L

1
LAttention
Scania de Schonen, CNRS
2
Trois fonctions distinctes assurées par des
ensembles différents de neurones

• Production et maintient de la vigilance
• Orientation vers les informations sensorielles
• Contrôle volontaire de la réponse (mentale ou
  action) Fonctions exécutives.
• La réponse peut devenir automatique avec
  lexpérience

3

• Efficacité plus ou moins grande
• dun individu à lautre
• dun âge à lautre
• Facteur génétique?
• Efficacité modifiable?

4
Orientation vers certains événements ayant lieu
dans le cerveau et dans lenvironnement
5
- Détecter - Différencier le pertinent du
non pertinent - Maintien de lattentionsur
les cibles pertinentes - Négliger le non
pertinent - Anticipation des possibles
représentations des possibles - Représentation
de lespace des événements et de lespace des
actions - Effort dattention (effortful)
résistance à la diminution de lattention,
renouveler lattention mobilisationde réseaux
différents
Attention
6
Mais fais donc attention! Tu vois bien!
7
Saisir brosse à dent Dentifrice sur bàd Se
pencher sur lavabo
Se laver les dents
Attention spatiale
Couleurs Formes
Objets
Selection, Inhibition Contrôle conflit
CouleursFormes
Objets
ASSEMBLAGES Objets, Espace, les actions et
leur but
8
Les réseaux de neurones engendrent ,
transforment, associent, dissocient, recombinent
des signaux..
9
Orientation vers des événements neuronaux, et
carte spatiale La localisation de lorigine dune
stimulation est calculée par des réseaux de
neurones qui représentent lespace et le corps
(ex membre fantôtme) .  Surveiller sa droite en
traversant  cette zone dattention spatiale est
définie dans le cortex pariétal ce qui guide
ensuite le regard vers la droite du corps.
-

Cortex pariétal et occipital dorsal posent la
question du  où?   et y répondent en
fournissant aux réseaux chargés lorganisation
des actions les références spatiales nécessaires
10
Ex. Heminégligence spatiale ( Lésion du cortex
pariétal droit)

• Enfant de 4 ans nanticipe pas le chambranle
  des portes à sa gauche, ne tient pas compte de la
  partie gauche de la page, ignore les gens situés
  à sa gauche (différent de lhemianopsie)
• Patient adulte représentation spatiale mentale
  tronquée

11
Contrôle volontaire de la réponse (mentale
ou comportementale) Fonctions exécutives
12
Fonctions excécutives

• The ventro-medial part of the prefrontal cortex
  receives sensory information from the whole body
  (and the whole environment) from visual,
  auditory, somesthesic , cortex

The lateral and dorsal prefontal cortex, anterior
cingular cortex are crucially involved in
attentional control (executive functions)
13
Activités du cortex préfrontal dorsolateral
Controle descendant (Top-down) Les ressources
attentionnelles sont utilisées pour détecter et
traiter Représentation mentale de la cible ou
certains aspects, Réglage de la modalité
dentrée (les voies nerveuses dentrée), la
detection de certaines des propriétés, le lieu
dans lespace (le lieu dans la représentation
cerebrale de lespace) le moment de lapparition
(le moment dans la représentation cérébrale du
temps)
14

• Les controles top-down
• Modification de taux de décharge neuronale.
  Porter attention à des stimuli provoquent une
  augmentation de la réponse des neurones
  sensoriels à ces stimuli .
• Exemple lattention à un contraste de
  luminance faible augmente la réponse de neurones
  du cortex V4 chez le singe le taux
  daugmentation est comme si on avait augmenté de
  51 le contraste lui même (Treue and Maunsell,
  1996). Ainsi on renforce la force de réponse des
  neurones specialisés dans la sensibilité à telle
  ou telle caractéristique, selection top down de
  ces neurones(Engel et al., 2001 Fries et al.,
  2001 Niebur and Koch, 1994Steinmetz et al.,
  2000).

15
(2) Synchronization des décharches . La
modulation Top-down du degré de synchronisation
des décharges neuronales constitue un mécanisme
de controle de la signification dun stimulus
(e.g., Fries et al., 2001 Moran and Desimone,
1985). (3) Modification des propriétés des champs
récepteurs Les champs récepteurs des neurones
dans les aires sensorielles primaires et
associatives les régions pour lesquelles les
singes sont entrainés à détecter des cibles et à
les distinguer de distracteurs subissent des
modifications qui indiquent loptimisation de la
détection et du traitement de la cible, et une
optimisation de la suppression de la détection et
du traitement des distracteurs (e.g., Weissman et
al., 2002).
16
(4) Modulation de lactivité dans les circuits et
les régions correspondant aux cibles attendues.
Augmentation de lactivité dans les régions
corticales impliquées dans la detection et la
discrimination des cibles auxquelles il faut etre
attentif (e.g., Serences et al., 2005). Les
régions corticales qui représentent la position
de stimuli auxquels il faut faire attention
montrent une augmentation de leur activité avant
lapparition de la cible (O'Connor et al.,
2002).
(
17
5) Attenuation de lactivité corticale dans les
régions représentant des propriétés , des
modalités ou des localisations dans lespace, qui
ne font pas partie des cibles auxquelles il faut
faire attention (filtrage du non pertinent)
(e.g., O'Connor et al., 2002 Shulman et al.,
1997). Lactivite dans les airs corticales
representant des modalités non pertinentes peut
être supprimer. (Sarter , William J. Gehring,
Rouba Kozak Brain Res. Rev 2006)
18
Négliger les informations non pertinentes et
inhiber une réponse automatisée leffet Stroop
rouge jaune vert rouge jaune vert rouge rouge
jaune
3 3 3 3 3 3 9 9 9 2 2 2 2 2 2 2
19
Lattention nagit pas seulement au niveau
cortical mais aussi à un niveau dintégration
inférieur du signal ex les Corps Genouillés (
Tubercules quadrijumeaux) O'Connor, D.H., Fukui,
M.M., Pinsk, M.A., Kastner, S., 2002. Nat.
Neurosci. 11, 12031209.
20
Très schématiquement
Différents niveaux de calcul
Place Trajectoire Forme
Propriétés de

surface
Des LGN aux cortex associatifs
Flux optique Pattern Orientation
Contour
Contour Subjectif
Disparité Direction Fréquence
Orientation longueur Binoculaire vitesse
spatiale
donde
V2 V1
Parvo Fréqu. temporelles basses Fréqu.
spatiales hautes
Magno Fréqu. Temporelles hautes
Fréqu. spatiales basses
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Contrôle volontaire de la réponse (mentale ou
comportementale) Fonctions executives
Développement très lent Le cortex préfrontal est
avec le temporal latéral ventral et postérieur,
le plus lent à se développer
Période de 4 à 7 ans Développement de contrôles
inhibiteurs
22
Au début du développement cognitif La séléction
des informations pertinentes est imposée par un
filtrage sensoriel fréquences spatiales basses,
fréquence temporelles moyennes, ..peu de
mobilité Par des mécanismes dattention
 forcée  et  préférentielle  précablés (voix,
certaines formes, niveau moyen damplitude des
signaux, mouvement à certaine vitesse) Ex on
peut arrêter les pleurs dun nourrisson en lui
présentant un objet ou un son nouveau cette
attention  forcée , inhibe momentanément
lactivité des réseaux  émotionnels 
23
Puis
. Sélection- attention à la numérosité , à
certaines propriétés du monde environnant à
partir de 2-mois (occlusion, contenant, support,
collision)
. Catégorisation perceptive (3 mois)
. Selection-attention à certains systèmes de
réferences spatiales
24
Arborisation dendritique (cortex moteur)
Nourrissons 2 mois
TEP H2O15
(Moyenne Faces Diodes)
(Tzourio,de Schonen et al., 1999, 2002)

Immaturité corticale
25
Tzourio-Mazoyer , de Schonen, Quinton, Crivello,
Reutter, Mazoyer (1999)
PET with H2 15 0 2-monts-old infants
CEA, France, SHFJ Orsay Caen. CFILawrence
Berkeley,Berkeley, USA. Neurocognitive
Development, CNRS Paris 5.
26
- Activation of the Right Fusiform gyrus by faces
but not by circles of diodes.
(Tzourio, de Schonen, Quinton, Crivello, Reutter,
Mazoyer, 1999, 2002)
27
Dorso-lateral Prefrontal activity when awaken
Eveillés 6 nourrissons
Endormis 5 nourrissons
G
D
scans
scans
Cx PF Dorsolateral
forward speech
backward speech
(Dehaene, Hertz, Dehaene, 2002)
28
La capacité du cortex préfrontal à changer de
critère de décision rapidement et nimporte quand
en inhibant un calcul et en favorisant un autre
est lente à se développer. Une lésion du cortex
prefrontal précoce peut empecher son
développement
29

• Ex Lesion (à 8 mois) du cortex préfrontal
  droit dorsal et latéral avec preservation des
  aires ventrale et mésiales (Eslinger et Biddle,
  2000)
• Augmentation avec lage du deficit attentionnel
  (surtout dans lécoute de la parole)
• Lattention spatiale se développe beaucoup vers
  8 ans
• ( pas danomalie sociales ou émotionnelles)

30
Lésions préfrontale précoces effets à court et
long terme
36 enfants avec une lesion prefrontale
précoce. Tâches attention focalisée, passer dun
foyer dattention à un autre, attention divisée,
rapidité de traitement Déficit plus important
dans les tâches de changement de critère et
dattention divisée Lésion gauche déficit dans
le traitement au fure et à mesure de
linformation auditivo- verbale Lesion droite
fonctions exécutives , changement de critère et
deshinibition déficitaire Lesions bilatérales
plus déficitaires dans toutes les tâches
requerrant de attention et inhibition. Importance
du cortex préfrontal dans le developpement des
differents mécanismes dattention Rôle
particlier du PF droit . Récupération médiocre .
Peut-on développer des rééducations?
31
Integration attention/cognition
Intégration attention emotion
Cortex cingulaire anterieur (ACC).. (Adapted,
with permission, from Posner.)
32
Meta-analysis of activations and deactivations
during cognitive and emotional studies.
Activations (a) and deactivations (b) are shown
in 2-D spatial Red Stroop and Stroop-like tasks
divided attention tasks, and complex response
selection tasks. It is deactivated (i.e.shows
reduced blood flow or MR signal) by emotional
tasks. The affective division is activated by
tasks that relate to affective or emotional
content. Deactivated by cognitively demanding
tasks. A direct comparison within the same
subjects supports the cognitive versus affective
distinction. The orange triangle indicates the
activation of the cognitive division during the
cognitive Counting Stroop. The same group of
subjects activated the affective division (blue
diamond) while performing the Emotional Counting
Stroop. Matched normal controls activated the
cognitive division during the Counting Stroop
(yellow triangle),subjects with
attention-deficit/hyperactivity disorder failed
to activate this region.
33
Quand lefficacité de lattention diminue, il
faut la mobiliser autrement. Ex des sujets
payés et non payés. Les non payés présentent un
déclin important des performances au cours dune
tâche de 60 minutes par rapport à des sujets
payés. Donc des facteurs motivationels peuvent
contrer le déclin en procédant en top down .
Mécanismes encore mal connus (Tomporowski,
Tinsley, 1996. Am. J. Psychol. 109, 187204.)
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Facteur génétique?

• Certains polymorphismes du gène DAT1 (fait
  partie des gènes de la Dopamine) sont associés à
  de meilleures performances dans les tâches de
  conflit que dautres, et à de meilleures scores
  dattitute à l égard des situations de conflit
  (tests de tempérament).
• Capacités de contrôle  volontaire 
  ( effortful ) et performances au test des
  flèches fort coefficient dhéritabilité
• Mais  modifiables 

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Entrainement chez des enfants avec déficit
attentionnel et hyperactivité
Progrès dans lattention volontaire et mémoire de
travail
36
Entrainement durant 5 jours enfants de 4 et 6
ans. (Posner et al., 2005)

37
Conclusions
Attention focalisée commence à se développer très
precocement, sur la base de préorganisations
neuronales Lattention focalisée  volontaire  
et linhibition volontaire se développent plus
lentement Il existe des différences
interindividuelles qui sont largement sous le
contrôle génétique MAIS lattention focalisée
volontaire peut être entraînée (problème
 intensif )
38
(No Transcript)
39
IRMf 3 mois
Voix lisant à lendroit-lecture inversée
Tzourio-Mazoyer, de Schonen, Crivello, Reutter,
Aujard Mazoyer, 1995, 2002
Dehaene-Lambertz, Dehaene Hertz-Panier, 2002