The prefrontal cortex (PFC) is thought to play a central role in higher order executive function important in everyday life, such as planning, problem solving and decision-making. Disturbances in such abilities are seen after frontal lobe damage as well as in a variety of neuropsychiatric conditions, ranging from drug addiction to Parkinson's disease, and can have a significant impact on autonomy and quality of life. Despite this broad clinical importance, the component processes underlying executive function and their neural substrates within the PFC are poorly understood. Recent advances in cognitive neuroscience provide the opportunity to develop a more detailed understanding of the component processes of executive function, and to relate these processes to particular sub-regions within the frontal lobes. This doctoral work examined the frontal lobe substrates of executive function in human participants with focal brain damage. The hypothesis of this thesis was that specific cognitive processes would be affected by damage to specific sub-regions within PFC. This hypothesis was tested by administering a set of tasks isolating specific cognitive processes to a large group of patients with lesions affecting various sectors of the frontal lobes. Individual findings from different tasks identified several specific structure-function relationships. These included novel findings regarding distinct roles of left lateral and dorsomedial PFC in n-back task performance, a role for ventromedial PFC in flexible stimulus-reinforcement learning, and separable contributions of left lateral and ventromedial PFC to facial emotion recognition. In addition to the findings from individual tasks, this work also identified shared and dissociable PFC contributions to performance of three classic tests of executive function hypothesized to measure distinct component processes. These findings validate behavioural measures of region-specific component processes that will be applicable to other conditions marked by executive dysfunction. This work provides converging evidence for component process accounts of executive function, and contributes to our understanding of human frontal lobe function in both health and disease. / Le cortex préfrontal joue un rôle central dans la fonction exécutive quotidienne de haut niveau telles que la planification, la résolution de problème et la prise de décision. Ces aptitudes peuvent être perturbées lorsque les lobes frontaux sont endommagés, ou lorsque le patient est atteint de conditions comme la dépendance de drogue ou la maladie de Parkinson; la perturbation de ces aptitudes peut avoir d'importantes conséquences sur l'autonomie et la qualité de vie du patient. Bien que les dommages aux lobes frontaux aient des répercussions cliniques significatives, notre compréhension des processus sous-jacents et des substrats neuronaux de la fonction exécutive affectée demeure insatisfaisante. Les récents avancements en neurosciences cognitives nous ont permis de développer une compréhension beaucoup plus détaillée des fonctions exécutives et de leurs processus sous-jacents. Ils nous ont aussi permis de lier ces processus à des subdivisions spécifiques des lobes frontaux. Ce travail de doctorat examine les substrats neuronaux des fonctions exécutives frontales chez des sujets humains ayant subi des dommages localisés au cerveau. Cette thèse stipule que des dommages à certaines subdivisions spécifiques du cortex préfrontal mènent, à leur tour, au disfonctionnement de processus cognitifs spécifiques. Nous avons vérifié cette hypothèse en soumettant un large groupe de patients avec des lésions aux lobes frontaux à une série de tests cognitifs. Les résultats de ces expériences ont permis d'associer des processus cognitifs à des secteurs spécifiques des lobes frontaux, identifiant ainsi des relations entre structure et fonction dans les lobes frontaux. Celles-ci incluent les découvertes de rôles distincts pour les cortex préfrontal gauche latéral et dorsomédial dans la performance du n-back task, du rôle que joue le cortex préfrontal ventromédial dans l'apprentissage flexible du renforcement du stimulus, et des contributions différentielles du cortex préfrontal gauche latéral et ventromédial dans la reconnaissance des émotions faciales. Mis à part les découvertes des tests individuels, cet ensemble de travail a aussi identifié des contributions partagées et dissociables du cortex préfrontal à la performance des trois tests classiques de fonctions exécutives. Ces découvertes servent aussi à valider les tests utilisés comme des mesures comportementales des différentes composantes des fonctions exécutives régies par des subdivisions spécifiques des lobes frontaux. Ces mesures pourront ensuite s'appliquer aux autres conditions marquées par la dysfonction exécutive. Ce travail doctoral fournit des preuves convergentes pour un processus composant de fonction exécutive, et contribue à notre compréhension du fonctionnement normal et pathologique des lobes frontaux.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110341 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Tsuchida, Ami |
| Contributors | Lesley K Fellows (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Integrated Program in Neuroscience) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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