Episodic and semantic autobiographical memory in aging and Alzheimer disease : behavioral and fMRI

Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au fonctionnement de la mémoire autobiographique, permettant de rappeler nos souvenirs personnels. L’autobiographie d’une personne fonde son identité et comporte, outre les souvenirs personnels d’événements singuliers, phénoménologiquement riches et détaillés (souvenirs épisodiques), des connaissances personnelles détachées de tout contexte particulier. Cette dernière composante stocke un ensemble de connaissances très abstraites sur soi et des souvenirs d’événements généraux répétés ou étendus (souvenirs et connaissances sémantisés), issus de sources d’encodage multiples et sans accès spontané à un contexte d’encodage particulier. L’effet de l’âge sur ces différents types de matériels autobiographiques fait l’objet d’études récentes qui ont permis de montrer que les difficultés des sujets âgés sains portent principalement sur les souvenirs épisodiques dont la restitution nécessite une recherche active en mémoire, préservant les souvenirs sémantisés et quelques souvenirs épisodiques, le tout maintenant un sentiment d’identité et de continuité dans le temps. Une autre spécificité du vieillissement cognitif réside dans la nécessité de faire face à certains changements liés à l’identité qui peuvent être déstabilisant, pendant la vieillesse. Dans ce cadre, les souvenirs personnels constituent le matériel brut grâce auquel notre identité peut graduellement se modifier aux grés des différentes étapes de la vie. Le but de ce travail était de spécifier les processus sous-tendant ces modifications liées au vieillissement. Dans ce cadre, nous avons tenté de mieux comprendre la distinction épisodique/sémantique en mémoire autobiographique et le lien entre cette mémoire et le concept d’identité dans le vieillissement normal et dans la maladie d’Alzheimer par le biais du concept de souvenirs définissant le Soi. Nous avons également mené une méta-analyse nous permettant de préciser au niveau neural le processus d’abstraction des souvenirs et de différencier les substrats cérébraux correspondant à la récupération de matériels autobiographiques, mais aussi à la récupération d’informations plus élaborées liées directement à l’identité (jugements personnels liés aux traits de personnalités). Pour terminer, nous présentons des résultats permettant de déterminer les modifications cérébrales liées au vieillissement lors de la récupération de souvenirs autobiographiques épisodiques et sémantisés. L’ensemble de ces résultats nous a permis de proposer de nouvelles pistes de recherche concernant les causes du déclin cognitif associé à la mémoire autobiographique dans le vieillissement, notamment en termes de lien entre mémoire autobiographique et Soi mais également par rapport au rôle des fonctions exécutives et de leurs substrats cérébraux lors du processus de récupérationIn this work, we investigated the functioning of autobiographical memory which enables the recall of personal past. Autobiographical memory provides the raw material from which identity is constructed and encompasses various types of knowledge from the general knowledge (i.e., semantic component) of a person’s past comprising abstracted personal information as well as repeated and extended events to very specific personal events (i.e., episodic component) situated in a particular time and space, for which the subject can mentally travel back through subjective time, reliving the encoding context. Several behavioral studies could show that episodic (which necessitate an active research) but not semantic retrieval become less easy to access in aging. Based on their capacity to retrieve semantic memories and some episodic memories, older people ensure a sense of identity and continuity in time. AM contributes to different aspects of identity and the access to personal memories enable the gradual changes of identity throughout lifespan and aging is a particular phase of change. The aim of this work was to investigate the processes underlying cognitive changes in aging. In this framework, we tried to understand more precisely the link between memory retrieval and the Self in normal aging and Alzheimer’s disease studying the Self-defining memories. We also conducted a meta-analysis determining the neural substrates of autobiographical episodic memories, autobiographical semantic memories and self-trait judgments. Finally, we propose fMRI results concerning aging effects on the neural substrates of episodic and semantic autobiographical memory retrieval. Taken together, these results set us on several causes of cognitive decline with aging in the context of autobiographical retrieval; in particular concerning the link between autobiographical memory and the Self and also concerning the role of executive functions during autobiographical retrieva

Mémoire Autobiographique Episodique et Sémantique dans le Vieillissement Normal et dans la maladie d'Alzheimer (Etudes Comportementale et en IRM fonctionnelle)

Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au fonctionnement de la mémoire autobiographique, permettant de rappeler nos souvenirs personnels. L autobiographie d une personne fonde son identité et comporte, outre les souvenirs personnels d événements singuliers, phénoménologiquement riches et détaillés (souvenirs épisodiques), des connaissances personnelles détachées de tout contexte particulier. Cette dernière composante stocke un ensemble de connaissances très abstraites sur soi et des souvenirs d événements généraux répétés ou étendus (souvenirs et connaissances sémantisés), issus de sources d encodage multiples et sans accès spontané à un contexte d encodage particulier. L effet de l âge sur ces différents types de matériels autobiographiques fait l objet d études récentes qui ont permis de montrer que les difficultés des sujets âgés sains portent principalement sur les souvenirs épisodiques dont la restitution nécessite une recherche active en mémoire, préservant les souvenirs sémantisés et quelques souvenirs épisodiques, le tout maintenant un sentiment d identité et de continuité dans le temps. Une autre spécificité du vieillissement cognitif réside dans la nécessité de faire face à certains changements liés à l identité qui peuvent être déstabilisant, pendant la vieillesse. Dans ce cadre, les souvenirs personnels constituent le matériel brut grâce auquel notre identité peut graduellement se modifier aux grés des différentes étapes de la vie. Le but de ce travail était de spécifier les processus sous-tendant ces modifications liées au vieillissement. Dans ce cadre, nous avons tenté de mieux comprendre la distinction épisodique/sémantique en mémoire autobiographique et le lien entre cette mémoire et le concept d identité dans le vieillissement normal et dans la maladie d Alzheimer par le biais du concept de souvenirs définissant le Soi. Nous avons également mené une méta-analyse nous permettant de préciser au niveau neural le processus d abstraction des souvenirs et de différencier les substrats cérébraux correspondant à la récupération de matériels autobiographiques, mais aussi à la récupération d informations plus élaborées liées directement à l identité (jugements personnels liés aux traits de personnalités). Pour terminer, nous présentons des résultats permettant de déterminer les modifications cérébrales liées au vieillissement lors de la récupération de souvenirs autobiographiques épisodiques et sémantisés. L ensemble de ces résultats nous a permis de proposer de nouvelles pistes de recherche concernant les causes du déclin cognitif associé à la mémoire autobiographique dans le vieillissement, notamment en termes de lien entre mémoire autobiographique et Soi mais également par rapport au rôle des fonctions exécutives et de leurs substrats cérébraux lors du processus de récupérationIn this work, we investigated the functioning of autobiographical memory which enables the recall of personal past. Autobiographical memory provides the raw material from which identity is constructed and encompasses various types of knowledge from the general knowledge (i.e., semantic component) of a person s past comprising abstracted personal information as well as repeated and extended events to very specific personal events (i.e., episodic component) situated in a particular time and space, for which the subject can mentally travel back through subjective time, reliving the encoding context. Several behavioral studies could show that episodic (which necessitate an active research) but not semantic retrieval become less easy to access in aging. Based on their capacity to retrieve semantic memories and some episodic memories, older people ensure a sense of identity and continuity in time. AM contributes to different aspects of identity and the access to personal memories enable the gradual changes of identity throughout lifespan and aging is a particular phase of change. The aim of this work was to investigate the processes underlying cognitive changes in aging. In this framework, we tried to understand more precisely the link between memory retrieval and the Self in normal aging and Alzheimer s disease studying the Self-defining memories. We also conducted a meta-analysis determining the neural substrates of autobiographical episodic memories, autobiographical semantic memories and self-trait judgments. Finally, we propose fMRI results concerning aging effects on the neural substrates of episodic and semantic autobiographical memory retrieval. Taken together, these results set us on several causes of cognitive decline with aging in the context of autobiographical retrieval; in particular concerning the link between autobiographical memory and the Self and also concerning the role of executive functions during autobiographical retrievalPARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Physiopathologie de la mémoire autobiographique dans le vieillissement : distinction épisodique/sémantique, données cliniques et études en neuroimagerie

De toutes les formes de mémoire, c’est la mémoire autobiographique qui modèle depuis notre plus jeune âge notre sentiment d’identité et de continuité. Elle s’enrichit au fil du temps de nos expériences vécues et emmagasine à la fois les connaissances générales sur soi et les souvenirs spécifiques. L’étude de la mémoire autobiographique souligne le caractère dynamique et reconstructif de cette mémoire à long terme, combinant des aspects sémantiques et épisodiques, sa puissance et sa fragilité. Cet article se propose d’illustrer les propriétés de la mémoire autobiographique à partir des travaux de recherches actuels en psychologie cognitive, neuropsychologie et en neuroimagerie sur les mécanismes de perturbation dans le vieillissement normal et la maladie d’Alzheimer. Nous montrons que les bases cognitives et neurales de la mémoire autobiographique sont distinctes dans les deux cas. De plus, nos résultats en neuroimagerie fonctionnelle suggèrent que les patients au stade débutant peuvent compenser le déficit massif de souvenirs épisodiques lié à l’atteinte hippocampique par des souvenirs très généraux et anciens sous-tendus par des régions néocorticales frontales. L’ensemble de ces études ouvre sur de nouvelles recherches en neuroimagerie de la mémoire autobiographique, en comparant directement vieillissement normal et pathologique, et conduit au développement de nouvelles méthodes de réhabilitation cognitive de la mémoire s’appuyant sur les capacités de sémantique personnelle préservées chez les patients

Sex Differences in the Neural Correlates of Specific and General Autobiographical Memory

International audienceAutobiographical memory (AM) underlies the formation and temporal continuity over time of personal identity. The few studies on sex-related differences in AM suggest that men and women adopt different cognitive or emotional strategies when retrieving AMs. However, none of the previous works has taken into account the distinction between episodic autobiographical memory (EAM), consisting in the retrieval of specific events by means of mental time travel, and semantic autobiographical memory (SAM), which stores general personal events. Thus, it remains unclear whether differences in these strategies depend on the nature of the memory content to be retrieved. In the present study we employed functional MRI to examine brain activity underlying potential sex differences in EAM and SAM retrieval focusing on the differences in strategies related to the emotional aspects of memories while controlling for basic cognitive strategies. On the behavioral level, there was no significant sex difference in memory performances or subjective feature ratings of either type of AM. Activations common to men and women during AM retrieval were observed in a typical bilateral network comprising medial and lateral temporal regions, precuneus, occipital cortex as well as prefrontal cortex. Contrast analyses revealed that there was no difference between men and women in the EAM condition. In the SAM condition, women showed an increased activity, compared to men, in the dorsal anterior cingulate cortex, inferior parietal and precentral gyrus. Overall, these findings suggest that differential neural activations reflect sex-specific strategies related to emotional aspects of AMs, particularly regarding SAM. We propose that this pattern of activation during SAM retrieval reflects the cognitive cost linked to emotion regulation strategies recruited by women compared to men. These sex-related differences have interesting implications for understanding psychiatric disorders with differential sex prevalence and in which one of key features is overgenerality in AM

Age-related changes in the functional network underlying specific and general autobiographical memory retrieval: a pivotal role for the anterior cingulate cortex.

Age-related changes in autobiographical memory (AM) recall are characterized by a decline in episodic details, while semantic aspects are spared. This deleterious effect is supposed to be mediated by an inefficient recruitment of executive processes during AM retrieval. To date, contrasting evidence has been reported on the neural underpinning of this decline, and none of the previous studies has directly compared the episodic and semantic aspects of AM in elderly. We asked 20 young and 17 older participants to recall specific and general autobiographical events (i.e., episodic and semantic AM) elicited by personalized cues while recording their brain activity by means of fMRI. At the behavioral level, we confirmed that the richness of episodic AM retrieval is specifically impoverished in aging and that this decline is related to the reduction of executive functions. At the neural level, in both age groups, we showed the recruitment of a large network during episodic AM retrieval encompassing prefrontal, cortical midline and posterior regions, and medial temporal structures, including the hippocampus. This network was very similar, but less extended, during semantic AM retrieval. Nevertheless, a greater activity was evidenced in the dorsal anterior cingulate cortex (dACC) during episodic, compared to semantic AM retrieval in young participants, and a reversed pattern in the elderly. Moreover, activity in dACC during episodic AM retrieval was correlated with inhibition and richness of memories in both groups. Our findings shed light on the direct link between episodic AM retrieval, executive control, and their decline in aging, proposing a possible neuronal signature. They also suggest that increased activity in dACC during semantic AM retrieval in the elderly could be seen as a compensatory mechanism underpinning successful AM performance observed in aging. These results are discussed in the framework of recently proposed models of neural reorganization in aging

Results of the 2×2 ANOVA with condition (EAM/SAM) and group (YA/OA) as factors in the right hippocampus using region-of-interest analyses.

<p>A) Main effect of condition showed in the sagittal and the coronal plane on the left and the right respectively. B) Plots represent percentage of signal change in right hippocampus (36 –27 –6) for each condition of interest, red bars represent EAM, blue bars represent SAM, and both groups, young and old group on the left and right respectively. Statistical maps are superimposed to an MNI T1 template.</p

Neuropsychological and autobiographical measures according to the group.

<p>* p<.05; ** p <.01; *** p <.001 INHIB (interference score Stroop, inhibition). TMTB-A (trail making test B-A score, shifting). R-SPAN (running span, updating). WM ( digit, visuospatial and multimodal spans, working memory). EAM and SAM (percentage of correct responses); RT (response time); EPI (Episodic score of EAM). </p

Contrast for each group and both conditions using cluster level correction with the false discovery rate (FDR) with p<0.05.

<p> =  Left; R  =  Right; BA  =  Brodmann Areas; ACC  =  anterior cingulate cortex; Pre-Cun  =  precuneus; sup. MPFC  =  superior medial prefrontal cortex; vMPFC  =  ventral medial prefrontal cortex; Ang. Gyr  =  angular gyrus; Hipp.  =  hippocampus; Cereb.  =  cerebellum; Inf. Par.  =  inferior parietal lobule; Mid. Temp.  =  middle temporal gyrus; MCC  =  middle cingulate cortex; Mid. Occ.  =  middle occipital gyrus; Mid. Front.  =  middle frontal gyrus; pHipp  =  parahippocampus; Mid. Front.  =  middle frontal gyrus; Sup. Front.  =  superior frontal gyrus; Inf. Par.  =  inferior parietal lobule. L </p

Main results for the EAM and SAM conditions in young and old groups.

<p>Statistical maps are superimposed to an MNI T1 template. Statistical threshold was set at p<0.001 (uncorrected) with an extended threshold of k = 20.</p

Correlations between the dACC activations and the EPI score percentage of correct AM responses and neuropsychological scores in both groups.

<p> EPI (Episodic score of EAM). EAM and SAM (percentage of correct responses); INHIB (interference score Stroop, inhibition). TMTB-A (trail making test B-A score, shifting). R-SPAN (running span, updating). WM (digit, visuospatial and multimodal spans, working memory). None of the correlations survived FDR correction.</p