La mémoire de travail dépend largement du cortex préfrontal. Or, selon le modèle d'Étienne Koechlin, directeur du laboratoire de sciences cognitives à l'École Normale Supérieure (Paris), ce cortex est organisé en une hiérarchie comportant quatre niveaux. Le premier, le «contrôle sensoriel», a pour fonction de répondre aux stimuli ; il est assuré par le cortex prémoteur, partie la plus postérieure du cortex préfrontal. Situé en position un peu plus avancée, le cortex préfrontal postérieur est dévolu au «contrôle contextuel». C'est lui qui permet d'effectuer une tâche comme celle qui consisterait à pousser sur une touche A à l'apparition d'une croix bleue et sur une touche B lorsque se présente une croix verte. Le «contrôle épisodique», lui, tient compte de toute l'histoire des stimuli durant l'accomplissement d'une tâche afin de fournir la réponse la plus adaptée au moment présent. Il recrute une région plus antérieure du cortex préfrontal. Enfin, au sommet de la hiérarchie se situe le «contrôle exécutif», sur lequel se fonde notamment nos décisions stratégiques. Il est sous-tendu par la région la plus polaire du cortex préfrontal.

La région du cortex frontal dont l'activité se maintient chez les « 4/4 », alors qu'elle se réduit chez les « 5/5 » sous l'effet de la pression de sommeil, siège dans la région préfrontale postérieure droite, zone dévolue au «contrôle contextuel». La région compensatoire recrutée par les «4/4» après privation de sommeil correspond au cortex préfrontal affecté au «contrôle épisodique». «Que font donc les individus possédant le génotype PER34/4 pour prévenir une chute de performances liée à la privation de sommeil ? Ils recrutent notamment des régions du cortex préfrontal hiérarchiquement supérieures, ce qui leur donne accès à des stratégies d'action plus flexibles et plus adaptatives», explique Pierre Maquet.