A presente pesquisa centra-se no estudo das relações entre memória de curto prazo, memória de trabalho, velocidade de processamento, processamento visuoespacial, funções executivas, atenção seletiva e alternada e desempenho matemático, uma vez que essas relações podem esclarecer as diferenças entre os alunos na aprendizagem da matemática. O trabalho teve como objeto de observação crianças da 2ª série do ensino fundamental. Consiste em um estudo com base correlacional e comparativa. A amostra desta pesquisa é composta por 40 alunos, com idade entre 8 e 9 anos. A investigação envolvendo o funcionamento neuropsicológico e o desempenho cognitivo na aprendizagem matemática é relevante, pois para desenvolver habilidades de cálculo matemático é fundamental que o aluno tenha construído o conceito de número e esta construção está vinculada ao desenvolvimento das funções neuropsicológicas. O desempenho matemático é avaliado através da Prova de Aritmética de Capovilla, Montiel e Capovilla (2007) e as funções neuropsicológicas, através de quatro subtestes da Escala Wechsler WISCIII, que são: Memória de Curto Prazo – teste de Dígitos de Ordem Direta; Memória de Trabalho – Dígitos de Ordem Inversa; Velocidade de Processamento - Procurar Símbolos e Códigos; Percepção Visuoespacial – teste de Cubos. A Função Executiva é avaliada através do Teste das Trilhas de Montiel e Capovilla (2007) e a Atenção, através do Teste de Atenção por Cancelamento de Montiel e Capovilla (2007). Observa-se uma correlação significativa entre Desempenho Matemático e Memória de Curto Prazo, Velocidade de Processamento, Função Executiva e Atenção. Neste estudo, não se encontrou uma correlação estatisticamente significativa entre as funções Memória de Trabalho e Processamento Visuoespacial. / This paper approaches the relationship amongst neuropsychological functions –Short Term Memory (STM), Working Memory (WM), Speed Processing (SP), Visual Spatial Perception (VSP), Executive Functions (EF), Attention (A) and Math Performance (MP) in 2nd grade children at a public Elementary School from Porto Alegre. It is a comparative and correlation study. The sample of this research is composed for 40 pupils with are between 8 and 9 years. Research involving neuropsychological functioning and cognitive performance in mathematics is pertinent, for it is essential that the student build the notion of number in order to develop mathematical skills and such construction relies on the expansion of neuropsychological functions. The mathematical performance is measured by the Arthmetic Test of Capovilla, Montiel and Capovilla (2007) and the neuropsychological functions are verified by subtests Wechsler WIS CIII; Short Term Memory is assessed by the Digits in Direct Order, while the Working Memory is established by the Digits in Reverse Order. The speed processing is assessed through the use of Find Symbols and Codes activities, and spatial perception is confirmed by the utilization of cubes. The Executive Function is assessed by the Trail Making of Montiel and Capovilla (2007) and attention is assessed by the Attention Test for Cancellation of Montiel and Capovilla (2007). There is a momentous correlation amid math performance and Short-Term Memory, speed processing, executive function and attention. This study one did not mett, however, the establishment of a statistically significant correlation between the Working Memory functions and the Visual Spatial Processing.

INTRODUÇÃO: Acometimento em diversos domínios cognitivos (funções executivas, linguagem, memória episódica e semântica) são complicações reconhecidas da epilepsia associada à esclerose mesial temporal (EMT). Também é reconhecido déficit de memória específico para material verbal e não verbal, segundo a lateralidade da lesão. Atividade epileptiforme (ictal e interictal) pode comprometer funções cognitivas. O impacto do envolvimento eletrográfico contralateral nas funções cognitivas em pacientes com EMT unilateral não foi estudado. METÓDOS: Avaliamos o impacto da atividade epileptiforme contralateral em funções cognitivas em 121 pacientes com EMT unilateral (69 EMT esquerda), destros, com QI>70, oito ou mais anos de escolaridade, sem comorbidades, e 39 controles pareados por sexo, idade e escolaridade. Todos os pacientes foram submetidos a monitorização por vídeo-EEG e avaliação neuropsicológica, que incluiu: memória verbal (Rey Auditory Verbal Learning Test, RAVLT), não verbal (Rey Visual Design Learning Test, RVDLT, figura complexa de Rey) funções executivas (Stroop, teste classificação cartões de Wisconsin, repetição de dígitos e fluência verbal - FAS), linguagem (teste nomeação de Boston), escalas de ansiedade e depressão e questionário de queixas de memória. Segundo os achados eletrográficos, classificamos os pacientes com EMT unilateral em direito e esquerdo concordantes (DC, EC), parcialmente concordantes (DPC, EPC) e discordantes (DD, ED), reagrupados, em seguida, por dois critérios: maior discordância (parcialmente concordantes + concordantes) e menor discordância (parcialmente concordantes + discordantes). RESULTADOS: Dados demográficos, características da doença e tratamento não diferiram entre grupos. EC e ED tiveram pior desempenho que controles em memória verbal tardia. Após sete dias, ED tiveram pior desempenho que controles e DC+DPC em evocação livre, em reconhecimento e erros de reconhecimento que os demais grupos. DD apresentaram mais erros no aprendizado no RVDLT que controles. DPC+DD apresentaram rendimento inferior a controles em recordação tardia e após 7 dias da figura complexa de Rey. Ambos os grupos EMT esquerda desempenharam abaixo dos controles em evocação tardia da figura complexa Rey. ED e DPC+DD apresentaram maior quantidade de queixas de memória que controles. Não se observou impacto da discordância sobre funções executivas. DD apresentaram tendência de pior desempenho que controles e DC+- DPC nos testes de linguagem. EPC+ED apresentaram maior pontuação que controles em escala de depressão. CONCLUSÃO: Envolvimento eletrográfico contralateral associa-se a comprometimento mais acentuado de memória verbal no grupo ED, e, menos intensamente, a alteração de memória não verbal para grupo DD+DPC. Observou-se maior quantidade de queixas de memória nos grupos ED e DD+DPC, e tendência de pior desempenho em linguagem no grupo DD. Estes achados contrariam o conceito de dominância hemisférica para memória verbal e não verbal. Propomos um modelo de predominância da memória verbal para o hemisfério dominante e, menos pronunciadamente, predominância de memória não verbal no hemisfério não dominante de linguagem. Especulamos que a cirurgia bem sucedida para epilepsia possa trazer melhora cognitiva nos casos com achados eletrográficos discordantes / INTRODUCTION: Mesial temporal sclerosis (MTS) associated epilepsy leads to cognitive changes in various cognitive domains, including episodic and semantic memory, executive functions, and language. A material-specific model for memory impairment has been proposed. Ictal and interictal epileptiform activity may negatively impact on cognitive functions. The impact of contralateral electrographic involvement on cognitive functions in unilateral MTS has not been studied. METHODS: We retrospectively studied the impact of contralateral interictal and ictal epileptiform activity on cognitive functions in 121 (69 left) right-handed unilateral MTS patients, with an IQ>70, eight or more education years, without comorbidities, and 39 age, gender and education-matched controls. All patients underwent video-EEG monitoring and neuropsychological testing, including verbal (Rey Auditory Verbal Learning Test, RAVLT) and nonverbal memory (Rey Visual Design Learning Test, RVDLT, and Complex-Rey-Osterrieth-Figure), executive functions (Stroop, Wisconsin Card Sorting Task, digit span and verbal fluency - FAS), language (Boston Naming Test) and self- report scales for anxiety, depression, and memory complaints. According to MTS side and EEG findings groups were classified as right or left concordant (RC,LC), partially concordant (RPC, LPC), discordant (RD, LD). Groups were regrouped by two criteria: major discordance (merging partially concordant and concordant groups) and minor discordance (merging partially concordant and discordant groups). RESULTS: Demographic, disease and treatment features did not differ among groups. On verbal memory, LD and LC performed worse than controls on delayed recall. On 7-day recall, LD scored significantly worse than controls and RC+RPC, recognized fewer words and had more recognition errors than all groups. On nonverbal memory, RD had more errors in RVDLT learning than controls, and showed a trend towards worse performance compared to RC+RPC in immediate and delayed recall. For the Complex- Rey-Osterrieth-Figure, RPC+RD performed significantly worse than controls on delayed and 7-day recall. Both left MTS groups attained lower scores than controls on the Complex-Rey-Osterrieth-Figure delayed recall. LD and RPC+RD had higher scores of memory complaints than controls. No impact of discordance was observed on executive functioning. On language tests, there was a trend towards worse performance for RD compared to controls and RC+-RPC. LPC+LD scored more than controls in depression scale. CONCLUSION: Contralateral EEG involvement was associated with impaired verbal memory for LD group, and, to a lesser extent, with impaired nonverbal memory for the RD+RPC group. These findings were associated with increased memory complaints for LD and RD+RPC groups. We also found a trend towards worse performance on language tests for RD. These findings suggest that verbal and nonverbal memory are not completely lateralized to the dominant and non- dominant hemispheres. We propose a model of language-dominant hemisphere predominance for verbal memory and a less pronounced non-language dominant hemisphere predominance for nonverbal memory. We speculate that memory impairment in patients with discordant EEG data may be partially reversed with successful epilepsy surgery and removal of the at-distance focus. This hypothesis should be tested with appropriately designed studies

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.

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L’intérêt marqué et simultané de plusieurs champs de recherche pour le développement des fonctions exécutives (FE) a permis de mettre en lumière le rôle primordial de ces fonctions dans plusieurs sphères du développement de la petite enfance jusqu’à l’âge adulte. Les mécanismes développementaux associés aux différences individuelles restent par ailleurs encore peu étudiés. Les deux articles empiriques qui constituent la thèse visent à documenter le rôle des comportements maternels observés en bas âge dans la prédiction des FE mesurées à l’âge préscolaire. Les deux articles s’inscrivent dans la foulée des travaux qui, selon une approche écologique (Bronfenbrenner, 1979), considèrent les effets d’interaction entre différents facteurs explicatifs pour mieux comprendre les mécanismes impliqués dans le développement de l’enfant. En ce sens, le premier article examine les interactions possibles entre le statut socioéconomique (SSE) de la famille et différentes dimensions du concept de sensibilité maternelle, dans la prédiction de deux dimensions des FE, soit les FE-conflit et les FE-inhibition. Dans le cadre de cette étude, 114 dyades mères-enfants ont participé à trois visites à domicile. Le SSE a été mesuré par questionnaire dans le cadre d’une première visite dans la famille lorsque les enfants avaient six mois, la sensibilité maternelle a été évaluée à 12 mois à partir du Tri de cartes de comportements maternels (Pederson & Moran, 1995) et les FE à 36 mois à partir d’une batterie de tâches choisie sur la base des orientations proposées par Carlson (2005). Le deuxième article explore, en se basant sur postulats de la Théorie de la susceptibilité différentielle (TSD), les possibles interactions entre différentes dimensions du concept de sensibilité maternelle et le tempérament de l’enfant, et ce également dans la prédiction des FE. Pour ce faire, 72 dyades ont également participé à trois visites à domicile. La sensibilité maternelle a été évaluée à 12 mois à partir du Tri de cartes de comportements maternels (Pederson & Moran, 1995), le tempérament à 15 mois à l’aide d’un questionnaire rempli par la mère (ICQ; Bates, Freeland, & Lounsbury, 1979) et les FE à 36 mois à partir de la même batterie de tâche (Carlson, 2005). Les résultats du premier article révèlent des interactions significatives entre le statut socioéconomique et certaines dimensions de comportements maternels, de telle sorte que des comportements maternels de meilleure qualité sont prédicteurs d’une meilleure performance aux tâches de FE, mais seulement chez les enfants provenant de familles relativement désavantagées sur le plan socioéconomique et essentiellement en ce qui concerne les FE-inhibition. Quant aux résultats du deuxième article, ils confirment les hypothèses de la Théorie de la susceptibilité différentielle, en révélant que les enfants ayant un tempérament difficile sont plus affectés par des comportements maternels hostiles, de même que par l’absence de comportements positifs et bénéficient davantage de la présence de comportements positifs et de l’absence de comportements négatifs, et ceci également au regard des FE-inhibition. / The simultaneous and marked interest of many fields of research for the notion of executive functioning (EF) has allowed for the primordial role of these functions in many spheres of development to be identified. However, the developmental mechanisms associated with individual differences in EF are still under studied. The two empirical articles constituting this dissertation aim at documenting the role of maternal behaviors in the prediction of EF in the preschool period. Using an ecological approach (Bronfenbrenner, 1979), interaction effects between different explanatory factors are considered, with the goal of reaching a better understanding of the mechanisms underlying early EF development. To do so, the first article examines the interactions between family socioeconomic status (SES) and different dimensions of maternal behavior in the prediction of two specific components of EF, namely, conflict-EF and impulse control. 114 mother-child dyads participated in three home visits. SES was measured by a questionnaire filled by mothers during the first visit when their child was six months old and maternal behavior was observed in a second visit when the child was 12 months old, using the Maternal Behavior Q-Sort (MBQS; Pederson & Moran, 1995). Finally, child EF was assessed at 3 years with a battery of tasks chosen based on Carlson’s (2005) measurement guidelines. The second article explores, based on Differential Susceptibility Theory (DST), the interactions between different dimensions of maternal behavior and child temperament in the prediction of child EF. Seventy-two mother-child dyads participated in three home visits. Maternal sensitivity was observed when children were 12 months old, using the MBQS, child temperament was assessed at 15 months using a maternal report (ICQ; Bates, Freeland, & Lounsbury, 1979), and child EF was assessed with the same battery of tasks as in the first article. The results of the first article showed significant interactions between family SES and the quality of maternal behaviors in the prediction EF, such that maternal behavior was related to EF only for children in the lower end of the SES spectrum and those relations were found especially for impulse control. The results of the second article confirmed the hypothesis put forward by DST, revealing that children with difficult temperaments were more affected by hostile maternal behavior and the absence of positive behavior, and that these same children benefit more than their easier peers from the presence of positive behaviors, but only in the prediction of impulse control.

Bien qu’il y ait de plus en plus d’études sur le soutien maternel à l’autonomie, de nombreuses questions restent à éclaircir dans le domaine. Notamment, on en sait très peu sur ses relations avec le développement cognitif de l’enfant, sa stabilité temporelle et les antécédents de celle-ci. La thèse est composée de trois articles empiriques. Le premier explore le rôle médiateur du langage dans la relation entre le soutien maternel à l'autonomie et les fonctions exécutives de l'enfant. Le deuxième examine la stabilité relative et absolue du soutien maternel à l'autonomie entre la petite enfance et l’âge préscolaire en fonction des représentations d'attachement de la mère, des évènements de vie stressants et du sexe de l'enfant. Le troisième article se penche sur le rôle du soutien maternel à l’autonomie mesuré à la petite enfance et à l’âge préscolaire dans la prédiction des fonctions exécutives de l’enfant, ainsi que sur l’impact de différents patrons de stabilité du soutien maternel à l’autonomie sur les fonctions exécutives. 70 dyades mère-enfant ont participé à 5 visites à domicile. Lorsque l’enfant était âgé de 7-8 mois, les représentations d’attachement de la mère ont été mesurées à l’aide de l’entrevue d’attachement à l’âge adulte (George, Kaplan, & Main, 1996). Le soutien maternel à l’autonomie a été mesuré à 15 mois et à 3 ans à l’aide du système de codification de Whipple, Bernier, et Mageau (2011). Les évènements de vie stressants ont été mesurés à 3 reprises entre l’âge de 15 mois et 3 ans à l’aide de l’inventaire des expériences de vie (Sarason, Johnson, & Siegel, 1978). À 2 ans, le langage de l’enfant a été évalué à l’aide des inventaires MacArthur du développement de la communication (Dionne, Tremblay, Boivin, Laplante, & Pérusse, 2003). Les fonctions exécutives de l’enfant ont quant à elles été mesurées à l’âge de 3 ans à l’aide d’une batterie de tâches (Carlson, 2005). Les résultats du premier article indiquent que le langage de l’enfant joue un rôle médiateur dans la relation entre le soutien maternel à l’autonomie et une composante des fonctions exécutives de l’enfant, l’inhibition volontaire. Les résultats du deuxième article démontrent que le soutien maternel à l’autonomie est stable de façon relative, mais non absolue. Les résultats démontrent aussi que les mères qui ont une fille, qui ont vécu peu d’évènements de vie stressants ou qui ont des représentations d’attachement sécurisées sont plus stables dans leur degré de soutien à l’autonomie. Le troisième article démontre d’abord que la moyenne de soutien maternel à l’autonomie entre 15 mois et 3 ans est un prédicteur plus efficace des fonctions exécutives de l’enfant que ne l’est le soutien à l’autonomie à 15 mois ou à 3 ans pris séparément. De plus, les enfants dont les mères conservent un degré élevé de soutien à l’autonomie entre 15 mois et 3 ans performent mieux aux tâches d’inhibition que les enfants dont les mères conservent un faible degré de soutien à l’autonomie. Les résultats présentés dans les articles sont discutés ainsi que leurs implications. / Despite growing empirical support for the idea that maternal autonomy support plays an important role in child development, many questions remained to be investigated. Especially, little is known about its temporal stability, its antecedents, and its relations with child cognitive development. The first article aims to examine the potential mediating role of child language in the prospective relation between maternal autonomy support and child executive functioning (EF). The second article aims to examine (a) the relative and absolute stability of maternal autonomy support between infancy and preschool age and (b) the moderating role of child gender, maternal attachment state of mind, and stressful life events. The goal of the third article is to examine the role of early and ongoing maternal autonomy support, and of its stability over time, in predicting child EF. 70 mother-infant dyads took part in five assessments. At 7-8 months, the Adult Attachment Interview (George, Kaplan, & Main, 1996) was administered to assess mothers’ state of mind with respect to attachment. Maternal autonomy support was rated at 15 months and 3 years with Whipple, Bernier, and Mageau’s (2011) coding scheme, based on observations performed during a mother-child problem-solving task (15 months) and a clean-up task (3 years). Stressful life events were measured at 18 months, 2 and 3 years with the Life Experiences Survey (Sarason, Johnson, & Siegel, 1978) completed by mothers. At 2 years, mothers were asked to complete the MacArthur Communicative Development Inventory (Dionne, Tremblay, Boivin, Laplante, & Pérusse, 2003) to measure child language ability. Finally, child EF was assessed with a battery of tasks chosen based on Carlson’s (2005) measurement guidelines. The results of the first paper suggested that child language played a mediating role in the relation between maternal autonomy support and child performance on EF tasks entailing a strong impulse control component. The results of the second article revealed that maternal autonomy support is stable in relative terms, but that its mean level decreases over time. Moreover, there was significant relative stability only for mothers of girls, mothers who showed greater coherence of mind with respect to attachment, and mothers who experienced fewer stressful life events. The results of the last article showed that the average level of autonomy support displayed by mothers between infancy and preschool years was a more consistent predictor of child Impulse Control and Conflict-EF (two aspects of EF) than either early or current autonomy support in isolation, and that children of mothers who displayed high autonomy support at both 15 months and 3 years performed the best on impulse control. The results presented in the articles are discussed, along with their implications.

Les études des effets de l’activité physique sur la cognition humaine et animale ne permettent pas de clarifier si ces effets sont spécifiques au type d’exercice pratiqué et si les gains cognitifs pour un cerveau en développement sont globaux ou exclusifs à certaines fonctions cognitives. Considérant le circuit nerveux entre le cervelet et le cortex préfrontal dorsolatéral, nous croyons qu’un entraînement neuromoteur stimulant les fonctions motrices du cervelet améliorera les fonctions exécutives associées au cortex préfrontal. Comme l’entraînement aérobie a affecté positivement différentes fonctions cognitives dans des études précédentes, nous croyons que ce type d’exercice améliorera les fonctions exécutives et la mémoire à long-terme. Trois classes de sixième année (âge moyen = 11,4 ans) ont été aléatoirement assignées aux groupes neuromoteur (n=22), aérobie (n=19) et contrôle (n=15). Nous nous sommes assurés que l’entraînement neuromoteur ne stimulait aucunement la capacité aérobie et que l’entraînement aérobie n’améliorait aucune habileté motrice. Les entraînements pour les deux groupes expérimentaux consistaient en 30 minutes d’activités par jour d’école pendant les heures de classe, pour 10 semaines ; le groupe contrôle suivait le programme scolaire régulier. Des tests moteurs et cognitifs ont été administrés avant et après l’intervention. Une série d’ANOVAs a révélé que l’entraînement neuromoteur avait amélioré la fluence verbale avec un effet marginal sur la génération de verbe, deux fonctions exécutives associées au circuit fronto-cérébelleux, et que l’entraînement aérobie avait mené à une amélioration distincte de la fluence verbale. Ainsi, nos résultats démontrent que les améliorations des fonctions exécutives sont spécifiques à chaque entraînement pratiqué. / Studies investigating effects of exercise on cognition in animals and human do not permit to clarify if these effects are specific to the type of exercise and if the cognitive gains for a developing brain are global or exclusive to certain cognitive functions. Considering the neuronal circuit between the cerebellum and the dorsolateral prefrontal cortex, we hypothesized that neuromotor training will improve executive functions associated with prefrontal cortex. Since aerobic training positively affected different cognitive functions in previous studies, we hypothesize that this type of exercise will improve executive functions and long-term memory. Three sixth grade classes (mean age = 11.4 years) were randomly assigned to neuromotor (n=20), aerobic (n=19), and control (n=15) conditions. We ensured that the motor training did not stimulate aerobic capacity and that the aerobic intervention was devoid of a motor training component. The exercise sessions for the two training groups consisted in 30 minutes per school day, took place during class time, and lasted for 10 weeks; the control group followed the regular school program. Motor and cognitive tests were administered before and after the intervention. A series of ANOVA’s revealed that neuromotor training enhanced verbal fluency with a marginal effect on verb generation, executive functions related to the fronto-cerebellar circuit, and that aerobic training led to a marginal improvement for verbal fluency. Therefore, our results showed differential improvements in executive functions induced by both neuromotor and aerobic training.

La maladie d’Alzheimer (MA) est de loin le type de démence le plus répandu chez les personnes âgées. Il est maintenant possible de proposer un certain nombre d’interventions ou de stratégies préventives aux personnes portant un diagnostic de MA ou à risque de développer la maladie. Il est donc important de diagnostiquer cette maladie le plus tôt possible. Les personnes avec un trouble cognitif léger (TCL) représentent une population d’intérêt puisqu’elles sont à haut risque d’évoluer vers une démence et plusieurs d’entres elles seraient ainsi dans une phase prodromale de la MA. Les travaux de cette thèse visent à explorer les activations fonctionnelles associées à la mémoire épisodique et à la mémoire de travail dans le TCL ainsi qu’aux effets de la sévérité de la maladie et des caractéristiques de la tâche sur ces activations. Dans un premier temps, nous exposerons les connaissances relatives au niveau des atteintes cognitives, du patron d’activation fonctionnelle et des plus récents modèles élaborés pour expliquer les changements d’activation dans le vieillissement normal et pathologique (Chapitre 1). Par la suite, les études réalisées dans le cadre de cette thèse seront présentées. Nous avons d’abord étudié la fiabilité du signal d’activation chez les TCL et chez les personnes âgées saines (PA) à l’aide de tâches d’encodage et de récupération de mots (Chapitre 2). Nous avons ensuite comparé le patron d’activation cérébral des PA et des personnes TCL alors qu’elles réalisaient une tâche d’encodage et de récupération de mots. L’effet de la sévérité a été évalué en corrélant les activations des personnes TCL à leurs scores obtenu à une échelle évaluant leur cognition globale (Chapitre 3). L’effet de sévérité a ensuite été étudié de manière plus approfondie chez un plus grand nombre de TCL en utilisant la médiane du groupe à cette même échelle pour déterminer un groupe de TCL plus atteints et un groupe de TCL moins atteints. Ces deux groupes ont ensuite été comparés à un groupe de PA lors d’une tâche d’encodage de paires de mots reliés sémantiquement ou non-reliés (Chapitre 4), une tâche de reconnaissance de paires de mots mesurant principalement la familiarité ou principalement la recollection (Chapitre 5), ainsi que deux tâches impliquant des composantes différentes de la mémoire de travail et des fonctions exécutives, soit la manipulation de l’information et l’attention divisée (Chapitre 6). Les résultats présentés dans cette thèse ont mis en évidence une distinction entre le patron d’activation des TCL et des PA qui semble caractérisée par une interaction entre le niveau de sévérité de la maladie et les processus cognitifs impliqués dans la tâche. L’effet de sévérité a été observé lors de plusieurs tâches impliquant des processus cognitifs différents où les MCI moins atteints ont montré principalement des hyperactivations sous-tendant des mécanismes compensatoires et les MCI plus atteints ont montré principalement des hypoactivations soulignant la dégradation de ces mécanismes. Par ailleurs, les résultats de nos études ont aussi montré que cet effet de sévérité est modulé par le moment d’altération du processus cognitif impliqué dans la tâche: les processus altérés précocément dans le TCL sont caractériséees par des hyperactivations chez les TCL moins atteints tandis que les processus altérés plus tardivement ont plutôt élicité des hyperactivations chez les TCL plus atteints. Les implications de ces résultats, ainsi que les limites des études, sont discutés (Chapitre 7). / Alzheimer's disease (AD) is by far the type most common dementia in the elderly. It is now possible to propose a number of interventions or preventive strategies to individuals with a diagnosis of AD or at risk of developing the disease. It is therefore important to diagnose this disease as soon as possible. Individuals with mild cognitive impairment (MCI) represent a population of interest as they are at high risk of developing dementia and many of these persons might thus be in a prodromal phase of AD. The work of this thesis aims to explore the functional activations associated with episodic memory and working memory in MCI as well as studying the effects of disease severity and of task characteristics on these brain activations. Initially, we will review the current knowledge about the level of cognitive impairment, functional activation pattern and the more recent models developed to explain changes of functional activation in normal aging and disease (Chapter 1). Subsequently, the studies of this thesis will be presented. First, we studied the reliability of activation signal in people with MCI and healthy elderly individuals (HE) using tasks of encoding and retrieval of words (Chapter 2). We then compared the pattern of brain activation between HE and MCI persons while they were administered tasks of encoding and retrieval of words and pseudo-words. The effect of severity was assessed by correlating activations of MCI persons with their scores on a scale assessing their overall cognition (Chapter 3). The effect of severity was then examined in more details in a larger number of people using the median score of the MCI group on the scale of global cognitive assessment to determine a group of less impaired MCIs and a group of more impaired MCIs. These two groups were compared to a group of HE while conducting a task of encoding semantically related or unrelated pairs of words (Chapter 4), a recognition task of word pairs measuring either mainly familiarity processes or recollection processes (Chapter 5) and two tasks involving different components of working memory or executive functioning, the manipulation of information and division of attention (Chapter 6). The results presented in this thesis have highlighted a distinction between the functional activation pattern of MCI persons and HE which seems to be characterized by an interaction between level of disease severity and the cognitive processes involved in the task. The effect of severity was observed in several tasks involving different cognitive processes during which less impaired MCIs showed primarily hyperactivations underlying compensatory mechanisms and more impaired MCIs showed mainly hypoactivations suggesting a degradation of these mechanisms. Moreover, the results of our studies have also shown that the effect of severity is modulated by the time of alteration of the cognitive processes involved in the task: the process altered early in MCI are caracterized by hyperactivations in less impaired MCIs while processes that are altered later on elicited hyperactivations in more impaired MCIs. The implications of these findings and the limitations of the studies are discussed (Chapter 7).

Le but général de la thèse consiste à mieux connaître l’influence du milieu d’évaluation (domicile vs clinique) sur la réalisation de tâches liées à la préparation de repas auprès de personnes âgées fragiles. La thèse s'articule autour de trois objectifs spécifiques, dont les résultats sont présentés dans le cadre de cinq articles scientifiques. Le premier objectif vise à faire état des connaissances relatives au concept de fragilité en ergothérapie et à l'influence du milieu d'évaluation auprès des personnes âgées fragiles. Dans un premier temps, une analyse critique d'écrits portant sur la fragilité a été effectuée. Les résultats (article 1) démontrent la pertinence du concept de fragilité en ergothérapie, en suggérant qu'une meilleure compréhension de ce concept puisse aider les ergothérapeutes à offrir aux personnes fragiles des soins et services mieux adaptés à leurs besoins. Dans un deuxième temps, une recension des études ayant comparé la réalisation d'activités de la vie domestique (AVD) entre les milieux d'évaluation a été réalisée. Les résultats (article 2) révèlent que les personnes âgées sans déficit cognitif important tendent à offrir une meilleure performance à domicile, plutôt qu'en milieu clinique, lors de la réalisation d'AVD. Quelques facteurs, tels que la familiarité avec l’environnement, contribueraient à expliquer cette différence entre les milieux d'évaluation. Cette recension critique suggère que des résultats similaires puissent être obtenus auprès de personnes âgées fragiles. Le second objectif cherche à comparer la réalisation de tâches liées à la préparation de repas entre les milieux d’évaluation auprès de personnes âgées fragiles. Pour atteindre cet objectif, trente-sept personnes âgées répondant aux critères de fragilité (Fried et al.,2001) ont été évaluées en milieux clinique et domiciliaire suivant un devis contrebalancé au moyen du Assessment of Motor and Process Skills (AMPS) et du Performance Assessment of Self-Care Skills (PASS). Les résultats (articles 3, 4 et 5) concourent, dans l'ensemble, à démontrer une meilleure performance des personnes fragiles lorsqu’elles sont évaluées à domicile. Le dernier objectif a pour but d'identifier les facteurs sociodémographiques,physiques, cognitifs, psychologiques et environnementaux susceptibles d'expliquer la différence entre les milieux d'évaluation. Les résultats de la thèse (articles 3, 4 et 5) tendent à démontrer que le déclin de certaines fonctions exécutives constitue un facteur prépondérant pour expliquer une meilleure performance à domicile. Nos analyses révèlent que d'autres facteurs cognitifs, sociodémographiques, psychologiques, physiques et environnementaux contribuent également, mais de façon moins importante, à la différence observée entre les milieux d'évaluation. Les résultats de cette thèse peuvent aider les ergothérapeutes à mieux distinguer les personnes âgées fragiles susceptibles de présenter une performance différente selon le milieu dans lequel elles sont évaluées et conséquemment, pour qui une visite à domicile devrait être préconisée. Les connaissances générées par la thèse pourraient ultimement contribuer à offrir aux personnes âgées fragiles des services mieux adaptés à leurs besoins, tout en favorisant une gestion efficiente des ressources en matière de santé. / This thesis aims to advance the state of knowledge about the impact of assessment settings (home versus clinic) on meal preparation task performance in frail older adults. The thesis has three specific objectives and the results are presented in five articles. The first specific objective aims to review current knowledge about the concept of frailty in occupational therapy and the impact of assessment settings in frail older adults. First, a critical review about frailty was conducted. The results (article 1) demonstrate that a better understanding of the concept of frailty may help occupational therapists provide health care and services better tailored to the specific needs of this population. Second, a review of studies comparing performance of instrumental activities of daily living (IADL) between assessment settings was performed. The results (article 2) reveal that older adults without significant cognitive impairments tend to perform better in IADL tasks when assessed at home. Some factors, such as familiarity with the environment, may explain this difference. Based on this review, similar results might be expected with frail elders. The second specific objective aims to compare meal preparation task performance in home and clinical settings in a population of frail older adults. Thirty-seven frail older adults were thus assessed in home and clinical settings with the Assessment of Motor and Process Skills (AMPS) and the Performance Assessment of Self-Care Skills (PASS), using a counterbalanced design. The results (articles 3, 4, 5) globally demonstrate significantly better performance of participants when assessed at home. The third specific objective aims to identify demographic, physical, cognitive, psychological and environmental factors that may explain differences between assessment settings. The results (articles 3, 4, 5) indicate that a better performance in the home setting was mostly related to a decline in certain executive functions. Other cognitive, demographic, psychological, physical and environmental factors also contribute to explain the differences between assessment settings but to a lesser extent. Our findings may help occupational therapists identify frail older adults likely to present a different performance in the clinical setting and thus for whom home assessments would be advisable. Our findings could ultimately mean that frail clients are provided with services adapted to their needs, while ensuring an efficient allocation of health care resources.

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.