LA MEMOIRE DE TRAVAIL

1. ANBAssociation de Neuropsychologues de Bruxelles LA MEMOIRE DE TRAVAIL Aspects théoriques et évaluation Barbara Polus Neuropsychologue

2. La mémoire de travail (MDT) • Définition =système de capacité limitée responsable du maintien temporaire et de la manipulation de l’information durant la réalisation de tâches cognitives variées.

3. MDT : Rôle clé au quotidien • La MDT intervient dans plusieurs activités cognitives complexes : - la compréhension du langage • la lecture • la production écrite • le calcul • le raisonnement (pour une revue,voir Gaonac’h et Fradet, 2003, cités dans Gaonac’h et Pross, 2005) • Au quotidien: suivre une conversation sans en perdre le fil, rendre la monnaie, retenir un n°de téléphone lu dans l’annuaire avant de le composer,...

4. MDT : historique du concept • Au départ • La MDT est un concept développé par Baddeley et Hitch (1974). • Il a été proposé en alternative au concept de “mémoire à court terme (MCT) “ du modèle d’Atkinson et Shiffrin (1968).

5. Modèle d’Atkinson et Shiffrin (1968)version simplifiée (Eustache et Desgranges, 2003) Stockage à long terme Stockage à court terme Registres sensoriels rEntrées sensorielles

6. Modèle d’Atkinson et Shiffrin (1968) • Architecture du modèle(cf.schéma) • 3 types de registres mnésiques - registres sensoriels (RIS) - mémoire à court terme (MCT) - mémoire à long terme (MLT) • Modèle sériel du traitement de l’info • sériel car l’info passe, dans l’ordre, du registre sensoriel à la mémoire à court terme et enfin à la mémoire à long terme.

7. Modèle d’Atkinson et Shiffrin (1968) • Description du modèle - D’abord, l’info issue de l’environnement est traitée en parallèle par les registres sensoriels (visuel, tactile, …). - Ensuite, elle est transférée en MCT, qui constitue un passage obligé vers la MLT. - En MCT, l’info peut être retravaillée ou rafraîchie grâce à un mécanisme de récapitulation articulatoire avant d’entrer en MLT.  Plus l’info demeurre en MCT, meilleures sont ses chances d’être encodée en MLT.

8. Modèle d’Atkinson et Shiffrin (1968) • Accent porté sur la distinction entre MCT et MLT - MCT = système de stockage temporaire plus ou moins passif à capacitée limitée (empan : 7± 2 éléments). L’info est maintenue pendant ± 30 sec. - MLT = système de stockage permanent de l’info à capacité illimitée. L’info peut, cependant, être modifiée ou rendue indisponible temporairement.

9. Modèle d’Atkinson et Shiffrin (1968) • Selon ce modèle sériel - si une lésion cérébrale apparaît à un niveau, cela entraîne des troubles au niveau suivant. • A l’appui du modèle • syndrômes amnésiques avec simple dissociation entre MCT et MLT • Cas célébre du patient HM (Milner, 1968 citée par Seron, 2007) • la MCT est préservée tandis que la MLT est atteinte • Hypothèse : la lésion cérébrale empêche le transfert d’infos au-delà de la MCT. • Remise en cause du modèle • patients cérébrolésés avec MCT atteinte mais MLT préservée ! • Cas du patient KF (Shallice et Warrington, 1970 cités par Seron, 2007) • Profil inverse du patient HM  double dissociation • Conséquences • distinction entre MCT et MLT confortée • MAIS l’existence de patients présentant une MLT intacte et une MCT altérée remet en cause l’organisation sérielle du modèle  abandon du modèle au profit du modèle de Mémoire de Travail proposé par Baddeley et Hitch (1974).

10. Modèle de Baddeley et Hitch (1974) • Concept clé : Mémoire de Travail • La MDT permet le maintien temporaire d’informations mais aussila manipulation de celles-ci lors d’activités cognitives diverses. • La MDT est un système dynamique à composantes multiples // en rupture avecla MCT qui, elle, est un système de stockage transitoire ± passif de l’information.

11. Modèle de Baddeley et Hitch (1974)version initiale du modèle de la Mémoire de Travail Boucle phonologique Administrateur central Registre visuo-spatial

12. Modèle de Baddeley et Hitch (1974) • Architecture: 3 composantes • La Boucle phonologique 2 sytèmes esclaves • Le Registre visuo-spatial • L’Administrateur central • “systèmes esclaves” • 2 systèmes de stockage temporaire de l’info de nature ≠ : verbale et visuo-spatiale. • “esclaves”car sous la supervision du système de contrôle attentionnel: l’Administrateur central (AC).

13. Modèle de Baddeley et Hitch (1974) • Cadre modulariste classique • Chaque composant du modèle est autonome Ils peuvent donc fonctionner (relativement) indépendamment les uns des autres • Chaque composant est organisé en sous-composants

14. La Boucle phonologique Boucle phonologique Administrateur central Registre visuo-spatial

15. La Boucle phonologique • Rôle • spécialisé dans le stockage temporaire de l’information verbale présentée auditivement ou visuellement. • Structure (cf.schéma) - 2 sous-composants • un stock phonologique • une boucle de récapitulation articulatoire

16. Architecture fonctionnelle de la boucle phonologique Entrée auditive Entrée visuelle Analyse phonologique Stock phonologique à court terme Code visuel Boucle derécapitulation articulatoire Recodage phonologique

17. La Boucle PhonologiqueLe stock phonologique = composant passif de stockage • reçoit directement et obligatoirement l’info verbale présentée auditivement. • stocke cette info sous forme de codes phonologiques. • ne peut maintenir l’info que pendant une durée très brève : ± 1,5 sec à 2 sec. MAIS l’info peut être réintroduite et maintenue dans le stock grâce à la boucle de récapitulation articulatoire.

18. La Boucle PhonologiqueLa boucle articulatoire = composant actif de récapitulation articulatoire • Rôle - permet le maintien actif de l’info dans le stock grâce au processus de récapitulation articulatoire. - permet aussi l’introduction dans le stock d’infos verbalisables présentées visuellement, et ce après recodage phonologique de ces infos.

19. La Boucle phonologiqueArguments empiriques • Effet de similarité phonologique • Effet de longueur • Effet de suppression articulatoire

20. La Boucle phonologique Arguments empiriques • Effet de similarité phonologique = le rappel sériel immédiat (tâche d’empan) d’une liste de mots ou de lettresphonologiquement similaires (ex.rimes) est plus difficile que celui d’une liste mots ou de lettres phonologiquement dissimilaires. • ex: les mots “roi, choix,bois,loi,...”sontplus difficiles à rappeler que les mots “nid,ciel,sac, pain, ...” • Explication ? • le stock phonologique repose principalement sur un code phonologique  plus la similarité entre stimuli, au niveau phonologique, est élevée; plus on a difficile à les différencier et à les restituer. (Baddeley, 1966; Conrad et Hull, 1964 ; cités par Collette, Poncelet et Majerus,2003)

21. La Boucle phonologiqueArguments empiriques • Effet de longueur du mot = le rappel sériel immédiat (tâche d’empan) d’une liste de mots courts est meilleur que celui d’une liste de mots longs. Ex: les mots courts “pain, jupe, sac,...”sont plus faciles à rappeler que les mots longs “bibliothèque, médicaments, anniversaire,...”. • Explication ? • lié au processus de récapitulation articulatoire : • plus les mots sont longs, plus le temps de récapitulation articulatoire est long. • csq : la boucle articulatoire ne parvient pas à empêcher l’effacement de la trace mnésique des mots précédents contenus dans le stock. (Baddeley, Thompson et Buchanan, 1975 cités par Van Der Linden, Meulemans,Belleville et Collette, 2000)

22. La Boucle phonologiqueArguments empiriques • Effet de suppression articulatoire = la répétition répétée à voix haute d’une syllabe (ex.”bla bla bla...”) pendant une tâche de rappel sériel immédiat (tâche d’empan)altère la performance à celui-ci. • cet effet supprime l’effet de longueur (modalité auditive et visuelle). • il supprime aussi l’effet de similarité (modalité visuelle). • Explication? • Cette suppression articulatoire occupe le processus de récapitulation articulatoire, ce qui empêche la récapitulation des items à rappeler. • Or, l’effet de longueur dépend de cette récapitulation et l’effet de similarité en modalité visuelle aussi. • L’effet de similarité en modalité auditive, non car,dans ce cas-là, le matériel verbal a un accès direct au stock phonologique.

23. La Boucle PhonologiqueArguments empirique • Effet de similarité phonologique • Argument : l’info est codée sous un format phonologique dans le stock phonologique à court terme. • Effet de longueur • Argument : existence de la boucle articulatoire. • Effet de suppression articulatoire • Arguments : • existence de la boucle articulatoire. • passage de l’info verbale (en mod.visuelle) par la boucle articulatoire pour accéder au stock phonologique à court terme.

24. La Boucle PhonologiqueLocalisations anatomiques • Essentiellement dans l’hémisphère gauche • gyrus supramarginal • aire de Broca • p( (Broggard, Allain, Aubin, Le Gall, 2007)

25. Le Registre visuo-spatial Boucle phonologique Administrateur central Registre visuo-spatial

26. Le Registre visuo-spatial • Rôle : • spécialisé dans le stockage temporaire de l’info visuo-spatiale • Impliqué dans la manipulation des images mentales • Structure : • 2 composantes : - une composante visuelle - une composante spatiale • Composante visuelle= système de stockage de nature visuelle • Composante spatiale= un mécanisme de récapitulation de nature spatiale (Logie, 1995; cité par Collette, Péters, Hogge et Majerus, 2007)

27. Le registre visuo-spatial • Fonctionnement • les informations sont maintenues temporairement dans le stock visuel. • ces infos sont sujettes au déclin et à l’interférence. • mais, elles peuvent être réintroduites dans le stock visuel grâce au mécanisme de récapitulation de nature spatiale. • Le mécanisme de récapitulation spatiale • fonctions : - réintroduire l’info dans le stock visuel - impliqué dans la planification des mouvements en général - impliqué dans la réalisation des mouvements orientés vers une cible

28. Le Registre visuo-spatialArguments empiriques • A l’appui de 2 composantes distinctes : visuelle et spatiale • Double dissociation • La performance des sujets à une tâche de mémoire de travail visuelle  si on administre en même temps une tâche interférente visuelle. Ceci n’est pas vrai pour une tâche interférente spatiale. • profil inverse pour une tâche de mémoire de travail spatiale (Logie et Marchetti, 1991; cités par Seron, 2007) • Autres arguments • Une autre étude a montré des patients présentant uniquement un déficit dans une des deux composantes(Della Sala, Gray, Baddeley, Allamo et Wilson,1999; cités par Seron, 2007). • Le maintien à court terme de formes visuelles et celui de patrons spatiaux suivent des trajectoires développementales distinctes(Logie et Pearson, 1997; cités par Seron, 2007).

29. Le Registre visuo-spatialArguments empiriques • Autres distinctions • certains résultats expérimentaux argumentent en faveur de l’existence de systèmes de stockage et de récapitulation différents en fonction de la nature de l’info : visuelle / spatiale (pour une revue, voir Repovs et Baddeley, 2006 cités par Collette et al., 2007) • D’après les résultats d’une étude, il convient de distinguer entre informations visuo-spatiales statiques et informations visuo-spatiales dynamiques (Pickering et al., 2001; cités par Collette et al., 2007)

30. Le Registre visuo-spatialLocalisations anatomiques • Le registre visuo-spatial implique principalement des régions pré-frontales, pariétales postérieures et temporales inférieures gauches et/ou droites. (Broggard et al., 2007)

31. L’Administrateur central Boucle phonologique Administrateur central Registre visuo-spatial

32. L’Administrateur central (AC) • L’AC = système de contrôle attentionnel • Rôle • superviser et coordonner l’info venant des systèmes esclaves. • gérer le passage de l’info en MLT. • procéder à la sélection stratégique des actions les plus efficaces. • Pour Baddeley (1986) , les fonctions exécutives attribuées au “SAS” dans le modèle de Norman et Shallice (1986) correspondent à celles attribuées à l’AC.

33. Modèle du contrôle attentionnel de l’action de Norman et Shallice (1986) Situation nouvelle ou “Problème” Système attentionnel superviseur (SAS) - Schémas d’action - Situation familière ou routinière - - + - Action + - - - Gestionnaire des conflits

34. Modèle de contrôle attentionnel de Norman et Shallice (1986) • 3 niveaux de contrôle attentionnel • Niveau 1: répertoire de schémas d’action • comportements surappris déclenchés de façon automatique et permettant de réaliser les activités répétitives de notre quotidien • nécessitent un contrôle attentionnel minimal • Niveau 2 : Gestionnaire de conflits • processus semi-automatique intervenant dans la résolution de conflits entre plusieurs schémas d’action activables en même temps pour une situation familière. • permet par un mécanisme d’inhibition collatérale de choisir le schéma d’action le plus adapté à la situation. • Niveau 3 : Système Attentionnel Superviseur (SAS) • requis pour les situations suivantes : nouvelles, dangereuses et techniquement difficiles, planification et prise de décision, les situations nécessitant une correction d’erreurs ou encore l’inhibition d’une réponse dominante. • demande davantagede contrôle attentionnel

35. L’Administrateur central (AC) • Fractionnement de l’AC • en sous-composantes exécutives spécialisées et dissociables : • la coordination de 2 tâches réalisées en même temps • les modifications de stratégies de récupération en MLT • l’attention sélective • l’activation des informations en MLT (Baddeley, 1996, cité par Collette et al., 2003) • Isolement de 3 fonctions principales de l’AC - la mise à jour • la flexibilité • l’inhibition • + une 4ème composante : la coordination de 2 tâches réalisées en même temps (Miyake et al., 2000 cités par Eustache et Desgranges,2003)

36. L’Administrateur centralLocalisations anatomiques • Régions préfrontales • Régions cingulaires • Régions pariétales (Broggard et al., 2007)

37. Problèmes liés au modèle initial de la MDT • Plusieurs phénomènes sans explication • Dans le boucle phono, l’info est stockée uniquement sous forme de codes phonologiques  Or, il existe une influence de la MLT sur des tâches de MDT (cf. tâches d’empan)  En effet, de nombreuses données ont montré l’influence de variables lexicales (cf. la fréquence d’usage, la proximité sémantique, le d°d’imagerie) sur le fonctionnement mnésique à court terme (Hume et al., 1995, cités par Seron, 2007).  ces effets ne sont pas affectés par la suppression articulatoire et donc, ils ne dépendent pas de la boucle phonologique. 2)La MCT pour de la prose est > aux capacités de l’empan auditivo-verbal et ce tant au niveau de la quantité d’infos stockée qu’ au niveau de la durée du stockage. • Certains patients amnésiques montrent une performance normale lors du rappel immédiat d’un récit (15 à 20 phrases) mais pas lors du rappel différé.  or, ce résultat ne peut être expliqué ni par leur mémoire épisodique déficitaire ni par les capacités de la boucle phono, dépassées par les exigences de la tâche.

38. Problèmes liés au modèle initial de la MDT • Ces données ont amené Baddeley à « suggérer qu’entre la MDT aux capacités trop limitées et la MLT, il existe un espace intermédiaire étroitement associé à la MDT »(p 22, cité par Seron, 2007). • D’autres résultats argumentent en faveur de l’idée que « des codages verbaux à court terme sont soutenus ou intègrent des codages spatiaux »(voir Chincotta et al., 1999, cités par Seron, 2007, p 22).  Remise en question de l’autonomie fonctionnelle des systèmes esclaves tTous ces phénomènes, non explicables par le modèle initial de MDT, ont conduit Baddeley à proposer une 4ème composante à son modèle : Le Buffer Episodique

39. Modèle actualisé de la MDT (Baddeley, 2000) AAdministrateur central Boucle phonologique Buffer épisodique Registre visuo-spatial Langage MLT épisodique Sémantique visuelle

40. Du modèle initial de MDTau Buffer épisodique • Buffer épisodique • système de stockage temporaire d’ informations multi-modales. • “épisodique” car stocke des épisodes dans lesquels l’info est intégrée dans l’espace et le temps. • “buffer” car constitue une interface temporaire entre les systèmes esclaves (la boucle phonologique et le registre visuo-spatial) et la MLT. • Ce buffer épisodique constitue une étape essentielle dans l’apprentissage en mémoire épisodique. Pourquoi ? Car joue un rôle important dans l’encodage et la récupération d’infos en mémoire épisodique. • ATTENTION ! Ce buffer est ≠ de la mémoire épisodique car c’est un système de stockage temporaire qui peut être préservé chez des patients amnésiques avec une atteinte majeure de la MLT. • Il est contrôlé par l’AC qui est responsable de l’intégration des infos en épisodes cohérents à partir de multiples sources. (Eustache et Desgranges,2003)

41. Modèle de Mémoire de Travail(Baddeley et Hitch,1974; Baddeley,2000) • Le modèle actualisé de Baddeley n’est pas la seule proposition théorique existante (pour une autre proposition, voir Cowan,1997). • Bien qu’il ait été révisé et qu’il existe d’autres modèles théoriques, il demeure, en neuropsychologie, le modèle théorique de référence sur lequel on se base pour évaluer la MDT et entreprendre ensuite, si nécessaire, une prise en charge.

42. Les Troubles de la MDT • Ils sont fréquents suite à une atteinte du système nerveux central (SNC), comme :  une atteinte cérébrale d’origine acquise ex : - un traumatisme crânien (TC) - un accident vasculaire cérébral (AVC) - une tumeur  une atteinte cérébrale d’origine dégénérative : ex : - une maladie d’Alzheimer

43. Quelles sont les plaintes ? • Les plaintes des patients sont nombreuses et variées : “ je raccroche le téléphone et j’ai déjà oublié ce dont on a parlé...”  la perte rapide d’informations “je me dirige vers la cuisine pour y faire quelque chose et j’ai déjà oublié ce que je devais y faire “  la perte d’informations en cours d’activité “ je lis un passage d’un roman et je ne sais plus ce que je viens de lire ”  la perte du fil d’une lecture ou encore d’une conversation “ si je fais quelque chose et que je dois m’interrompre, même un court instant, j’ai du mal à savoir où j’en étais”  la difficulté à gérer des interruptions temporaires durant la réalisation d’une tâche

44. Quelles sont les plaintes ? “ j’ai du mal à rester concentré sur ce que je fais lorsque je pense à mes soucis ou quand il y a du bruit “  la difficulté à gérer des interférences internes ou environnementales “ j’ai du mal à faire deux choses en même temps comme parler en regardant la télé “  la difficulté à gérér des doubles tâches “ j’ai beaucoup de difficultés à prendre note pendant un cours ou à résoudre un calcul mental complexe”  la diminution des capacités de traitement (d’après Coyette, Verreckt, Seron,2003)

45. Evaluation de la MDT • “La diversité de ces plaintes traduit l’existence d’atteintes différentes du fonctionnement de la mémoire de travail [...] ” (p294, cité dans Coyette, Verreckt et Seron, 2003) • Aussi, il est important d’évaluer les différentes composantes de la MDT afin d’entreprendre une prise en charge adaptée au profil des troubles présentés par chaque patient.

46. Evaluation de la MDT • 4 composantes : • La Boucle phonologique • Le Registre visuo-spatial • L’Administrateur central • Le Buffer épisodique

47. Modèle actualisé de la MDT (Baddeley, 2000) AAdministrateur central Boucle phonologique Buffer épisodique Registre visuo-spatial Langage MLT épisodique Sémantique visuelle

48. Evaluation de la Boucle Phonologique • Pour une évaluation sommaire • on utilise principalement des tâches classiques d’empan sur du matériel verbal. • Tâche d’empan (principe) = on présente des séries d’items de longueur croissante au patient qui doit les rappeler immédiatement dans l’ordre.  Cela permet de déterminer l’“empan mnésique” du patient.

49. Evaluation de la Boucle Phonologique • “Empan mnésique” = quantité maximale d’infos que le sujet est capable de rappeler après une seule présentation (chez l’adulte 7± 2 éléments) • L’empan mnésique pour du matériel verbal doit être évalué en modalité auditive et visuelle.

50. Evaluation de la Boucle Phonologique • Tâche d’empan direct de chiffres  (Mémoire de chiffres, 1ère partie, MEM III-Weschler, 2001; WAIS III –Weschler,2000) tâche :on présente oralement une série de chiffres au patient qui doit les rappeler dans le même ordre. Au fur et à mesure, on augmente le nombre de chiffres à rappeler. Test de la Mémoire de chiffres WAIS III - ordre direct