Chrystèle Ody

The prefrontal cortex (PFC) subserves cognitive control: the ability to coordinate thoughts or actions in relation with internal goals. Its functional architecture, however, remains poorly understood. Using brain imaging in humans, we showed that the lateral PFC is organized as a cascade of executive processes from premotor to anterior PFC regions that control behavior according to stimuli, the present perceptual context, and the temporal episode in which stimuli occur, respectively. The results support an unified modular model of cognitive control that describes the overall functional organization of the human lateral PFC and has basic methodological and theoretical implications.

The parietal cortex is involved in a wide range of cognitive functions in humans including associative functions between multiple sensorimotor spaces, attentional control, and working memory. Little is known, however, about the role and the functional organization of the parietal cortex in action planning and sequential cognition. Moreover, the respective contributions of parietal and frontal regions to action planning remains poorly understood. To address this issue, we designed a functional magnetic resonance imaging protocol requiring subjects to perform overlearned sequences of motor acts and sequences of cognitive tasks. The results reveal only a single bilateral region in the cerebral cortex located in the intraparietal sulcus (IPS; Brodmann's area 40) exhibiting sustained activations during the execution of both motor and task sequences. Additional analyses of phasic activations during sequence execution further suggest a functional dissociation between the left IPS, involved in representing and processing the abstract serial structure of ongoing behavioral sequences regardless of their hierarchical structure, and the right IPS, involved in preparing successive sensorimotor sets that compose such behavioral sequences. We show that this parietal system functionally differs from the frontal system that was previously identified as controlling action selection with respect to the hierarchical rather than serial structure of behavioral plans. Thus, our results reveal the central role of the bilateral intraparietal sulcus in high-order sequential cognition and suggest a major functional segregation within the frontoparietal network mediating action planning, with the frontal and parietal sector involved in processing the hierarchical and serial structure of action plans, respectively.

Le contrôle cognitif est défini comme l'ensemble des processus guidant la sélection de nos actions en fonction de nos buts et des événements externes. Ce travail étudie les bases neurales du contrôle cognitif chez l'humain au moyen de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Dans une première étude, nous montrons qu'il existe trois niveaux hiérarchiques du contrôle cognitif : le contrôle sensoriel, exercé par le cortex prémoteur, sélectionne les actions en fonction des stimuli; le contrôle contextuel, exercé par le cortex préfrontal latéral (CPFL) postérieur, sélectionne les associations sensorimotrices (les tâches) en fonction du contexte immédiat des stimuli ; le contrôle épisodique, exercé par le CPFL antérieur, sélectionne les tâches et les réponses en fonction des événements passés. Dans une deuxième étude, nous montrons que les contrôles sensoriel, contextuel et épisodique interviennent également dans la sélection préparatoire des actions, et engagent alors respectivement les mêmes régions qui sont engagées au moment de l'exécution. Dans une troisième étude, nous montrons que chaque région du cortex frontal latéral possède une homologue fonctionnelle dans le cortex pariétal. La réciproque n'est toutefois pas vérifiée : nous révélons une région pariétale spécifique qui serait impliquée dans le calcul, et non dans la sélection, des réponses possibles associées aux stimuli perçus. En outre, alors que les régions frontales présentent une organisation hiérarchique, les régions pariétales présentent une architecture parallèle. Nos résultats expérimentaux supportent ainsi un modèle global de l'organisation du contrôle cognitif dans le cortex cérébral.