L’exécutif central
L’exécutif central est supposé être responsable du contrôle attentionnel de la mémoire de travail. Le concept a d’abord été utilisé principalement comme une opération d’attente, permettant l’étude des problèmes plus tractables des systèmes esclaves, tout en acceptant la nécessité d’une étude plus approfondie des processus complexes qui sont presque certainement impliqués dans le contrôle de la mémoire. Le concept a commencé à se développer avec la proposition de Baddeley (4) de le relier au modèle de Norman et Shallice (35) d’un système attentionnel de supervision, qui, selon eux, pouvait expliquer les glissements d’action et le schéma complexe des symptômes observés chez les patients présentant des lésions du lobe frontal. Cependant, bien que convenant que l’exécutif central est susceptible de dépendre fortement du fonctionnement des lobes frontaux, Baddeley s’est bien gardé de le définir anatomiquement, préférant d’abord analyser les fonctions du système, pour ensuite se poser la question du substrat anatomique. Les lobes frontaux sont grands, complexes, et impliquent presque certainement des processus autres que le contrôle exécutif ; en même temps, les processus exécutifs sont vraisemblablement un moyen de contrôler diverses régions du cerveau, ce qui suggère qu’ils peuvent être perturbés en d’autres points que les lobes frontaux. C’est pour cette raison que Baddeley et Wilson (36) ont proposé le terme de syndrome dysexécutif pour désigner les cas neuropsychologiques de perturbation des fonctions exécutives qui ont souvent été désignés par le passé comme souffrant du « syndrome frontal ». (Voir réf. 37 pour une discussion plus approfondie sur ce point.)
Bien qu’il soit possible que l’exécutif central fonctionne comme un simple contrôleur unitaire, la variété et la complexité des déficits exécutifs chez les patients neuropsychologiques semblent pointer fortement dans la direction d’un fractionnement en sous-systèmes ou au moins en sous-processus. Notre stratégie actuelle (38) est de tenter d’identifier ces processus exécutifs nécessaires et de développer des méthodes de mesure et d’analyse, laissant pour l’avenir la question de savoir si ces processus représentent des parties d’un système hautement intégré ou un exécutif unique, ou si l’apparence d’un contrôleur unique reflète les propriétés émergentes d’une série de processus parallèles mais égaux, un « comité » exécutif, peut-être ?
Bien que nous ayons commencé à explorer une gamme de processus exécutifs (38), la plupart des progrès ont été réalisés dans l’un d’entre eux, la capacité à coordonner deux ou plusieurs activités simultanées. Nos premières études ont été motivées par une tentative d’analyse du déficit cognitif chez les patients souffrant d’une probable maladie d’Alzheimer. Outre le déficit massif de la mémoire épisodique à long terme qui est la principale caractéristique de la maladie, nous avons constaté une déficience dans toute une série de tâches de mémoire de travail, ce qui suggérait une composante exécutive défectueuse plutôt qu’un déficit des systèmes esclaves. Nous avons décidé d’étudier cette question en testant la capacité de l’exécutif central à coordonner l’activité des deux systèmes esclaves.
Le plan expérimental consistait à comparer trois groupes de sujets, des patients probables atteints de la maladie d’Alzheimer, des sujets âgés normaux et des sujets jeunes normaux. Dans une étude typique, la boucle phonologique serait occupée par une tâche d’empan numérique, et le carnet de croquis serait occupé par un suivi visuo-spatial. Dans les deux cas, la difficulté de la tâche a été ajustée de manière à ce que les trois groupes fonctionnent à un niveau équivalent lorsque les tâches sont effectuées indépendamment. Lorsqu’on leur a demandé de suivre et de se souvenir de chiffres simultanément, les jeunes et les personnes âgées ont montré un petit décrément équivalent, alors que celui des patients probablement atteints de la maladie d’Alzheimer était nettement plus important (39). Une étude longitudinale subséquente a démontré que la capacité des patients atteints de la maladie d’Alzheimer probable à coordonner des tâches se détériorait de façon beaucoup plus dramatique que la performance des tâches effectuées seules (40).
Une étude récente de tomographie par émission de positrons (41) suggère que la performance à double tâche implique effectivement la fonction du lobe frontal, bien que cela n’implique pas, bien sûr, que tous les patients ayant des dommages dans les lobes frontaux auront une performance médiocre à la coordination à double tâche. Ce point de vue est soutenu par une étude analysant les performances en double tâche d’un groupe de 24 patients présentant des lésions bien établies du lobe frontal. Les patients ont également été testés sur deux mesures » frontales » standard, à savoir le test de tri de cartes de Wisconsin (42), une tâche de formation de concepts dans laquelle les patients présentant des lésions frontales ont tendance à obtenir de mauvais résultats et à persévérer sur des solutions antérieures, et la fluidité verbale, une tâche dans laquelle les sujets essaient de générer autant d’éléments que possible à partir d’une catégorie donnée, comme les animaux, qui, là encore, est souvent altérée chez les patients présentant des lésions du lobe frontal (42). Enfin, nous voulions essayer de saisir le trouble comportemental qui accompagne le syndrome frontal classique, souvent reflété par la désinhibition ou l’apathie. Nous avons basé notre mesure de ce trouble sur les évaluations cliniques de deux juges indépendants, l’un se basant sur les observations faites pendant les tests neuropsychologiques des patients, tandis que l’autre reflétait les commentaires du personnel soignant du patient. Si tous les sujets ont montré une tendance générale à la détérioration lors des tests de tri de cartes et de fluidité verbale, aucun de ces tests n’a été associé de manière significative à des troubles du comportement. D’autre part, les patients qui présentaient des signes comportementaux ont obtenu des résultats significativement moins bons à l’épreuve de la double tâche que ceux dont le comportement était comparativement normal (43).
Bien que l’association entre la performance à la double tâche et le comportement ait été fortuite, elle ressemble à une découverte indépendante d’Alderman (44), qui a mené une étude concernant un programme de réadaptation pour des patients atteints de lésions cérébrales et présentant des problèmes de comportement. Bien que le programme ait été en général couronné de succès, une minorité importante de patients n’en a pas bénéficié. En testant ces patients sur un large éventail de mesures, un groupe de tests s’est avéré particulièrement révélateur, à savoir ceux impliquant la nécessité de coordonner deux tâches, sur lesquels des performances constamment faibles ont été montrées par les patients qui n’ont pas répondu au programme de réadaptation.
Ces deux études observant un lien entre la performance en double tâche et le comportement sont très intrigantes, mais devraient clairement être reproduites avant de tirer des conclusions fortes. Si elles sont reproduites, elles posent le problème de la raison de cette association. Une possibilité est celle d’une localisation anatomique similaire de deux processus distincts. Une possibilité plus intéressante, cependant, pourrait être liée au rôle de la coordination multitâche dans le comportement social ; peut-être que la nécessité de maintenir ses propres intérêts tout en prêtant attention à ceux qui l’entourent sollicite fortement la capacité de performance en double tâche ?
Bien que cette approche de l’analyse de l’exécutif central soit encore à un stade relativement précoce, il y a eu des progrès dans la postulation et le début de l’étude d’autres processus exécutifs candidats, y compris la capacité de focaliser l’attention, de passer d’un centre d’intérêt à un autre, et d’utiliser la mémoire de travail pour activer des aspects de la mémoire à long terme (38). L’exploration de la fonction de la mémoire de travail a également suscité un intérêt considérable, généralement par l’élaboration de mesures de la différence individuelle dans la capacité de la mémoire de travail et par la mise en relation de ces mesures avec les performances dans des tâches telles que les tests de compréhension, de raisonnement et d’intelligence générale.
L’une des mesures les plus utilisées est celle élaborée par Daneman et Carpenter (45), qui ont défini une tâche de mémoire de travail comme une tâche nécessitant simultanément le stockage et la manipulation d’informations. La tâche qu’ils utilisent le plus fréquemment s’appelle l’empan de la mémoire de travail et consiste à présenter au sujet une série de phrases. Après les avoir lues, le sujet doit se rappeler le dernier mot de chaque phrase ; l’empan est défini par le nombre maximum de phrases que le sujet peut à la fois lire et se rappeler les derniers mots. Daneman et Carpenter ont constaté que la performance à ce test prédisait les compétences de compréhension de la prose chez leurs sujets étudiants de collège, allant jusqu’à observer plus en détail la façon dont la capacité de la mémoire de travail semble sous-tendre des composantes de la compréhension telles que la capacité à tirer des déductions et à extrapoler au-delà des preuves données (46).
Utilisant un paradigme similaire, Oakhill, Yuill, et Parkin (47) ont étudié des enfants qui semblent être raisonnablement bons en lecture, dans le sens de la prononciation des mots écrits, mais pauvres en compréhension de la prose qu’ils lisent. Ces enfants ont tendance à avoir une faible mémoire de travail, ce qui amène Oakhill et al. à suggérer qu’ils présentent un déficit de la capacité exécutive centrale. Ces auteurs, ainsi que Turner et Engle (48), constatent qu’il n’est pas nécessaire d’incorporer du matériel sentenciel dans la mesure de l’empan ; par exemple, une séquence de calculs suivie de mots sans rapport semble prédire virtuellement aussi bien la compréhension ultérieure.
Utilisant une définition similaire de la mémoire de travail, à savoir la capacité de stocker et de traiter simultanément des informations, Kyllonen et Christal (49) ont tenté de relier les mesures de la mémoire de travail à des tests d’intelligence plus traditionnels, généralement basés sur des tâches de raisonnement. Ils ont observé une forte corrélation entre les deux séries de mesures, les tests de mémoire de travail dépendant légèrement plus de la vitesse de traitement, et les tests d’intelligence étant plus influencés par l’expérience antérieure et l’éducation. Ce dernier point est important dans certaines situations de sélection, où, par exemple, il peut être nécessaire d’évaluer le potentiel professionnel de personnes issues de milieux culturels et éducatifs différents. La valeur pratique des mesures de la mémoire de travail est démontrée par une étude dans laquelle Christal (50) a constaté qu’il était capable de prédire la réussite d’un cours sur les portes logiques plus efficacement sur la base de la batterie de mémoire de travail que sur la base de tests psychométriques plus traditionnels.
En conclusion, le développement du concept d’une mémoire unitaire à court terme en celui d’un système de mémoire de travail multicomposant s’est avéré extrêmement fructueux, tant dans la recherche théorique qu’appliquée. La mémoire de travail constitue une interface cruciale entre la perception, l’attention, la mémoire et l’action. En tant que domaine qui a déjà prouvé la valeur de la combinaison des méthodes et des concepts de la psychologie cognitive avec ceux de la neurobiologie, la mémoire de travail semble devoir continuer à jouer un rôle vivant et productif dans la discipline en développement des neurosciences cognitives.