in association with both dysfunctional everyday behavior and with psychopathology. Impulsivity and compulsivity are also linked to alterations in behavioral response inhibition and its electrophysiological correlates. However, they are rarely examined jointly and their effect outside of clinical samples is still disputed. This study assesses the influence and interaction of impulsivity and compulsivity as measured by questionnaires (Barratt Impulsiveness Scale, UPPS Impulsive Behavior Scale, and Obsessive–Compulsive Inventory-Revised) on behavioral performance and event-related potentials (N2, P3a, and P3b) in a visual Go/Nogo task. Data from 250 participants from the general population (49% female; age M = 25.16, SD = 5.07) were collected. We used robust linear regression as well as regression tree analyses, a type of machine learning algorithm, to uncover potential non-linear effects. We did not find any significant relationship between the self-report measures and behavioral or neural inhibition effects in either type of analysis, with the exception of a linear effect of the lack of premeditation subscale of the UPPS Impulsive Behavior Scale on behavioral performance. The current sample size was large enough to uncover even small effects. One possibility is that inhibitory performance was unimpaired in a non-clinical sample, suggesting that the effect of these personality traits on inhibition and cognitive control may require a clinical sample or a more difficult task version. Further studies are needed to uncover possible associations and interactions to delineate when impulsivity and compulsivity lead to dysfunctional everyday behavior and psychopathology.

La symptomatologie non motrice de la maladie de Parkinson s’accompagne fréquemment d’un défaut de contrôle cognitif. Le contrôle cognitif faisant référence à un ensemble de processus facilitant le traitement de l’information et la production de comportements adaptés, son altération impactera de très nombreuses capacités cognitives. Parmi ces capacités, nous nous intéresserons plus spécifiquement, d’une part, à la production orale de mots évaluée à travers les tests de fluences verbales et, d’autre part, aux processus favorisant la production d’actions intentionnelles en situation motivée comme évaluée par la Simon Task motivée. Par notre première étude nous remettrons en question l’hypothèse d’un défaut de contrôle cognitif comme origine principale de la réduction des performances aux tests de fluences verbales à la suite de la stimulation cérébrale profonde du noyau subthalamique. En effet, nous n’avons pas mis en évidence de relation entre cette altération et une modification de l’activité métabolique des régions frontales supportant le contrôle cognitif, ou une modification des performances à d’autres tests nécessitant un contrôle cognitif efficient. Les travaux suivant, portant sur le contrôle des actions motivées démontrent, d’une part, que la production d’actions guidées, non pas par des tendances d’actions impulsives, mais par des tendances d’actions en accord avec les intentions, est plus ardue lorsqu’une récompense financière est mise en jeu. D’autre part, le traitement de la maladie de Parkinson, aussi bien par dopathérapie que par stimulation cérébrale profonde du noyau sous-thalamique module le fonctionnement des processus impliqués, suggérant un rôle particulier des noyaux gris centraux. Nous discuterons des processus cognitifs et neuronaux impliqués et proposerons des perspectives de recherche aussi bien neuroscientifiques que cliniques. / The nonmotor symptoms of Parkinson’s disease frequently include a cognitive control deficit. Cognitive control refers to a set of processes that promote information processing and the production of appropriate behaviours, so its impairment can have an impact on a wide range of cognitive abilities. We focused on just two of these abilities: oral word production, as assessed with phonemic and semantic verbal fluency tests; and cognitive action control in an incentive context, as assessed with a rewarded Simon Task. In our first study, we questioned the hypothesis that the reduction in verbal fluency performances observed following surgery for subthalamic nucleus deep-brain stimulation is mainly due to a cognitive control deficit. Results failed to reveal a relationship between this reduction and either modified metabolic activity in the frontal regions subtending cognitive control or modified performances on other tests requiring efficient cognitive control. In our second and third studies, investigating cognitive action control in an incentive context, we showed that the production of intention-driven actions, as opposed to impulsive ones, is more difficult when a monetary reward is at stake. We also demonstrated that treatment for Parkinson’s disease, whether it takes the form of dopaminergic medication or subthalamic stimulation, modulates the functioning of these processes, suggesting that the basal ganglia have a role in them. We discuss the cognitive and neural processes involved and outline future avenues for both neuroscientific and clinical research.

Eine phasische Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin wird u.a. mit positivem Affekt, der Reaktivität auf Neuheit und kognitiver Handlungssteuerung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde der dopaminerge Einfluss auf die Flexibilität und Stabilität der Handlungssteuerung untersucht. Für eine zielgerichtete Handlung sind beide antagonistischen Anforderungen notwendig. Einerseits müssen gewählte Handlungsabsichten gegenüber irrelevanten Ablenkungsreizen abgeschirmt und somit stabilisiert werden. Andererseits müssen diese Absichten im Falle handlungsrelevanter Änderungen der Situation flexibel angepasst werden. Als theoretische Grundlage für die vorliegende Arbeit dienten in diesem Zusammenhang folgende Kernthesen von Miller und Cohen (2001): (1) Der präfrontale Kortex (PFC) ist entscheidend an der Regulation der Handlungssteuerung beteiligt. (2) Eine phasische Dopaminausschüttung ermöglicht die Aufnahme neuer Reize im PFC und damit die Möglichkeit, gegebenenfalls aktuelle Regeln und Ziele zu ändern. (3) Eine phasische Dopaminausschüttung verschiebt demnach die Balance zwischen einer flexiblen und stabilen Handlungssteuerung in Richtung Flexibilität. In den ersten beiden Studien der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss interindividueller Unterschiede dopaminerger Aktivität auf die Flexibilität der Handlungssteuerung untersucht. Als Prädiktoren wurden die spontane Lidschlagrate (EBR), die Polymorphismen COMT Val-158-Met und DRD4 Exon III sowie das Geschlecht eingesetzt. In der dritten Studie sollte eine Dopaminausschüttung experimentell durch die Darbietung von Signalen einer potenziellen Belohnung (Geldgewinn) stimuliert werden. Hierdurch sollten die beobachteten Zusammenhänge aus den ersten beiden Studien erhärtet und in einem erweiterten theoretischen Kontext untersucht werden. In allen drei Studien zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang von Lidschlagrate und kognitiver Flexibilität (mittleres η²=8%). Entsprechend der Vorhersage wurde mit steigender Lidschlagrate eine erhöhte Flexibilität beobachtet. Ferner ergaben sich Interaktionseffekte zwischen EBR und DRD 4 Exon III Polymorphismus bzw. EBR und Geschlecht, sowie ein Geschlechtshaupteffekt. Zur Stabilität dieser Effekte konnte jedoch jeweils keine abschließende Aussage gemacht werden. In der dritten Studie zeigte sich bei Darbietung des Belohnungssignals eine erhöhte kognitive Stabilität (η²=7%). Dieser Zusammenhang wurde vom subjektiven Erlebens des Experiments moderiert (η²=11%): Personen, die den Eindruck hatten, ohne große Anstrengung viel zu gewinnen, zeigten eine erhöhte kognitive Flexibilität. Diese beiden Befunde können innerhalb einer integrativen Theorie von Cohen et al. (2004) plausibel erklärt werden. Der Belohnungs-Haupteffekt könnte auf die Dominanz eines (noradrenergen) Wirkungspfades im Kontext der Wettkampfsituation hinweisen. Der moderierende Effekt des subjektiven Erlebens könnte gemäß der oben erläuterten Kernthesen von Miller und Cohen (2001) als gleichzeitige Flexibilisierung über den dopaminergen Wirkungspfad interpretiert werden, die insbesondere bei geringer wahrgenommener Anstrengung dominieren kann. Als wichtigstes Ergebnis der vorliegenden Arbeit kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Hypothese einer dopaminergen Beeinflussung der Flexibilitäts-Stabilitäts-Balance der kognitiven Handlungssteuerung durch die Ergebnisse der drei Studien unterstützt werden konnte. Dabei erwies sich insbesondere die spontane Lidschlagrate als zuverlässiger non-invasiver und effizient zu erhebender Prädiktor dopaminerger Aktivität. Der flexibilisierende Einfluss von Dopamin kann von einem stabilisierenden Einfluss überlagert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine erforderliche Leistung zur Erreichung einer Belohnung als nützlich eingeschätzt und subjektiv als anstrengend wahrgenommen wird. / Converging evidence suggests a modulatory role of the neurotransmitter dopamine concerning reward, positive affect, novelty, and cognitive control. According to Miller and Cohen (2001) a phasic burst of dopamine shifts the balance between cognitive flexibility versus stability towards increased flexibility. Based on this assumption the current dissertation aimed at revealing associations between correlates of dopaminergic activity and the cognitive flexibility in an attentional set-shifting paradigm. In the first two studies we examined individual differences in the spontaneous eyeblink rate (EBR), the polymorphisms DRD4 exon III and COMT Val158Met polymorphism, as well as gender. In the third study we examined the impact of prospective monetary gains. Through this the findings of the first two studies should be validated and tested in an extended theoretical background. In all three studies an association between high EBR and increased cognitive flexibility was observed (mean η²=8%). Thus the main thesis of Miller and Cohen (2001) could be confirmed. Furthermore we observed interactions between EBR and DRD4 and EBR and gender, as well as a gender main effect on cognitive flexibility. In the third study we observed increased cognitive stability in the face of prospective gains (η²=7%). However, this effect was modulated by the subjective evaluation of the reward cues: participants who reported increasing their effort in response to reward cues showed increased cognitive stability whereas those who reported a positive and relaxed attitude towards the reward cues showed increased flexibility (η²=11%). The results thus suggest that the flexibility-stability-balance is modulated by the perceived effort needed to receive the potential reward.

Die Motivation zu dieser Arbeit war es, einen Weg zu finden, Ziele, gute Vorsätze und Verhaltensweisen, die zu vermehrtem Wohlbefinden führen, mittels eines AG-Trainings besser realisieren zu können. Die Umsetzung von Zielen oder neuen Verhaltensweisen wird nämlich beständig durch konkurrierende Handlungsalternativen oder unerwünschten Gewohnheiten erschwert. Wie ist es möglich, Absichten auch über längere Zeiträume und im Angesicht verführerischer Alternativen zu verfolgen? Und wie kann man eine schlechte, automatisierte Gewohnheit durch eine neue, förderlichere Denk- und Verhaltensweise oder Emotionsregulation ersetzen? Die Beschäftigung mit den beiden Modellen Arbeitsgedächtnis (AG) und kognitive Kontrolle erschien dabei äußerst hilfreich. Das Arbeitsgedächtnis nimmt eine zentrale Rolle beim Denken ein. Es beschreibt nicht weniger als all jene Informationen, die dem Bewusstsein gegenwärtig zugänglich sind, und ist damit dem Denken in all seinen Formen innewohnend (Richardson et al., 1996). Aufgabe des AG ist es, Ziele, Absichten und Pläne im Bewusstsein aufrechtzuerhalten, und diese gegenüber konkurrierenden Alternativen abzuschirmen. Ferner werden im AG all jene Informationen verfügbar gehalten, die für das Umsetzen von Zielen nötig sind. Wie der Name schon nahe legt, werden diese handlungsrelevanten Informationen im AG zudem zur Zielerreichung weiterverarbeitet. Die kognitive Kontrolle (synonyme Bezeichnungen sind auch volitionale Kontrolle oder Exekutivfunktionen (Müsseler, 2008)) beschreibt all jene Prozesse, die für die Planung, Koordination und Kontrolle von Denkabläufen, Handlungen und Emotionen vonnöten sind (Hommel, 2008). Die große Überschneidung der beiden Modelle ist somit klar und manche Theorien vereinigen sie in einer integrativen Theorie der Handlungskontrolle (z.B. Miller and Cohen, 2001). Eine Verbesserung der AG-Leistung erschien aufgrund der zentralen Rolle für kognitive Kontrollprozesse daher eine geeignete Möglichkeit, dem o.g. Ziel näher zu kommen. Und seit ca. 10 Jahren entwickelt sich ein wachsendes Interesse an AG-Trainings, denn aufgrund seiner elementaren Funktion für das Denken ist das AG Grundlage und Prädiktor einer Vielzahl höherer kognitiver Leistungen. Von einer verbesserten AG-Leistung erhofft man sich daher eine positive Übertragung auf diese Bereiche. Auch rehabilitative Motive sind zahlreich, denn traumatisch- oder erkrankungsbedingte AG-Defizite resultieren in einer verminderten Leistungsfähigkeit dieser Funktionen. Da bei bisherigen AG-Trainingsstudien eine unzureichende Fundierung durch eine genaue Analyse des AG bemängelt wird (Shipstead et al., 2012), findet eine gründliche Betrachtung der relevanten, kognitionswissenschaftlichen AG-Modelle statt, die um neurowissenschaftliche Ansichten ergänzt wird. Aus den Blickwinkeln beider Disziplinen wird die besondere Rolle der Aufmerksamkeitskontrolle (attentional control oder executive attention) deutlich. Sie ermöglicht den willentlichen Zugang von Informationen in das AG sowie deren Aufrechterhaltung und Abschirmung zur Weiterverarbeitung. Die Aufmerksamkeitskontrolle stellt somit den leistungsdeterminierenden Faktor des AG dar. Die Analyse der kognitiven Kontrolle erfolgt für das Verständnis der Mechanismen zur Steuerung von Denken, Verhalten und der Emotionsregulation; diese ergibt gleichfalls die entscheidende Funktion von Aufmerksamkeitskontrollprozessen. In dieser Gemeinsamkeit zum AG bildet sich der Erklärungsansatz einer verbesserten kognitiven Kontrolle durch ein AG-Training heraus, wenn dieses auf die Verbesserung der Aufmerksamkeitskontrolle hin ausgerichtet ist. In gegenwärtigen Studien mit computerbasierten AG-Trainings zeigt sich jedoch das vorherrschende Konzept, das AG durch eine zunehmende Gedächtnisbelastung zu trainieren durch Erhöhung zu memorierender Stimuli. Eine genaue Beschreibung des Wirkmechanismus des Trainings bleibt häufig aus oder wird in Analogie zu einem Muskeltraining mit ansteigender Gewichtsbelastung beschrieben, was aufgrund fehlender Übertragbarkeit auf die neuronalen Netzwerke des AG kritisiert wird (Melby-Lervag and Hulme, 2013). Und bei fehlendem klaren Wirkungsmodell werden die Ergebnisse bisheriger computerbasierter Interventionen zudem kontrovers diskutiert (vgl. Morrison and Chein, 2011; Shipstead et al., 2012; Melby-Lervag and Hulme, 2013; Weicker and Thöne-Otto, in preparation). Zur Klärung wurde eine vergleichende Analyse von Studien zur Meditation durchgeführt, was als Alternative zur Verbesserung von AG-Leistungen beschrieben wird (Shipstead et al., 2012). Diese Analyse ergibt gleichfalls die Verbesserung von Aufmerksamkeitskontrolle durch Meditation. Dies bekräftigt weiter das genannte Erklärungsmodell, dass ein AG-Training zu dessen Erfolg auf die Förderung der Aufmerksamkeitskontrolle hin ausgerichtet sein muss. In der vorliegenden Arbeit wurde ein interferenzbasiertes AG-Training zur Aufmerksamkeitskontrollförderung (Interferenzen = Störinformationen) mit einem üblichen, gedächtnisbasierten AG-Training verglichen (die ursprüngliche Interpretation wurde adaptiert, s. Kap 1). Die zwei Trainingsgruppen sowie eine passive Kontrollgruppe wurden in ihren Leistungen in einem 3x2 faktoriellen Design mit Testzeitpunkten vor und nach dem Training verglichen (bzw. gleichlangem Zeitintervall für die Kontrollgruppe). Hirnleistungstests zu den Bereichen Arbeitsgedächtnis, Aufmerksamkeit, kognitive Kontrolle, Gedächtnis, Intelligenz und Depressivität fanden dazu Verwendung. Im Anschluss an die Nachtestung gab es für die Trainingsteilnehmer einen Fragebogen zur Trainingsevaluation. Die Studie wurde randomisiert, kontrolliert und doppelverblindet durchgeführt (Kontrollgruppe einfach verblindet), mit 58 in die Datenanalyse eingeschlossenen Probanden. Beide Trainingsgruppen konnten ihre Leistungen in der Trainingsaufgabe geringfügig, aber signifikant steigern, was Erklärungsgrundlage möglicher Transfereffekte sein könnte. Zu deren Überprüfung wurden für jeden Test Varianzanalysen mit Messwiederholungen gerechnet. Der Testzeitpunkt (Nachuntersuchung versus Voruntersuchung) wurde als Innersubjektfaktor und die Untersuchungsbedingung als Zwischensubjektfaktor gesetzt. Beim AG zeigte sich bei einem Test in drei von vier Maßen eine spezifische Verbesserung der Gruppe vom interferenzbasierten AG-Training. Dabei ist unklar, ob diese auf Bodeneffekten der beiden anderen Gruppen oder der Intervention beruhen. Die Maße zur Aufmerksamkeit, kognitiven Kontrolle und zum Gedächtnis zeigten keine trainingsspezifischen Verbesserungen. Beim Test für fluide Intelligenz verbesserten sich im Einzelgruppenvergleich beide Interventionsgruppen, wobei die Gruppe vom interferenzbasierten AG-Training die höhere Signifikanz und Effektstärke aufwies. Bei der großen Gesamtzahl von Tests mit mehrfach durchgeführten Signifikanztests für dieselbe Stichprobe ist die Wahrscheinlichkeit für einen Fehler 1. Art insgesamt zu groß, um einzelne Verbesserungen als sicheren Beleg annehmen zu können. Die vergleichende Betrachtung einer Studie mit sehr ähnlichem, interferenzbasierten Training macht deutlich, dass auch bei optimierter Trainingsbeanspruchung und Softwareumsetzung (während des Trainings traten technische Störungen auf und die Trainingsevaluation ergab eine nur mittelmäßige Beanspruchung durch die Trainingsgestaltung) kein Effekt durch die verwendete Aufgabe zu erwarten ist. In der genannten Studie konnten trotz hoher Teststärke und deutlicherem Trainingsgewinn ebenfalls keinerlei Transfereffekte erzielt werden (Redick et al., 2013). Ein Vergleich der Trainingsaufgabe mit der Vorgehensweise bei der Meditation, welche in Trainingsstudien positive Effekte auf die AG-Leistung vorweist, (Tang and Posner, 2009; Jha et al., 2010; Zeidan et al., 2010; van Vugt and Jha, 2011), erklärt, warum die Trainingsaufgabe nicht optimal ist: bei der Meditation wird im Gegensatz zum interferenzbasierten Training die Aufmerksamkeitskontrolle ohne künstlich eingebrachte Interferenzen trainiert. Bei der vergleichenden Betrachtung von Meditation fällt ein weiterer Vorteil gegenüber dem IB-AGT auf: während beim IB-AGT Interferenzen starr ausgeblendet werden sollten, kann durch das Trainieren einer balancierten Aufmerksamkeitskontrolle in der Meditation, bei der Interferenzen weder nachgegangen wird noch komplett unterdrückt werden (Andersson-Reuster, 2009; Mingyur, 2007; Wallace, 2007), eine nachhaltig-dosierte Kontrolle zur Zielaufrechterhaltung ohne unerwünschte Impulsivität und zugleich eine für Rückmeldungen und Adaptivität offene Lernfähigkeit erreicht werden. Für zukünftige Studien folgt daher die Empfehlung, mögliche Transfereffekte moderiert durch verbesserte Aufmerksamkeitskontrolle von Meditationstrainings auf die kognitive Kontrolle zu untersuchen.

Why is it that only some people who use drugs actually become addicted? In fact, addiction depends on a complicated process involving a confluence of risk factors related to biology, cognition, behaviour, and personality. Notably, all addictive drugs act on a neural system for reinforcement learning called the midbrain dopamine system, which projects to and regulates the brain's system for cognitive control, called frontal cortex and basal ganglia. Further, the development and expression of the dopamine system is determined in part by genetic factors that vary across individuals such that dopamine related genes are partly responsible for addiction-proneness. Taken together, these observations suggest that the cognitive and behavioral impairments associated with substance abuse result from the impact of disrupted dopamine signals on frontal brain areas involved in cognitive control: By acting on the abnormal reinforcement learning system of the genetically vulnerable, addictive drugs hijack the control system to reinforce maladaptive drug-taking behaviors. The goal of this research was to investigate this hypothesis by conducting a series of experiments that assayed the integrity of the dopamine system and its neural targets involved in cognitive control and decision making in young adults using a combination of electrophysiological, behavioral, and genetic assays together with surveys of substance use and personality. First, this research demonstrated that substance dependent individuals produce an abnormal Reward-positivity, an electrophysiological measure of a cortical mechanism for dopamine-dependent reward processing and cognitive control, and behaved abnormally on a decision making task that is diagnostic of dopamine dysfunction. Second, several dopamine-related neural pathways underlying individual differences in substance dependence were identified and modeled, providing a theoretical framework for bridging the gap between genes and behavior in drug addiction. Third, the neural mechanisms that underlie individual differences in decision making function and dysfunction were identified, revealing possible risk factors in the decision making system. In sum, these results illustrate how future interventions might be individually tailored for specific genetic, cognitive and personality profiles. / Graduate

Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2010.

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) is a disorder affecting cognitive control. These functions are important to achieve goals when different actions need to be executed in close succession. This type of multi-component behavior, which often further requires the processing of information from different modalities, is important for everyday activities. Yet, possible changes in neurophysiological mechanisms have not been investigated in adolescent ADHD. We examined N = 31 adolescent ADHD patients and N = 35 healthy controls (HC) in two Stop-Change experiments using either uni-modal or bi-modal stimuli to trigger stop and change processes. These stimuli were either presented together (SCD0) or in close succession of 300 milliseconds (SCD300). Using event-related potentials (ERP), EEG data decomposition and source localization we analyzed neural processes and functional neuroanatomical correlates of multicomponent behavior. Compared to HCs, ADHD patients had longer reaction times and higher error rates when Stop and Change stimuli were presented in close succession (SCD300), but not when presented together (SCD0). This effect was evident in the uni-modal and bi-modal experiment and is reflected by neurophysiological processes reflecting response selection mechanisms in the inferior parietal cortex (BA40). These processes were only detectable after accounting for intra-individual variability in neurophysiological data; i.e. there were no effects in standard ERPs. Multi-component behavior is not always deficient in ADHD. Rather, modulations in multi-component behavior depend on a critical temporal integration window during response selection which is associated with functioning of the inferior parietal cortex. This window is smaller than in HCs and independent of the complexity of sensory input.

Ce travail de thèse explore l'organisation fonctionnelle du cortex frontal chez l'homme lors de l'apprentissage et l'utilisation de règles conditionnelles associées à des stimuli contextuels et demandant la réalisation d'actions manuelles, vocales et orofaciales. Ma première étude a démontré chez l'homme que 1) le cortex frontal latéral postérieur (pLFC) est organisé selon un gradient dorso-ventral, où le cortex prémoteur dorsal (PMd) et le cortex préfrontal dorsal (BA 44) sont impliqués respectivement dans les associations conditionnelles manuelles et vocal-orofaciales, et 2) que l'aire motrice cingulaire antérieure (RCZa) au sein du cortex cingulaire moyen (MCC), contribue à l'évaluation des feedback auditifs durant l'apprentissage par essai-erreur de ces associations. Ma seconde étude a révélé qu'au sein du MCC, les trois CMAs sont fonctionnellement couplées avec le cortex préfrontal latéral le long du gradient rostro- caudal où les régions les plus rostrales sont impliqués dans un contrôle comportemental de plus haut niveau. Ces résultats apportent de nouveaux éclaircissements aux théories actuelles concernant l'organisation cortico-frontal du contrôle comportemental. En réalisant une revue de la littérature, j'ai montré qu'au sein du réseau pLFD-MCC les aires BA 44 et RCZa font partie d'un réseau cérébral homologue qui pourrait jouer un rôle similaire dans le contrôle cognitif vocal/orofacial chez les primates - le contrôle adaptatif des actions vocales/orofaciales basés sur l'évaluation des feedback auditifs. Cette hypothèse a été validé chez l'homme dans ma première étude. Cette thèse a mis en évidence un important réseau neural aidant à comprendre comment le contrôle du langage a évolué au cours de l'évolution des primates. Pour finir, j'ai présenté des résultats préliminaires qui montre que la correspondance des profils de connectivité en état de repos est une approche prometteuse pour comparer l'organisation fonctionnelle cérébrale inter-espèces / This thesis primarily investigated how the human frontal cortex is organised to learn and use conditional rules linking contextual stimuli with manual, vocal and orofacial actions. My first study demonstrated that in humans: 1) the posterior lateral frontal cortex (pLFC) is organized along a dorso-ventral gradient, where the dorsal premotor cortex and ventral area 44 are involved in manual and vocal-orofacial conditional associations respectively, and 2) the anterior-most cingulate motor area (RCZa) within the mid-cingulate cortex (MCC), contributes to the evaluation of auditory feedback during the trial-and-error learning of the conditional associations. My second study showed that within the MCC, the three CMAs are functionally coupled with the lateral frontal cortex along a rostral-caudal gradient where more rostral regions are implicated in more abstracted levels of behavioral control. These findings provided important contributions to current theories about frontal cortical organization for behavioural control. Lastly, through an extensive review, I revealed that, within the pLFC-MCC network, area 44 and RCZa are part of a homologous brain network that might play a similar role in cognitive vocal/orofacial control across primates. My hypothesized role of this network in the adaptive control of vocal/orofacial actions based on auditory feedback monitoring had been validated, in humans, from my first study. Thus, my thesis had also revealed an important starting point - the area 44-RCZa, for future investigations into the potential neural changes that occurred across primate evolution to support the emergence of human speech abilities