Investigations of anatomo-functional relationships in the human brain during the nonspatial visual allocation of attention

Le cortex préfrontal est composé de multiples zones corticales participant aux fonctions exécutives et interagissant avec d'autres régions postérieures au sein de divers réseaux cérébraux. Cette thèse repose sur l’imagerie par résonance magnétique structurelle et fonctionnelle (IRMf) pour examiner l’orientation sélective de l’attention à l’égard de stimuli visuels non spatiaux chez des personnes en bonne santé. Bien que les méthodes de neuroimagerie aient considérablement éclairé les fonctions cognitives et leurs liens avec les structures cérébrales humaines, elles comportent également certaines limites. Étant donné que l'organisation structurelle et fonctionnelle du cortex est relativement préservée parmi les primates et que des études invasives peuvent être menées sur le cerveau du macaque, les études comparatives constituent une référence cruciale pour formuler des hypothèses sur la structure corticale et les processus cognitifs chez l’humain.Des travaux menés sur des patients et des macaques présentant des lésions cérébrales ont mis en évidence une zone cytoarchitectonique du cortex frontal dorsolatéral, appelée aire 8Av, qui joue un rôle majeur dans l’allocation de l’attention selon des règles préalablement apprises (par exemple: si le stimulus A apparaît, orienter l’attention vers la cible X; si le stimulus B apparaît, orienter l’attention vers la cible Y). Récemment, l’IRMf a montré que la région 8Av contribue au contrôle des ressources attentionnelles dirigées vers des stimuli spatiaux fondé sur des règles internes. Une question persiste cependant: cette même région intervient-elle aussi dans le contrôle de l’attention envers des stimuli visuels non spatiaux, définis par leurs caractéristiques perceptives plutôt que par leur position dans l’espace? La première étude de cette thèse explore, grâce à l'IRMf, le rôle de l’aire 8Av dans ce processus cognitif et apporte la première preuve, chez des participants sains, de l’implication de l'aire 8Av dans l’orientation sélective de l'attention envers des stimuli visuels non spatiaux. Nous avons également examiné la co-activation d'autres régions corticales afin d’identifier le réseau fonctionnel associé, discuté en relation avec les connaissances de la connectivité anatomique, obtenues grâce à des études invasives chez le macaque. Les régions co-activées avec l'aire 8Av correspondent au « dorsal attention network » décrit dans la littérature, qui inclut des zones intervenant dans la coordination des mouvements oculaires et l’intégration des informations multisensorielles pour l'action visuomotrice. L'identification de ce réseau fonctionnel a servi de point de départ aux travaux subséquents effectués dans le cadre de cette thèse.Pour mettre en relation les fonctions cérébrales et la structure du cerveau, il est essentiel de considérer la variabilité individuelle de l’anatomie cérébrale, notamment la forme et l’organisation des sillons. Dans cette thèse, deux études approfondies ont porté sur l’analyse de la morphologie et de l'étendue spatiale de deux sillons cérébraux : le sillon frontal supérieur et le sillon pariétal supérieur. Sélectionnées en raison de leur activation fonctionnelle lors de l’étude IRMf décrite précédemment, ces régions ont fait l’objet d’analyses tridimensionnelles à partir de volumes d’IRM ainsi que de reconstructions de la surface cérébrale. Nous avons décrit certains profils morphologiques et les avons mis en relation avec les sillons avoisinants. Pour chacun de ces profils, la variabilité et l’étendue spatiale ont été quantifiées à l’aide d’une cartographie probabiliste spatiale, permettant de définir des coordonnées moyennes, dans l'espace stéréotaxique du Montreal Neurological Institute (MNI), un système de référence largement utilisé en imagerie cérébrale à l’échelle internationale

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