Analyse de corrélation entre la mémoire prospective et les indices de navigation spatiale

CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE ANNEXES

Introduction

Le vieillissement de la population, en France, est un enjeu majeur, tant au plan médical, qu’au plan économique et politique, ces dernières années. En effet, la prise en charge des personnes âgées dépendantes, à savoir des personnes qui sont dans l’incapacité de réaliser certains actes de vie quotidienne (tels que se laver, se faire à manger, etc.) est un problème récurrent. En 2012, en France, 1,17 millions de personnes âgées étaient dépendantes, au sens de l’allocation personnalisée d’autonomie (APA). Cela constitue 7,8% des 60 ans et plus (Source : Insee, 2014). Selon les projections gouvernementales, en 2060, ce chiffre devrait atteindre les 2,3 millions de personnes.

Au-delà des 75 ans, c’est 9% des personnes qui vivent en établissement d’hébergement pour personnes âgées (EHPA), ce qui constitue un coût important. En effet, en 2012, 8,3 milliards d’euros ont été dépensés dans le cadre de la prise en charge en soins de longue durée pour des personnes âgées hébergées en établissement (4,4% de plus en 1an). Il faut ajouter à cela, les 1,5 milliards d’euros utilisés pour l’alternative que sont les soins à domicile, soit 3 fois plus qu’en 1998 (Insee, 2014).

L’évaluation des capacités qui influencent la vie quotidienne de ces personnes est compliquée car, trop souvent faite avec des tests qui reflètent mal ce qui se passe en réalité. Ainsi, des tests comme le Stroop (Stroop, 1935) ou la tour de Londres (Shallice, 1982) proposent des situations d’évaluation de laboratoire éloignées de ce qui se passe dans un cadre naturel. Certaines tâches peuvent ne plus être réalisables, risquant de mettre en danger le sujet, comme par exemple « demander de réaliser un repas » à un individu en perte d’autonomie.

C’est dans le cadre de cette problématique que nous réalisons ce mémoire. En effet, la présente étude vise à répondre à un besoin d’évaluation plus adaptée des fonctions cognitives troublant le quotidien de ces personnes, en particulier de leur capacité à se situer et se déplacer dans l’espace environnant, mais aussi les fonctions influençant cette navigation, notamment les fonctions exécutives et la mémoire prospective.

Nous aborderons, dans un premier temps, les caractéristiques ainsi que les théories des fonctions exécutives, de la mémoire prospective et de la navigation spatiale. Puis, dans un second temps, nous évoquerons l’évolution de ces fonctions chez la personne âgée dans le cadre d’un vieillissement normal, mais aussi d’un vieillissement pathologique de type maladie d’Alzheimer, en enrichissant le contenu théorique par des études concrètes. Ensuite, nous nous intéresserons aux différents outils d’évaluation et plus particulièrement à la réalité virtuelle. Enfin, après avoir présenté nos hypothèses et notre problématique, nous communiquerons les résultats obtenus, nous les analyserons et les interpréterons, avant de définir les avancées, les limites, et les ouvertures possibles suite à notre recherche.

Chapitre 1 : Navigation spatiale, fonctions exécutives et mémoire prospective, aspects conceptuels

Ce premier chapitre est divisé en 3 sections principales et a pour objectif de préciser les concepts clés de notre étude. Dans un premier temps, la définition de la notion de Fonctions Exécutives (FE) est réalisée.

Dans une seconde partie, nous nous attarderons sur la Mémoire Prospective (MP), notamment sur son lien étroit avec les FE ainsi que sur les différents modèles explicatifs. Enfin, nous présenterons la notion de navigation spatiale ainsi que les modèles explicatifs de celle-ci.

1 Présentation des fonctions exécutives ; caractéristiques et rôles

Le domaine de recherche des FE étant un domaine très développé, de nombreuses définitions de cette notion ont été proposées. Toutes ces définitions s’accordent quant au fait que les FE sont indispensables pour l’autonomie et l’indépendance au quotidien

.

Dans le cadre de ce mémoire, nous retiendrons la définition de Fasotti et Allain (2009) pour qui les FE sont « un concept polymorphe couvrant un ensemble de processus psychologique de haut niveau nécessaire à la planification, l’initiation, la régulation et la vérification des comportements complexes et finalisés ».

La planification a été définie par Luria (1978) comme « un processus complexe correspondant à la capacité d’organiser les comportements afin d’accéder à un but spécifique ». Owen (1997) a ajouté à cela que la planification correspondrait à « la capacité à organiser un comportement cognitif dans le temps et l’espace et qu’elle est nécessaire chaque fois qu’un but ne peut être atteint qu’au terme d’une succession d’étapes intermédiaires ». Il ajoute donc les dimensions d’interaction avec l’environnement et l’important effort attentionnel déployé pour maintenir le but durant tous les sous-buts à accomplir. Pour Shallice (1982) et Grafman (1989), la planification se décompose en 2 étapes : (1) la formulation d’un plan, qui est l’intention d’une activité tendant vers un but, amenant l’élaboration d’un schéma d’action et (2) l’exécution du plan, qui est la réalisation de celui-ci, la mise à jour du plan selon les réponses environnementales, la surveillance et le contrôle du comportement.

Cette représentation de la planification met en avant le lien étroit existant entre les FE. Gil (2006) voit la planification comme « une activité multidimensionnelle nécessitant l’activation de plusieurs sous-systèmes dont certaines fonctions exécutives comme l’inhibition, la flexibilité et la mise à jour ».

Pour Marié (2005), « la planification apparaît dès les niveaux les plus précoces de traitements de l’information et reste activée jusqu’à l’achèvement complet de l’action. Elle intervient pour toutes les actions quotidiennes, qu’elles soient nouvelles ou routinières ». La planification nécessite donc les capacités de flexibilité (capacité d’adapter ses choix et comportements aux contingences), d’inhibition, de prise de décision et de mise à jour.

Ensuite, la prise de décision implique des opérations distinctes telles que la définition de l’objet, la recherche / analyse et l’organisation des informations utiles, l’élaboration et l’évaluation d’hypothèses de décisions, le choix d’une hypothèse et sa mise en œuvre. Elle met en lien la planification (mettant en œuvre la MP soutenue par le cortex préfrontal dorsolatéral), avec les motivations et les émotions, supportées par le cortex cingulaire. Le choix est adapté à la situation et aux conséquences possibles grâce à la coopération entre le réseau émotionnel et les structures supportant la mémoire (« théorie des marqueurs somatiques », Damasio, 1995).

Enfin, la fonction de résolution de problème se fait via la mise en œuvre de processus organisés par le lobe frontal. Selon Shallice (1988), tout problème nécessite l’investissement de l’individu interrogé et la focalisation de son attention, l’analyse des données du problème, l’établissement d’une stratégie ou d’un programme, l’exécution contrôlée de ce programme sous-tendue par la mémoire prospective et l’évaluation du résultat ; c’est-à-dire la comparaison du résultat obtenu et des données initiales en termes d’acceptabilité et de crédibilité.

2 La mémoire prospective et son lien avec les fonctions exécutives

Ce type de mémoire est très sensible aux lésions frontales. Elle concerne en effet les capacités de planification et d’organisation temporelle. Elle est très sollicitée dans la vie quotidienne et la détérioration de celle-ci diminue les capacités d’autonomie de la personne. De Germain et Le Bouëdec (1997) ont défini la MP comme étant « la mémoire pour se souvenir d’actions à réaliser dans le futur ».

Pour Einstein et al. (1992), elle renvoie au processus complexe de « se souvenir de se souvenir ». Elle permet d’accéder à des informations ordonnées dans le temps et l’espace afin de mettre en œuvre les stratégies nécessaires à la planification des actions et à la résolution des problèmes (Gil, 1996).

La MP est primordiale dans le maintien de l’autonomie chez la personne âgée. Van der Linden (2009) rappelait que, dans le contexte d’une évaluation plus fidèle des situations de vie quotidienne, l’évaluation de la mémoire prospective constitue un objectif important. Elle est de 3 types : (1) « Event-based », ici l’indice de l’intention à réaliser est un événement, activée de façon automatique (exemple : se souvenir d’aller acheter une baguette) ; (2) « Time-based », ici l’intention est à réaliser au bout d’un certain intervalle de temps et est auto-initiée via un contrôle exécutif plus important (exemple : se souvenir d’un rendez-vous à midi) ; et (3) « Activity-based », ici la récupération à lieu à la fin d’une activité (exemple : rappeler quelqu’un après une réunion ; Einstein et Mc Daniel, 1990, 1996 ; Knight et al. 2011).

Kliegel et al. (2008) ont développé un modèle en 4 phases de MP (voir figure 1). Il se rapproche du modèle d’Ellis (1996), en permettant une description plus fine des processus cognitifs impliqués lors de la réalisation d’une tâche de MP.

Figure 1 :Phases de réalisation de l’intention et processus cognitifs impliqués selon le modèle de Kliegel et al. (2008).

On peut donc observer ici (figure 1) que la formation, l’initiation ainsi que l’exécution de l’intention impliquent des processus exécutifs : plus précisément la planification pour la formation de l’intention, la flexibilité et le monitoring pour l’initiation de l’intention et l’inhibition pour l’exécution de l’intention. La rétention de l’intention serait sous-tendue par le stockage rétrospectif.

Les données sur la manière dont la MP se déploie au quotidien et vieillit sont contradictoires.

Certains mettent en évidence un déficit lié à l’âge (Dobfs et Rule, 1987). Certains n’ont pas montré d’effet de l’âge (Einstein et Mc Daniel, 1990). D’autres ont montré que les sujets âgés avaient de meilleures performances que les sujets jeunes en MP (Moscovich, 1982, 1992 ; Patton et Meit, 1993 ; Rendell et Thompson, 1999).

De nombreuses études ont mis en évidence un lien étroit entre le fonctionnement de la MP et le fonctionnement exécutif. Mc Farland et Glisky (2009), ont mis en avant que la composante rétrospective de la MP impliquait les lobes temporaux, tandis que la sous-composante prospective reposait sur les lobes frontaux, siège des FE. Kliegel, Ramuschkat et Martin (2003) ont montré que la formation d’intentions, la surveillance de la survenue de l’indice de récupération et l’exécution de la tâche de MP étaient liées au FE. De plus, selon eux, la MP « event-based » dépendrait des capacités d’inhibition, et la MP « time-based » dépendrait des processus de flexibilité. Les processus de planification, quant à eux, seraient plus ou moins impliqués en fonction de la complexité de la tâche prospective (Kliegel et al. 2007). En effet, les tâches complexes de MP nécessiteraient de planifier (Byrne, 1977 ; Ellis, 1996 ; Dougherty et al. 1998 ; Kliegel, 2007), tandis que les tâches simples de MP seraient liées à des processus spontanés et automatiques (Bisiacchi et Sgaranella, 1996 ; Guynn, 1998).

3 La navigation spatiale : présentation et modèles explicatifs

Taylor et Tversky (1996) « la connaissance sur l’espace est l’une des premières connaissances que l’être humain acquiert ». La connaissance spatiale est directement liée aux sens tels que la vue, l’ouïe, et la modalité tactile. Elle permet une navigation adéquate dans l’environnement immédiat ainsi que la perception des objets présents.

Tolman (1948) étudie le déplacement des rats dans un labyrinthe. Il montrera dans son étude qu’il existerait chez le rat, une sorte de carte de représentation mentale de l’environnement, incluant les informations de direction et de distance. Il appellera « carte cognitive » la représentation mentale qu’a un individu de l’organisation de l’espace dans lequel il se trouve.

Les cartes cognitives semblent pouvoir être apprises et entrainées. De nombreux chercheurs se sont intéressés à la question de l’utilisation des cartes cognitives et le rôle de la mémoire (O’keefe et Nadel, 1978 ; Nadel et Macdonald, 1980 ; Redish, 1999). Le processus de mémorisation serait primordial dans le rappel d’une carte cognitive ; lors de déplacements, les individus utilisent plusieurs aspects de la mémoire pour leurs permettre une navigation adéquate dans un environnement donné. Ces cartes cognitives peuvent être utilisées pour aider à la structuration de la pensée ou dans l’aide à la prise de décision (Huff et al. 1992).

Parush et Berman, (2004) énoncent 3 niveaux de représentations de connaissances dans la carte cognitive : la connaissance des points de repères, la connaissance de l’itinéraire et la connaissance de la configuration.

Selon McNamara (1992), il existerait deux modèles de représentation spatiale de la mémoire qui s’opposeraient :

● Le premier modèle serait celui de Thornkyke (1981) qui stipule que la représentation spatiale serait une sorte de carte qui garderait les propriétés euclidiennes.

● Le second modèle, quant à lui, stipule que les représentations spatiales seraient des représentations abstraites qui pourraient, ou non, garder les propriétés euclidiennes (Stevens, Coupe, 1978).

A partir de ces deux modèles, nous pouvons nous demander lequel est le plus correct.

Cependant, toujours selon McNamara (1992), ces deux modèles pourraient être justes. En effet, lorsqu’un individu se trouve en situation d’apprentissage d’une disposition spatiale (comme par exemple la création d’une carte mentale), il peut construire deux types de représentations bien distinctes : une représentation spatiale hiérarchique non métrique et une représentation spatiale métrique (Kosselyn, 1987).

Un dernier modèle est celui de la fonction de la navigation de Jul et Fernas (1997).

Figure 2 : modèle de la fonction de la navigation (Jul et Fernas, 1997).

Le premier concept pouvant être lié à la navigation que nous allons développer est celui de

« wayfinding ». Il est défini comme l’élément cognitif de la navigation. Le wayfinding concerne la partie tactique et stratégique qui guide le mouvement et n’implique pas le mouvement à proprement parler (Darken et Peterson, 2002).

Ensuite, toujours d’après Darken et Peterson (2002), nous souhaitons aborder le concept dit de

« motion » qui fait également partie du système de navigation. Ce concept est défini comme l’élément moteur de la navigation. Les auteurs tiennent à souligner que le concept de motion n’est pas une étape qui survient après le concept de wayfinding. Ces deux concepts seraient très liés et seraient utilisés de manière simultanée par les individus naviguant dans un environnement réel ou virtuel.

Nous allons également aborder le concept de « navigational awerness ». Toujours dans une optique de navigation au sein d’un environnement, ce concept est destiné aux individus ayant une totale compréhension de l’environnement dans lequel ils se trouvent (Van Dijk, Op den Akker, Nijholt et Zwiers, 2001). On peut dire que la navigational awerness est le résultat de l’exploration d’un environnement dans l’optique d’obtenir la connaissance de configuration ainsi que la connaissance procédurale de celui-ci.

Des recherches comme celles de Vanpoulle (2008) ou encore Tversky et al, (1999), nous donnent trois types d’espace référentiel bien distincts :

● L’espace personnel défini comme l’espace de soi, en principe localisé dans les limites du corps propre mais qui peut se prolonger à un objet.

● L’espace proche d’action défini comme l’espace qui se trouve autour du corps, dans lequel le sujet agit sans pour autant avoir besoin de nouvelle prise d’information idéomotrice.

● L’espace lointain défini comme un espace de projet dans lequel se construit un cheminement ou un itinéraire.

L’utilisation de ces trois types d’espace de manière imbriquée permet, dans un premier temps, aux individus de situer leur corps dans l’espace, pour ensuite, déclencher les mouvements adéquats qui permettront le déplacement.

Selon Vanpoulle (2008), il existe deux types de référentiels d’espace des lieux. En effet, l’individu a pour habitude de construire l’espace qui l’entoure de deux manières différentes, ce qui a pour effet de l’amener à élaborer deux types de référentiels d’espace qui sont : le référentiel égocentré et le référentiel allocentré. Tout d’abord, la perception égocentrée est définie comme le fait de situer les objets de l’environnement en référence au corps propre pris comme référence stable. Donc, dans une prise de perspective égocentrée, on peut dire que l’espace est en mouvement autour du corps. Quant à la perception allocentrée, elle est définie comme les changements de position du corps par rapport aux repères stables de l’univers physique dans lequel un individu se déplace (Vanpoulle, 2008). En résumé, cette perception met en relation les différents objets entre eux par rapport à une référence extérieure. De plus, cette perspective permet de manipuler mentalement des objets ainsi que des relations entre ceux-ci sans avoir à les référer au corps propre. De plus, Verjat (1994) souligne le fait que le codage allocentré est également indépendant de la position du sujet.

Vidal, Lipshits, McIntyre et Berthoz (2003) montrent que se déplacer en mode “debout” implique que le participant respecte l’environnement virtuel dans lequel il se déplace. Les résultats obtenus mènent à dire que la gravité est un élément très important dans le changement entre les perspectives égocentrées et allocentrées lors de la navigation.

Taylor et Tversky (1992) ont montré qu’il existe deux aides majeures à la navigation. Dans un premier temps, il y a l’aide dite de route description qui est par exemple le fait de donner des consignes sur l’itinéraire telles que : “tourne à droite”, “continue tout droit”, etc. Puis, il y a une seconde aide majeure à la navigation qui a été découverte, celle de survey description qui est plus focalisée sur la caractéristique spatiale du l’environnement par exemple : “diriges toi vers le nord”, “fais demi-tour en direction du sud”, etc. Les survey description produisent une meilleure connaissance de la configuration (survey knowledge) par rapport à la description de l’itinéraire (route description).

Chapitre 2 : Évolution des fonctions exécutives, de la mémoire prospective, et de la navigation spatiale chez la personne âgée, au cours du vieillissement normal

1 Généralités du fonctionnement exécutif dans le vieillissement normal

Au cours du vieillissement normal, le contrôle exécutif serait la première fonction cognitive à décliner, engendrant des difficultés dans les activités de la vie quotidienne. En effet, les modifications du fonctionnement de la mémoire sont similaires à celles observées chez les patients frontaux. La réduction générale du volume cérébral accompagnant le vieillissement est caractérisée par des différences régionales importantes (West, 1996 ; Royall, 2002). Cette diminution est de 1% dans les régions temporales, pariétales et occipitales. Elle atteint les 10% dans le cortex frontal (Haug et Eggers, 1991).

Les raisons de ce déclin seraient dues au fait que les modifications neuroanatomiques et neurochimiques sont plus précoces et plus importantes dans le cortex frontal que dans les autres régions corticales (Fuster, 1989 ; Woodruff Pak, 1997 ; Raz, 2000). Les modifications neurologiques du lobe frontal liées à l’âge causent une altération de la performance aux tests mesurant les FE, une altération du centre exécutif de la mémoire de travail, et des modifications de la mémoire similaires à celles observées chez les patients frontaux. Brenan et al. (1997) ont évalué les modifications qui apparaissent lors de la réalisation de la tour de Hanoï dans le vieillissement. Ils ont remarqué des difficultés significatives lorsque la tour est composée d’au moins 4 disques, à partir de 65 ans. Des recherches sur le Stroop révèlent, quant à elles, que les sujets âgés sont plus sensibles que les sujets jeunes à l’interférence (Bruyer et al.

1995 ; Spieler et al. 1996). Une diminution significative du nombre de mots produits chez les sujets âgés dans les épreuves d’évocations lexicales à partir de lettres a aussi été mise en évidence (Ardilla et Rosseli, 1989 ; Whelihan et Lesher, 1985 ; Isingrini et Vazou, 1997).

Un premier modèle cherchant à rendre compte de cette hypothèse est celui d’Anderson et Craik (2000). Ces auteurs proposent un modèle en cascade. Le vieillissement modifierait le fonctionnement du cortex préfrontal (diminution neurochimique, volumétrique, métabolique, du débit sanguin). Ces modifications auraient pour conséquence un dysfonctionnement exécutif qui rendrait compte du fait que le vieillissement normal modifie les performances dans les tâches cognitives dépendantes des ressources ou stratégies exécutives. Une alternative à ce modèle est le « modèle de déficit des ressources de traitement » qui considère que le vieillissement cognitif s’explique par un nombre restreint de facteurs indépendants de l’activité cognitive en cours. Il repose sur l’idée que les différences dues au vieillissement dans une grande variété de tâches cognitives différentes ne sont pas indépendantes.

Salthouse et al. (1996) ont mis en évidence que différentes tâches (fonctions exécutives, mémoire de

résultat suggère que les différences entre les sujets jeunes et les sujets âgés peuvent ne pas être uniquement attribuées à des processus spécifiques aux tâches considérées, mais soient déterminées en grande partie par des facteurs généraux. Selon Allain et al. (2007) le vieillissement s’accompagnerait d’une dégradation des FE, dont en particulier de la planification de l’action. Dans leur travail, ces auteurs ont montré qu’une évaluation neuropsychologique de la planification au cours du vieillissement normal permettrait de mettre en évidence des différences inter-âge au niveau de la capacité à formuler un plan

résultat suggère que les différences entre les sujets jeunes et les sujets âgés peuvent ne pas être uniquement attribuées à des processus spécifiques aux tâches considérées, mais soient déterminées en grande partie par des facteurs généraux. Selon Allain et al. (2007) le vieillissement s’accompagnerait d’une dégradation des FE, dont en particulier de la planification de l’action. Dans leur travail, ces auteurs ont montré qu’une évaluation neuropsychologique de la planification au cours du vieillissement normal permettrait de mettre en évidence des différences inter-âge au niveau de la capacité à formuler un plan

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