Les mécanismes cérébraux impliqués dans l'optimisation des comportements sont encore mal connus. Nous avons cherché à préciser leurs fonctionnement à travers des études EEG et IRMf dans des tâches de temps de réaction manipulant la compatibilité Stimulus-Réponse. Plusieurs arguments issus de méthodologies différentes nous ont permis de préciser le rôle de la Négativité d'Erreur (Ne), une onde EEG initialement rapportée dans les erreur, et qui atteint son maximum juste après la réponse. Initialement attribuée à la détection de l'erreur, cette activité, localisée dans la zone cingulaire rostrale, pourrait avoir pour rôle d'évaluer la performance en cours d'essai dans le but de rattraper l'erreur. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes impliqués de la sélection de la réponse. La N-40, enregistrée au dessus de l'aire motrice supplémentaire, incarnerait l'association stimulus-réponse alors que les cortex moteurs seraient le lieu de la mise en place d'un mécanisme de prévention de l'erreur implémenté par une élévation du seuil de déclenchement des réponses en présence d'un risque d'erreur. Enfin dans une étude IRMf, nous avons montré que les ajustements comportementaux suite à un essai incompatible prenaient la forme d'une augmentation du traitement perceptif des caractéristiques pertinentes de la tâche et d'une diminution du traitement des caractéristiques non-pertinentes. Nous avons précisé le rôle fonctionnel de la \Ne ainsi que les opérations mises en jeu lors de la mise en place des ajustements comportementaux. Ces résultats suggèrent également l'existence de mécanismes capables de détecter en ligne un risque d'erreur dans le but de prévenir une erreur en cours d'essai.

Ce travail de thèse porte sur les activités coopératives prenant place entre les conducteurs et les assistances à la conduite. Le cadre théorique traite des processus cognitifs impliqués dans la conduite. Il propose également une classification des différents types d'assistance au contrôle latéral envisageables en fonction des problématiques associées en termes de coopération homme-machine. Trois études expérimentales sont présentées. Les deux premières ont cherché à évaluer l'influence de l'introduction d'avertissements aux sorties de voie dans l'activité de conduite. Les résultats mettent en avant la plus grande efficacité d'un dispositif d'assistance fournissant un indice moteur (subsymbolique) sur le volant, en supplément à l'amélioration du diagnostic de la situation propre à l'avertissement. La troisième étude s'intéresse à l'impact de la délégation du contrôle latéral à un automate sur les comportements des conducteurs. Des modifications dans les prises d'informations visuelles, ainsi que des difficultés de reprise en main en situation d'invalidité du dispositif sont apparues.

Les caractéristiques de l’enfant à la maternelle prédisent le succès des transitions à travers les premières années scolaires ainsi que la poursuite académique à l’âge de 22 ans. Les habiletés en mathématiques et langagières à la maternelle sont étroitement liées au rendement scolaire. Cependant, il est également important de tenir compte du rôle de l’autocontrôle et de la maîtrise de soi dans la réussite académique. Spécifiquement, la capacité de suivre des instructions et travailler de manière autonome pourrait faciliter l’adaptation des enfants en milieu scolaire. La présente thèse examine la valeur potentielle de cibler l’engagement scolaire à la maternelle, sous forme d’orientation vers la tâche, pour améliorer l’ajustement académique des enfants au cours du primaire. Une première étude, a examiné si l’engagement scolaire à la maternelle est associé à un meilleur niveau de réussite scolaire et d’ajustement psychosocial à la quatrième année du primaire. Les résultats suggèrent que les habitudes de travail dès l’entrée à l’école représentent des prédicteurs robustes du rendement académique quatre ans plus tard. Un plus haut niveau d’engagement prédit également moins de comportements externalisés et de victimisation par les pairs en quatrième année. Ces résultats sont demeurés significatifs suite au contrôle statistique des habilités en mathématique, langagières et socio-émotionnelles des enfants ainsi que de facteurs de risques familiaux. Une deuxième étude a examiné l’origine de l’engagement scolaire au primaire. Cette étude a permis d’observer que le niveau de contrôle cognitif des enfants d’âge préscolaire représente un prédicteur significatif de l’engagement scolaire à la maternelle. Ces résultats suggèrent l’existence d’une continuité développementale du contrôle cognitif de la petite enfance à la maternelle, et que celle-ci pourrait servir de base pour le développement de bonnes habitudes de travail au primaire. Finalement dans une troisième étude, des analyses centrées sur la personne ont été effectués. Trois sous-groupes d’enfants ont été identifiés dans notre échantillon. Les résultats obtenus indiquent des trajectoires d’engagement bas, moyen et élevé respectivement, au primaire. Le faible contrôle cognitif et les facteurs de risques familiaux ont prédit l’appartenance à la trajectoire d’engagement faible. Dans l’ensemble, les résultats de ces trois études soulignent l’importance de tenir compte de l’engagement dans les évaluations de la maturité scolaire à la maternelle. Cette recherche pourrait également informer le développement de programmes d’interventions préscolaires visant à augmenter la préparation scolaire ainsi que la réduction des écarts au niveau de la réussite académique des enfants. / How children begin school is an important predictor of their eventual academic attainment. Although kindergarten knowledge of numbers and vocabulary represent robust indicators of children’s readiness to learn at school entry, theory and research suggest that self-directed learning skills are also important for helping children meet the challenges of the elementary school classroom. In the present thesis, three papers examine the potential benefit of targeting classroom engagement skills in terms of task-orientation and industriousness to improve children’s academic outcomes. In Paper 1, kindergarten classroom engagement skills were found to predict later academic performance and psychosocial adjustment. These results remained significant even after adjusting for kindergarten mathematics, verbal, and attention skills and established child and family risk factors. Paper 2 addresses the origins of classroom engagement and shows that early childhood cognitive control skills represent robust predictors of school entry classroom engagement skills. These findings suggest that developmental continuity in cognitive control may culminate in better school entry engagement skills. Finally in Paper 3, person-centered analyses were used to identify three subgroups of children showing low, moderate, and high patterns of engagement across elementary school. Belongingness to the low engagement trajectory was predicted by early childhood cognitive control skills and parental risk factors. Taken together these results underscore the importance of considering classroom engagement skills in school readiness assessments. This research also has implications for the development of early interventions designed to bolster school readiness in order to circumvent later academic and social impairments.

La mémoire de travail et le contrôle cognitif sont des construits proches ; on suppose généralement qu'une forte capacité en mémoire de travail est associée à un contrôle cognitif efficace. Cette hypothèse a des implications importantes pour la cognition humaine et apporte une explication élégante à la corrélation fréquemment reportée entre mémoire de travail et intelligence fluide. En revanche, les difficultés d'opérationnalisation et de mesure du contrôle cognitif rendent l'hypothèse difficile à tester. Un modèle récent du contrôle cognitif, le modèle à Deux Mécanismes de Contrôle (DMC), offre une solution à ce problème : ce modèle propose l'existence de deux mécanismes de contrôle cognitif distincts et permet de les opérationnaliser de façon efficace. La littérature prédit que l'un de ces deux mécanismes, le contrôle proactif, devrait être lié à la mémoire de travail. L'objectif de cette thèse était de tester l'existence d'une relation entre les différences inter-individuelles en mémoire de travail et la tendance à mettre en place un mécanisme de contrôle proactif. Cette relation a été testée sous quatre axes de travail : 1) en utilisant de nouveaux paradigmes expérimentaux pour mesurer la tendance à utiliser le contrôle proactif, 2) grâce à des tâches classiques de contrôle cognitif choisies pour leur sensibilité au contrôle proactif, 3) à travers une approche par imagerie cérébrale incluant électro-encéphalographie et imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, et 4) en tant que facteur explicatif de la relation entre mémoire de travail et intelligence fluide. Dans l'ensemble, nos résultats n'ont pas permis de soutenir l'idée que la capacité en mémoire de travail est directement liée à la tendance à utiliser un mécanisme de contrôle proactif ; les données suggèrent plutôt un avantage général en faveur des participants à forte capacité en mémoire de travail dans toutes les situations. / The constructs of working memory and cognitive control are conceptually close; a high working memory capacity is hypothesized to be associated with an efficient cognitive control. This hypothetical association has large implications for human cognition and provides an elegant explanation for the frequently reported relationship between working memory capacity and fluid intelligence. However, the difficulty in operationalizing and measuring cognitive control makes this hypothesis hard to test. One model of cognitive control, the Dual Mechanisms of Control (DMC) framework, constitutes a possible solution to this problem: the model proposes two distinct mechanisms of cognitive control which can be efficiently operationalized and studied. There is reason to believe that one of these two mechanisms, proactive control, is specifically related to working memory capacity. The objective of the present research work was to assess the relationship between individual differences in working memory capacity and the tendency to use proactive control. This relationship was tested in four steps: 1) by using innovative measures of the tendency to use proactive control, based on newly developed paradigms, 2) with classic cognitive control tasks sensitive to proactive control, 3) with a neuroimaging approach using electro-encephalography and functional magnetic resonance imaging, and 4) by testing whether the use of proactive control explains the relationship between working memory and fluid intelligence. Overall, our results did not support the idea that working memory capacity is uniquely related to the tendency to use proactive control; the data were more consistent with a general advantage of participants with a high working memory capacity in all situations.

L’objectif de ce travail de thèse a été d’avancer dans les connaissances des mécanismes de contrôle cognitif sous-tendant les détériorations et fluctuations d’attention soutenue chez les patients souffrant de schizophrénie et les sujets sains. Dans ce but, nous avons combiné mesures comportementales, électrophysiologiques et subjectives. Nos résultats montrent une préservation des capacités d’attention soutenue chez les patients ainsi qu’une origine distincte des variations d’attention soutenue chez les patients. Les détériorations sont sous-tendues par une diminution du mode de contrôle réactif chez les patients et du mode proactif chez les témoins. De plus, différents précurseurs des lapses attentionnels ont été mis en évidence chez les patients selon l’état attentionnel. Les variations d’attention soutenue sont principalement liées à une diminution des ressources attentionnelles chez les patients, alors que chez les témoins, en fonction de l’état attentionnel, elles pourraient également être liées à un désengagement, une défaillance du contrôle cognitif. / The purpose of this project was to gain more knowledge about cognitive control mechanisms underlying deteriorations and fluctuation of sustained attention in schizophrenia and healthy participants. To that end, we combined the use of behavioral, electrophysiological (event-related potentials and functional connectivity) and subjective measures. Our results revealed spared sustained attention in schizophrenia and a distinct patterns of sustained attention changes in schizophrenia. Deteriorations are underlined by a decrease of reactive mode of cognitive control in patients and by a decrease of proactive mode in controls. Our results also highlighted slightly distinct patterns of precursors of lapses in sustained attention in schizophrenia according to the attentional state. Sustained attention changes are associated with resource depletion in patients, whereas in healthy participants, according to attentional state, they could also be caused by disengagement of cognitive control.

La crise de boulimie est vécue comme une perte de contrôle par les patientes atteint de boulimie (BN), d’anorexie avec crise de boulimie (ANB) et d’hyperphagie boulimique. Si ces patientes présentent effectivement des performances dégradées aux tâches neuropsychologiques évaluant les mécanismes du contrôle cognitif modulant la tendance à s’engager dans des actions sans prendre en compte leurs conséquences, la méthodologie employée ne permet pas de séparer les mécanismes propres à la crise de boulimie de ceux plus généraux du trouble. La comparaison des performances à une batterie de tâches évaluant les différents mécanismes du contrôle cognitif, de patientes BN, ANB, anorexiques restrictives avec des sujets sains en conditions alimentaire et neutre révèle que les crises de boulimie seraient liées à un contrôle cognitif perturbé par un surplus attentionnel vers les stimuli alimentaires lors de la réalisation de tâches intuitives, déséquilibrant la modulation de ce contrôle sur la tendance générale à choisir des options risquées ou immédiates explicites. En modifiant la séquence d’ingestion des aliments au cours de la crise de boulimie pour augmenter leurs compétences de contrôle faisant défaut en situation alimentaire, des patientes répondant faiblement à la thérapie comportementale et cognitive ont diminué spontanément de 44% les quantités ingérées et la moitié d’entre elles a guéri. Si ces résultats nécessitent confirmation par une étude en imagerie fonctionnelle, ils montrent l’utilité de modéliser finement les mécanismes de traitement automatique de l’information pour améliorer les thérapies actuelles / Binge eating episodes are experienced by bulimic (BN), anorexic binging subtype (ANB) and binge eating disorder (BED) patients as periods of loss of control. This feeling is corroborated by the impaired behavioral performances to neuropsychological tasks assessing cognitive control but these results do not allow separating the mechanisms that are specific to the binge from those related to the whole psychopathology of the disorder. The goal of this thesis is to identify these mechanisms, to build a model explaining the occurrence of binges and to design and test a new behavioral intervention to treat directly binges. BN, ANB and anorexic restrictive subtype patients as well as matched controls underwent a battery of neuropsychological tasks performed in food and neutral conditions. Comparison of performances between the two conditions exhibited an impairment in food condition of intuitive mechanisms of cognitive control due to a higher attention paid to food stimuli. This results in an unbalanced modulation of the general trend to choose risky or immediate options when explicitly mentioned. Another group of ANB, BN and BED patients modified the sequence of ingestion of foods during the binge in order to train themselves to recruit the impaired mechanisms of cognitive control identified at the previous step. They experienced a spontaneous reduction of 44% of food intake during binges and half of them recovered from binges. While these results need to be confirmed by a functional neuroimaging study, they stress the importance of modeling precisely the instantaneous automated mechanisms that mediate behavior in order to improve current therapies

Le but de cette thèse est d’investiguer l’organisation fonctionnelle du contrôle cognitif au sein du cortex préfrontal latéral dans la schizophrénie. Chez le sujet sain, Koechlin et coll. (Science, 2003) ont montré que le cortex préfrontal latéral était structuré en une cascade de processus de contrôle allant des régions antérieures aux régions postérieures, intégrant respectivement les informations épisodiques (événements antérieurs) et contextuelles (le contexte immédiat de l’action) au choix de l’action en réponse à un stimulus externe. En utilisant le paradigme expérimental de Koechlin et coll. en IRM fonctionnelle, nous avons investigué l’architecture fonctionnelle du contrôle cognitif au sein du cortex latéral préfrontal chez 15 patients schizophrènes et 14 sujets contrôles appariés. Dans une première étude, nous avons trouvé que les patients schizophrènes présentaient un déficit sélectif du contrôle contextuel associé à une hypoactivation des régions postérieures préfrontales, expliquant la désorganisation du discours et du comportement observés chez ces patients. Par ailleurs, les patients schizophrènes hyperactivaient leurs régions rostrales du cortex préfrontal latéral pendant le contrôle des informations de nature épisodique, ce que nous avons interprété comme une tentative de compensation infructueuse des dysfonctions du contrôle contextuel. Dans une seconde étude, nous avons montré que les patients schizophrènes présentaient également une perturbation du traitement top-down des informations de nature épisodique, liée à une dysconnectivité des régions rostrales vers les régions caudales du cortex préfrontal latéral. / The goal of this thesis is to investigate the functional organization of cognitive control within the LPFC in schizophrenia. We used a model postulating that cognitive control is functionally organized within the lateral prefrontal cortex (LPFC) as a cascade of representations ranging from premotor to anterior LPFC regions according to stimuli, the present perceptual context, and the temporal episode in which stimuli occur. Using functional magnetic resonance imaging, we investigated the functional architecture of cognitive control within the LPFC in 15 schizophrenic patients and 14 matched healthy controls. In a first study, we found that immediate contextual signals insufficiently bias the caudal LPFC activity required to select the appropriate behavioral representation. This specific deficit could thus alter the internal consistency of schizophrenic patients’ behavior. To compensate for this weakening of contextual influence, schizophrenic patients may inefficiently use temporal episodic information through higher activation in rostral LPFC regions. In a second study, we showed that schizophrenic patients inappropriately process episodic information flow along a rostro-caudal axis within the LPFC. This top-down episodic control dysfunction could lead to a disruption of episodic memory that could account for the patients’ difficulties in organizing their behavior across time. All the results argue in favor of both dysfunctional specialization and integration within the LPFC in schizophrenia.

Dans de nombreuses activités physiques et sportives, la performance dépend de l’efficacité des processus physiologiques et cognitifs sollicités dans l’action. Plus précisément, il semblerait que celle-ci soit fréquemment influencée par l’efficacité des processus décisionnels qui s’effectuent sous pression temporelle. A ce titre, ce travail de thèse s’intéresse à l’effet de l’administration de trois supplémentations nutritionnelles classiquement consommées par les athlètes (hydrates de carbone, caféine et guarana) sur le fonctionnement cognitif au cours d’un exercice. Nos résultats indiquent que l’ingestion isolée de ces trois composés améliore la vitesse du traitement de l’information lors d'une tâche décisionnelle dès la fin d’un exercice. Par ailleurs, l’utilisation de la caféine en rinçage de bouche semble aussi pertinente, puisque nos résultats suggèrent une amélioration probable de l’efficacité des processus relatifs à la gestion d’un conflit au cours de l’exercice. Enfin, une diminution de la perception de l’effort est aussi rapportée lors de l’ingestion de caféine et de guarana, ou de l’utilisation d’hydrates de carbone en rinçage de bouche. L’ensemble de ces résultats indique une potentialisation de l’effet de l’exercice sur la performance cognitive. Il suggère aussi que la mise en place de supplémentations nutritionnelles lors d’un exercice améliore l’efficacité de processus cognitifs qui s’avèrent être essentiels à la performance sportive. / In sport and exercise activities, successful performances strongly depend on the ability to simultaneously carry out cognitive and physical demands. More precisely, it would seem that performance is frequently influenced by the efficacy of decision-making realized under strong temporal pressure. The aim of this thesis work is to assess the effect of nutritional supplements that is carbohydrate, caffeine and guarana on cognitive functions during an acute exercise. Overall, our results suggest that ingestion of these three supplements enhance speed of information processing during a decision-making task at the end of exercise. Additionally, caffeine mouth rinsing seems worthwhile since a likely enhancement of inhibition processes has been reported after use during exercise. Finally, a decrease of perceived exertion has been reported with caffeine and guarana ingestion along with carbohydrate mouth rinsing. In conclusion, our results indicate the potentiation of exercise effects on cognitive function. Furthermore, they suggest nutritional supplements could enhance cognitive processes during exercise in what may be a predictive factor of performance enhancement.

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