
Cognition
« Cognition requires going beyond the information given, to make bets and therefore to risk errors »
– Gerd Gigerenzer
Qu’est-ce que la cognition ?
La cognition peut être définie comme l’ensemble des activités mentales impliquées dans nos relations avec l’environnement. Plus spécifiquement, il s’agit de tous les processus mentaux qui permettent le bon fonctionnement de notre cerveau. La cognition est donc une branche des neurosciences s’intéressant aux processus mentaux (aspect dynamique), plutôt qu’à la physiologie ou l’anatomie du cerveau (aspect statique).
Au sein du STEAM Lab, nous nous intéressons particulièrement aux fonctions suivantes :
- Mémoire : Bien plus que de simples souvenirs, la mémoire est un processus complexe incluant la mémoire à court-terme, à long-terme, épisodique, sémantique, procédurale et sensorielle.
- Fonctions exécutives : Les processus mentaux par lesquels on arrive à se concentrer dans nos activités et tâches quotidiennes (attention), à contrôler nos actions et réactions (inhibition) et à s’adapter (flexibilité cognitive). Nous avons également un intérêt marqué pour la prise de décision, qui fait également partie des fonctions éxécutives.
Les fonctions cognitives s’améliorent-elles avec l’âge ?
L’ensemble des fonctions cognitives ne sont pas stables à travers le temps. Les concepts d’intelligence cristallisée et fluide sont utilisés afin de décrire les changements cognitifs associés à l’âge. L’intelligence cristallisée correspond aux connaissances, habiletés et compétences apprises et pratiquées au cours de la vie. Ces habiletés et connaissances demeurent majoritairement stables et peuvent même être améliorées au cours du vieillissement normal. C’est notamment le cas des capacités langagières tel que le niveau de vocabulaire qui tend à s’enrichir avec les années. L’intelligence fluide fait quant à elle référence aux habiletés de résolution de problème et de raisonnement dans des situations nouvelles et indépendantes des connaissances acquises par un individu. Les fonctions liées à l’intelligence fluide, comme la vitesse de traitement et les fonctions exécutives, sont plus sensibles au déclin avec l’âge.

Le déclin cognitif est-il inévitable en vieillissant ?
Le déclin des différentes fonctions cognitives lors du vieillissement demeure très hétérogène à l’intérieur de la population. Certaines personnes n’auront qu’un faible déclin de leurs fonctions cognitives et auront une trajectoire de vieillissement optimal. Cette trajectoire est souvent associée à un fonctionnement cognitif, physique et social optimal où l’individu est en mesure de bien s’adapter aux changements associés au vieillissement. Deux autres trajectoires sont décrites par les chercheurs, soit la trajectoire de vieillissement normal où un déclin normal est observé, et la trajectoire de vieillissement pathologique où un déclin important des fonctions cognitives est observé et associé à des difficultés significatives dans le quotidien. Cette dernière trajectoire est typiquement associée à des troubles neurodégénératifs (par ex., la maladie d’Alzheimer). Contrairement aux croyances populaires, la trajectoire de vieillissement normal est la plus fréquente.
Plusieurs facteurs sont connus comme pouvant influencer positivement la trajectoire de vieillissement cognitif d’un individu, notamment avoir un haut niveau d’éducation, être physiquement actif et être stimulé socialement (par ex., faire du bénévolat). Inversement, la présence de maladies et facteurs de risque cardiovasculaires (par ex., diabète et hypertension artérielle) et d’autres conditions physiques peuvent nuire au maintien d’une bonne santé cognitive. La bonne nouvelle est que plusieurs de ces facteurs sont modifiables par la mise en place de bonnes habitudes de vie.
Qu’est-ce que l’attention ?
Notre capacité à porter attention nous aide à percevoir les stimuli dans notre environnement ainsi qu’à apprendre et à mémoriser des informations.
L’attention se décline en 3 sous-types :
- Attention soutenue (vigilance) : Prêter une attention soutenue dans l’espoir de détecter un événement lorsqu’il se produira ;
- Ex : Balayer le ciel du regard de manière soutenue pendant une longue période de temps dans l’espoir d’apercevoir une étoile filante.
- Attention sélective : Se concentrer sur un élément spécifique en éliminant les distracteurs non pertinents ;
- Ex : Lors d’une sortie au restaurant avec des amis, prêter attention à la conversation ayant lieu à notre table en ignorant les autres conversations aux tables voisines.
- Attention partagée (ou divisée) : Diviser ses ressources attentionnelles entre plusieurs tâches simultanées ;
- Ex : Parler au téléphone avec quelqu’un en même temps de faire du ménage.
Les biais attentionnels
Les biais attentionnels désignent la tendance de notre cerveau à placer certaines informations en priorité par rapport à d’autres. Les biais attentionnels peuvent être innés ou acquis. En guise d’exemple, le biais attentionnel lié à la menace est inné. Il se définit comme la tendance à prioriser le traitement des menaces par rapport aux éléments neutres de notre environnement. Cela permet de détecter le danger dans l’environnement et de réagir efficacement aux situations menaçantes. Les biais attentionnels peuvent donc être adaptatifs et même nous sauver la vie. Le biais attentionnel peut également être acquis. Par exemple, si vous êtes dans une fête où plusieurs petits groupes ont des discussions distinctes et que vous entendez quelqu’un raconter son dernier voyage au Japon et que vous avez un intérêt marqué pour ce pays et sa culture, votre attention sera rapidement captée par cette conversation.

Qu’est-ce que la mémoire ?
La mémoire est une fonction cognitive permettant d’acquérir et d’extraire des informations à partir de nos sens afin d’en créer une représentation. La représentation conservée en mémoire peut ensuite être manipulée ou récupérée à court ou à long terme.

La mémoire à court terme et la mémoire à long terme
Lorsque d’un nouvel apprentissage, un nombre d’informations limité est maintenu temporairement dans la mémoire à court terme et peut être manipulé par la mémoire de travail (par ex., établir un ordre de priorité pour plusieurs tâches mémorisées). Dans un second temps, si les informations sont pertinentes, elles sont mémorisées de façon stable dans la mémoire à long terme. La mémoire à long terme se divise en deux sous-catégories : les mémoire explicites pour les informations que nous rappelons de façon consciente (pour la mémoire épisodique et sémantique) et les mémoires implicites pour les informations que nous rappelons de façon inconsciente (pour la mémoire procédurale et sensorielle).
Les différentes étapes de la mémoire
Les trois grandes étapes de la mémoire sont l’enregistrement des informations (dit encodage), le stockage (souvent appelé consolidation) et la récupération des informations (aussi appelée rappel). Au cours de l’encodage, les informations provenant de l’environnement sont transformées en traces mnésiques. Ces traces mnésiques sont par la suite consolidées et conservées dans la mémoire à long terme. Elles peuvent ensuite être récupérées lors de la phase de rappel.
Il faut savoir que la mémoire épisodique n’est pas stable dans le temps. Il a été démontré que la trace mnésique consolidée peut être modifiée. Dans une fenêtre de temps de quelques heures, si des informations stockées sont réactivées lors du rappel, nous pouvons les modifier avant leur reconsolidation (aussi appelé la reconsolidation mnésique).
Les régions cérébrales impliquées dans la mémoire
Grâce à des études en laboratoire et en étudiant certaines personnes ayant des lésions cérébrales, les chercheurs ont pu mettre en évidence qu’une région au centre du cerveau qui ressemble à un cheval de mer, aussi appelée hippocampe, joue un rôle central dans la mémoire épisodique.
Pour la petite histoire, pour traiter un patient qui avait de grosses crises d’épilepsie, les médecins lui ont retiré une grande partie de ses hippocampes (ce patient est connu sous le nom du patient HM). Suite à la chirurgie, celui-ci n’était plus capable de former de nouveaux souvenirs dans sa mémoire explicite et avait des difficultés à se souvenir de ses trois dernières années de vie avant la chirurgie. L’importance de la région hippocampique dans les processus mnésiques, particulièrement dans la mémoire épisodique, a alors été découverte.
Pour ce qui est de la manipulation des informations en mémoire (mémoire de travail) et du stockage à long terme, les chercheurs ont démontré le rôle central du cortex préfrontal.
L’effet des émotions sur la mémoire
Il faut savoir que les événements associés à des émotions sont souvent mieux rappelés que les événements neutres. Cela est dû au fait que les émotions améliorent le stockage des informations.En laboratoire, par exemple, nous pouvons étudier la formation de la mémoire associée à la peur en mettant en place un protocole de conditionnement et d’extinction de la peur.
Quelles sont les fonctions exécutives ?
Les fonctions exécutives font référence à l’ensemble des processus mentaux nécessaires à la gestion des comportements, des pensées et des émotions d’une personne face à une situation nouvelle qui nécessite la mise en place de stratégies. Les fonctions exécutives évoluent et deviennent habituellement plus efficaces à l’âge adulte. De plus, elles diffèrent entre les sexes et ce, en fonction du développement pubertaire.
Les fonctions exécutives sont hautement dépendantes du cortex préfrontal. Celui-ci joue le rôle d’un chef d’orchestre qui permet le déploiement des diverses fonctions exécutives. Bien sûr, le cortex préfrontal interagit avec d’autres régions cérébrales pour assurer le fonctionnement optimal. Puisque le cortex préfrontal se développe jusqu’au début de l’âge adulte, il n’est pas étonnant de voir que les fonctions exécutives s’améliorent au cours du développement de l’enfant et de l’adolescence.
Dans les premières étapes du développement de l’individu, les fonctions exécutives sont simples et se manifestent par des comportements tels que d’attendre avant de manger un bonbon ou encore être en mesure de planifier une séquence de comportements pour s’habiller (ex : mettre ses sous-vêtements avant ses pantalons). Au fil des expériences et de l’observation de son entourage, les fonctions exécutives de l’enfant se complexifient et se perfectionnent jusqu’à l’âge adulte.
Inhibition
L’inhibition réfère à notre capacité à délibérément retenir ou annuler une réponse automatique au profit d’une réponse plus réfléchie et élaborée. Ainsi, elle autorise l’individu à introduire un délai entre la situation et l’expression de son comportement, lui permettant de l’ajuster à son environnement. En ce sens, l’inhibition est étroitement liée à de multiples aspects de l’adaptation et de la vie quotidienne des individus. Elle joue un rôle de grande importance dans le domaine du fonctionnement cognitif, comportemental et émotionnel. L’inhibition favorise la maîtrise des impulsions (éviter de réagir impulsivement dans des situations de colère), la régulation émotionnelle (exprimer ou refréner ses émotions en fonction du contexte), la planification et la prise de décision (résister aux tentations susceptibles de compromettre la réalisation de nos objectifs à long terme), l’intégration sociale (observer les normes de comportement en société), l’apprentissage (discerner les informations pertinentes parmi celles qui sont superflues), ainsi que d’autres fonctions cruciales pour l’adaptation individuelle.

Les types d’inhibition
On distingue deux types d’inhibition: l’inhibition cognitive et l’inhibition émotionnelle.
L’inhibition cognitive est impliquée dans la régulation des processus mentaux tels que la mémoire de travail, l’attention, la planification et la prise de décision. De ce fait, elle permet de retarder des réponses initialement impulsives en faveur de réponses mieux adaptées à la situation. Elle aide à filtrer les distractions de manière à se concentrer sur les éléments essentiels de l’environnement, dans le but de maintenir le contrôle de la pensée et d’éviter des erreurs susceptibles de compromettre l’adaptation de l’individu. À titre d’exemple, l’inhibition cognitive peut se manifester lorsque vous êtes en cours et que vous faites délibérément abstraction des distractions, telles que d’aller sur des réseaux sociaux.
L’inhibition émotionnelle réfère à la régulation des réponses émotionnelles. Ainsi, elle est impliquée dans la manière dont nous gérons nos émotions en fonction de la situation. L’inhibition émotionnelle permet de maîtriser des réponses émotionnelles automatiques afin de nous conformer aux normes sociales et aux exigences de la société. Par exemple, si vous ressentez de la colère envers quelqu’un qui vous dépasse dans une file d’attente et que vous parvenez à maintenir votre calme dans cette situation, vous faites preuve d’inhibition émotionnelle.
Flexibilité cognitive
La flexibilité cognitive est la capacité humaine à adapter ses stratégies de traitement de l’information et ainsi, ses comportements face à de nouvelles situations et de nouveaux contextes environnementaux. Cette capacité est modulée par l’expérience, elle implique la modification des stratégies de pensée, et se manifeste par des changements dans les comportements, en réponse à des changements environnementaux inattendus. À l’inverse, lorsqu’un individu ne parvient pas à faire preuve de flexibilité cognitive face aux changements dans son environnement, on parle alors de rigidité cognitive. Dans cette optique, la flexibilité cognitive est étroitement liée à plusieurs sphères essentielles de la vie quotidienne des individus:

- Adaptation aux changements : En permettant aux individus de réévaluer leurs croyances et leurs comportements en fonction des nouvelles informations et exigences changeantes dans leur environnement.
- Résolution de problèmes : En permettant d’envisager différentes solutions et d’ainsi ajuster leurs stratégies en fonction des situations nouvelles qui se présentent.
- Apprentissage : En favorisant l’ouverture aux nouvelles idées et la remise en question des préjugés.
- Communication avec autrui : En améliorant la compréhension des points de vue des autres et en ajustant les comportements en conséquence.
- Gestion des émotions : En permettant aux individus de prendre du recul et d’adapter leurs réponses émotionnelles en fonction du contexte et des personnes impliquées.
La prise de décision, processus très complexe, fait appel à plusieurs fonctions, dont les fonctions éxécutives. Elle sera discutée plus en détails dans la prochaine section.
Qu’est-ce que la prise de décision ?
Historiquement, le terme Homo Economicus était utilisé pour souligner la rationalité des humains lors de la prise de décision. Selon ce modèle économique, les humains sont des décisionnaires guidés uniquement par l’intérêt personnel et la maximisation des gains. Or, la réalité est plus nuancée : nos choix sont souvent influencés par nos émotions, notre environnement social et nos processus mentaux.
Récemment, un modèle en trois étapes de la prise de décision a été proposé :

- Phase pré-décisionnelle : Dans cette première étape, nous formons nos préférences et explorons les différentes options disponibles. De nombreux facteurs peuvent influencer le développement de préférences, comme les caractéristiques des options (par ex., la probabilité, le délai de récompense), les émotions, et les heuristiques. Nous évaluons également nos objectifs, identifions les alternatives possibles, et pesons les avantages et les inconvénients de chacune.
- Phase de choix : Lorsque nous prenons la décision réelle, nous sélectionnons l’option qui semble la plus adaptée parmi celles à notre disposition. Cette phase est influencée par d’autres fonctions cognitives, comme l’inhibition, qui permet de supprimer les alternatives à l’action choisie, et la planification de cette action.
- Phase post-décisionnelle : Après avoir pris une décision, nous évaluons les résultats obtenus et notre degré de satisfaction. Cette réflexion façonnera nos futures décisions.
En résumé, la prise de décision, d’un point de vue neuropsychologique, est une interaction complexe d’apports sensoriels, de souvenirs, d’évaluation cognitive, de traitement émotionnel, et d’évaluation des risques. Comprendre ces processus est crucial pour comprendre la prise de décision et ses mécanismes sous-jacents.
La théorie du double processus de la prise de décision
La théorie du double processus, également connue sous le nom de théorie des deux processus, est cruciale dans le domaine de la prise de décision. Elle postule l’existence de deux processus cognitifs distincts, nommés Type 1 et Type 2, qui s’opposent pour gouverner la prise de décision.
Nature intuitive (Type 1) : Il est automatique et basé sur des heuristiques. Les heuristiques sont des raccourcis cognitifs que les individus utilisent pour résoudre rapidement des problèmes complexes ou prendre des décisions dans des situations d’incertitude. Le Type 1 fonctionne rapidement et sans effort. Il est particulièrement utile dans des situations familières où une réponse rapide est nécessaire, ou lorsque l’effort mental est trop important lors de la décision. Cependant, le recours à des approximations et des raccourcis cognitifs rend sujet à des biais cognitifs, ou des erreurs de jugement.
Nature analytique (Type 2) : Il est fondé sur des règles. Il fonctionne plus lentement et exige une réflexion consciente et une utilisation intensive des ressources mentales. Le Type 2 est davantage activé dans des tâches complexes ou nouvelles, où une évaluation minutieuse de l’information et un raisonnement logique sont nécessaires. Contrairement au Type 1, le Type 2 est moins sujet aux biais cognitifs, mais il est mentalement plus exigeant.

L’interaction entre ces deux processus est cruciale dans notre prise de décision quotidienne. Le Type 1 génère souvent des impressions initiales ou des intuitions, qui sont ensuite passées en revue et validées par le Type 2 afin d’arriver à une décision finale. En examinant le rôle de ces deux processus dans la cognition, nous obtenons une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la prise de décision.
Corrélats neurobiologiques de la prise de décision
La prise de décision requiert plusieurs autres processus psychologiques, comme l’attention, la mémoire à court terme et la motivation. Ainsi, la prise de décision recrute plusieurs réseaux cérébraux. Toutefois, la littérature scientifique identifie certaines régions cérébrales plus particulièrement associées à la prise de décision.
D’abord, lorsque peu d’informations sont disponibles sur les choix présentés, le Type 1 de prise de décision s’active pour générer une intuition. Ce sont les régions cérébrales impliquées dans le traitement émotionnel qui sont alors principalement impliquées. Des régions comme l’amygdale et le cortex préfrontal ventromédian sont importantes pour générer des signaux émotionnels positifs/négatifs (un sentiment) afin d’induire une intuition. Cette activité cérébrale se traduit par un sentiment conscient ou inconscient de préférence envers un choix.
Lorsque les choix sont présentés avec des informations pour les comparer entre eux, c’est plutôt le Type 2 de prise de décision qui s’active. Les régions associées au raisonnement et à la logique sont alors particulièrement activées, comme le cortex préfrontal dorsolatéral et le cortex cingulaire antérieur. Ces régions cérébrales permettent de comparer les choix en fonction de différentes caractéristiques (par ex., récompenses à court ou long terme, le niveau de risque), et d’évaluer les résultats des décisions.
L’importance d’étudier la prise de décision
La prise de décision est une fonction cognitive essentielle au fonctionnement humain. Une prise de décision adéquate requiert la considération des gains et des pertes potentiels associés aux différentes options disponibles pour effectuer le meilleur choix. À l’inverse, la prise de décision risquée implique un manque de considération pour les coûts potentiels qu’une décision peut avoir. Elle est d’ailleurs fréquemment altérée dans différentes psychopathologies comme la dépression, les troubles psychotiques, les troubles anxieux et le trouble du déficit de l’attention avec/sans hyperactivité.

Toutefois, même chez les personnes en santé physique et psychologique, la difficulté à anticiper les conséquences d’une décision et à apprendre des décisions passées peut entraîner des répercussions sur plusieurs pans de la vie, comme les interactions sociales (par ex., maintenir une amitié avec des personnes nuisibles), la gestion des finances (par ex., faire des investissements trop ou pas assez risqués pour la retraite), l’hygiène et la santé (par ex., la décision de se faire vacciner ou non). Le débalancement de la perception des bénéfices et des coûts associés à certains comportements peut mener à l’adoption de mauvaises habitudes de vie (par ex., consommation de plus d’aliments gras et sucrés, consommation de drogues et d’alcool, sédentarité).
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