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TAILLE RELATIVE DU CORTEX PREFRONTAL DANS
DIFFERENTES ESPECES ANIMALES
Rat
Chat
Chimpanzé
Homme
de surface corticale Chat 3,5 Macaque
11,5 Chimpanzé 17 Homme 29
2
CRITERE DE DEFINITION ANATOMIQUE DU CORTEX
PREFRONTAL

• CRITERE HODOLOGIQUE

• CRITERE DANATOMIE MACROSCOPIQUE (SILLONS,
  GYRI...)

• CRITERE CYTOARCHITECTONIQUE

3
LA PYRAMIDE FRONTALE
Face Latérale
Face médiane
Face orbito-ventrale
4
LA FACE LATERALE DU CORTEX FRONTAL
Gyrus frontal supérieur (F1)
Gyrus frontal moyen (F2)
Sillon frontal supérieur
Gyrus frontal inférieur (F3)
Sillon frontal moyen
Gyrus orbitaire latéral
Sillon frontal inférieur
Sillon orbitaire latéral
(daprès Duvernoy)
5
VUE MEDIALE DU CORTEX FRONTAL
Gyrus frontal supérieur (F1)
Gyrus cingulaire
Sillon cingulaire
Gyrus rectus
Sillon sus-orbitaire
(daprès Duvernoy)
6
FACE ORBITOVENTRALE DU CORTEX FRONTAL
Gyrus orbitaire antérieur
Sillon orbitaire en H
Gyrus orbitaire médial
Gyrus orbitaire latéral
Sillon olfactif (orbitaire médial)
Gyrus rectus
(daprès Duvernoy)
7
CRITERE CYTOARCHITECTONIQUE

• Couche IV granulaire développée
• vrai chez les primates simiens

• Pas de cortex granulaire chez le rat

8
AIRES DE BRODMANN CHEZ LHOMME
Face latérale
Face médiale
9
LE CORTEX PREFRONTAL DORSOLATERAL (CPF-DL)

• Homme (Brodmann)

• Rhesus (Walker)

Sillon principal
6
8
S. F. Sup.
Sillon arqué
9
46
10
44
S. F. Moyen
45
S. F. Inf.
10
LESIONS PREFRONTALES CHEZ LHOMME
Troubles attentionnels Adhérence
environnementale Distractibilité Troubles de la
flexibilité mentale Héminégligence spatiale
Hyperactivité motrice Inertie/apragmatisme Agress
ivité/jovialité Emoussement des
affects Désinhibition Troubles de la motivation
Difficultés de conceptualisation,
abstraction raisonnement déductif et
jugement, planification/organisation
séquentielle programmation motrice...
11
CORTEX PREFRONTAL Difficultés pour caractériser
finement ses fonctions
1. Cest une structure hétérogène
Etablir le rôle de ses différentes sous-régions
2. Les fonctions frontales sont imparfaitement
définies
Déterminer des opérations cognitives plus
élémentaires, bases des fonctions
intellectuelles les plus élaborées
12
CORTEX PREFRONTAL DORSOLATERAL ET PLANIFICATION
CPF-DL

• Troubles de la planification
• après lésions du CPF-DL
• (Luria, 1969 Schallice, 1982
• Owen et al., 1990 Grafman et al., 1995)
• Activation du CPF-DL au cours
• de tâches de planification
• (Morris et al.1993 Baker et al., 1996
• Owen et al., 1996 Dagher et al., 1999)

13
CORTEX PREFRONTAL DORSOLATERAL ET PLANIFICATION
La  tour de Londres 
Position initiale
Position finale (5 déplacements)
Elaboration d un plan d action 1. Maintien et
manipulation des représentations mentales des
étapes intermédiaires 2. Programmation et
exécution d une séquence d action basée sur
l enchaînement des représentations mentales.
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MEMOIRE DE TRAVAIL

• Goldman-Rakic, 1987

ENSEMBLE DOPERATIONS PERMETTANT DE MAINTENIR ET
MANIPULER DES REPRESENTATIONS MENTALES EN
PREVISION DUNE ACTION

Opérations cognitives élémentaires, bases de
fonctions intellectuelles dépendantes du CPF
15
REPONSES SPATIALES DIFFEREES

• Hunter, 1913, Jacobsen, 1936

PRESENTATION
DELAI
REPONSE
16
CORTEX PREFRONTAL DORSOLATERAL ET MEMOIRE DE
TRAVAIL

• Lésions du CPF-DL
• performances altérées aux tâches
• de réponses différées (saccades mémorisées)
• Non altérées par les lésions
• Du cortex inféro-temporal
• (Jacobsen, 1931)
• Du cortex temporal sup
• (Jacobsen, 1931)
• Du cortex pariétal postérieur
• (Harlow, 1952, Pohl, 1973)
• Du cortex prémoteur et aire 8
• (Goldman et al., 1971)
• De lhippocampe qd le délai lt 30sec
• (Zola-Morgan et Squire, 1985)

Sillon principal (aire 46)
17
BASES NEURALES DE LA MEMOIRE DE TRAVAIL

• Fuster and Alexander, 1971 Kubota and Nikki,
  1971 Funahashi et al., 1993

OBSERVATION DELAI
REPONSE
18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
LE CORTEX PREFRONTAL EST UNE INTERFACE

• LA REGION LATERALE EST A L INTERFACE
• ENTRE LES SYSTEMES PERCEPTIFS ET LES
• REGIONS  EXECUTIVES 
• LA REGION VENTRALE EST A L INTERFACE ENTRE
• LE SYSTEME LIMBIQUE ET LES STRUCTURES DE
• REGULATION HOMEOSTASIQUE
• LE CPF EST UNE REGION D ASSOCIATION
• MULTIMODALE
• LES REGIONS VENTRALE ET LATERALE SONT
• FORTEMENT INTERCONNECTEES
• L ACTIVITE DES NEURONES DU CPF VARIE SELON
• LE CONTEXTE

7m
SMA
IpS
7ip
7a
7b
SC
NC
21
ACTIVITE DE MAINTIEN EN MEMOIRE A COURT -TERME
DANS LES CORTEX ASSOCIATIFS POST-ROLANDIQUES
Neurones actifs pendant le maintien en MT dans

• Cortex pariétal postérieur (CPP), Chafee et al.,
  1998
• Cortex inféro-temporal (IT), Fuster, 1990 Miller
  et al., 1991

CPP
V1
CIT
22
IT
CPF
23
BASES NEURALES DE LA PLANIFICATION

• Exemples dactivité de neurones dans CPF-DL

1. Neurones de maintien en représentation
interne (Funahashi et Coll., 1993) 2.
Neurones actifs au moment de la prise de décision
(Kim et Shadlen, 1999) 3. Neurones
permettant un traitement séquentiel (Barone
et Joseph, 1989, Hasegawa et Coll., 1998) 4.
Neurones de préparation de la réponse motrice
(Funahashi et Coll., 1993) 5. Neurones dont
lactivité est modulée selon le contexte
(Watanabe, 1996)
 Outils  locaux pour la planification
24
LE MODELE  PRIMATE  DOMAINE-DEPENDANT
 Modèle de Goldman-Rakic 
CIT cortex inféro-temporal CPP cortex pariètal
postérieur
25
LESIONS DU DLPFC MOYEN (AIRE 46) CHEZ LE SINGE
DEFICIT SPATIAL
1. DEFICIT Delayed alternation task (Rosvold
et al. , 1970, Goldman et al., 1971) Delayed
response task ( Butters et al., 1972, Stamm et
Rosen, (1973) Version spatiale du Go-no-go
(Mishkin et Pibram, 1965) Saccades et
anti-saccades mémorisées (Funahashi et al.,
1986) 2. PAS DE DEFICIT Go-no go classique
(Goldman et al., 1971) Visual
discrimination (Goldman et al., 1971,
Passingham, 1972) Cross-modal matching
(Petrides et Iversen, 1976) Delayed matching
to sample (Passingham, 1975, Mishkin et
Manning, 1978) DNMTS trial-unique (Kowalska
et al., 1984, Bachevalier et al., 1985)
Delayed object alternation (Mishkin et al.,
1969) Object learning set (Mishkin,
1964) Object discrimination reversal (Goldman,
1971) Conditionnal discrimination task
(Passingham, 1972, 1985, Petrides, 1982)
26
Delayed object color alternation
(Passingham, 1972, 1975) DMTS
classique (Mishkin et Manning, 1978) DNMTS
trial -unique, délai 10 secondes (Kowalska et
al., 1991) Color-matching to sample sans et
avec délai (Rushworth et al., 1997) Go-no-go
auditif sans délai (Iversen et Mishkin, 1970)
LESIONS DU DLPFC INFERIEUR (AIRES 12/45) CHEZ LE
SINGE
DEFICIT
DEFICIT NON-SPATIAL
27
ELECTROPHYSIOLOGIE
ENREGISTREMENT DANS LE DLPFC MOYEN Neurones
activés pendant le délai de tâches
spatiales (Kubota et Nikki, 1971, Nikki, 1974,
Kojima et Goldman-Rakic, 1982, Funahashi et al.
1993) Neurones non activés par des formes ou des
visages (Wilson et al., 1993, OScadailhe et
al., 1997)
ENREGISTREMENT DANS LE DLPFC INFERIEUR Neurones
activés pour les formes et les visages (Wilson
et al., 1993, Miller et al., 1996, OScadailhe et
al., 1997) Neurones non activés par les
positions dans lespace (Wilson et al., 1993)
28
LE MODELE DOMAINE-DEPENDANT EST INCOMPLET
CPP
?
46
12/45
V1
?
CIT
29

• Rainer et al., 1998

Délai 149 neurones actifs

•  Where  only 73

•  What  only 8

•  What   Where  only 68

30

• Owen et al., 1998, PNAS

250 ms
500ms
250ms
A
500ms
250ms
500ms
B
C
D
A spatial WM (3-back) B spatial control C
nonspatial WM (2-back) D nonspatial control
31
META-ANALYSIS OF ACTIVATION FOCI REPORTED FOR
SPATIAL WORKING MEMORY IN 10 STUDIES FROM 1993
TO 1996

• Owen, 1997, Eur J Neurosci

32
LA REGION ORBITOVENTRALE INTERFACE ENTRE
COGNITION ET EMOTION
Face Latérale
Face médiane
Face orbito-ventrale
33
EVR
35 ans, chef-comptable Méningiome orbitofrontal
opéré Après l intervention QI 125 Bilan
neuropsychologique normal (y compris tests
frontaux) Troubles comportementaux (prise de
décision, collectionisme) Sociopathie  acquise 
Eslinger et Damasio, 1985
34
LE TEST DU  GAMBLING 
35

• Bechara et al., 1998, J Neurosci

36
(No Transcript)
37
LES NEURONES DU COV

• Aire sensorielle secondaire (goût) (Rolls et
  Baylis, 1994)
• Aire sensorielle secondaire et tertiaire (odorat,
  flaveur) (Rolls, 2000)
• Codage de la représentation sensorielle de la
  nourriture (gras)
• Codage du caractère agréable du stimulus
• Codage de la valeur récompensante de la
  nourriture (Rolls et al., 1989) ou d un stimulus
  visuel (Rolls et al. 1996)
• Plus généralement
• Codent le contexte plutôt que le stimulus
  lui-même
• Implication dans lapprentissage dassociations
  entre renforçateurs primaires et stimulus

38
CORTEX ORBITO-VENTRAL ET MOTIVATION
14
11
11
13
response to reward
expectation of reward
response to instruction

• PET-scan Thut et al., 1997, Neuroreport

(Tremblay et al., 1998
39
(No Transcript)
40
CORTEX PREFRONTAL ET ADAPTATION
Perception Action

• Routines

• Situations
• nouvelles

Perception
CPF
Action

• Mémoire de travail
• Attention sélective

• DLPFC

• Evaluation affective et sociale
• des conséquences de l action

• OVPFC