Working memory impairment in multiple sclerosis relapsing-remitting patients with episodic memory deficits

Episodic memory is impaired in multiple sclerosis (MS) patients, possibly because of deficits in working memory (WM) functioning. If so, WM alterations should necessarily be found in patients with episodic memory deficits, but this has not yet been demonstrated. In this study we aimed at determining whether episodic memory deficits in relapsing-remitting MS are found in conjunction with impaired WM. We evaluated 32 MS patients and 32 matched healthy controls. Nineteen of the 32 patients had episodic memory impairment, and as a group only these individuals showed deficits in WM capacity, which may lead to difficulty in encoding, and/or retrieving information from episodic memory.

How do the different components of episodic memory develop? Role of executive functions and short-term feature-binding abilities.

This study investigated the development of all 3 components of episodic memory (EM), as defined by Tulving, namely, core factual content, spatial context, and temporal context. To this end, a novel, ecologically valid test was administered to 109 participants aged 4-16 years. Results showed that each EM component develops at a different rate. Ability to memorize factual content emerges early, whereas context retrieval abilities continue to improve until adolescence, due to persistent encoding difficulties (isolated by comparing results on free recall and recognition tasks). Exploration of links with other cognitive functions revealed that short-term feature-binding abilities contribute to all EM components, and executive functions to temporal and spatial context, although ability to memorize temporal context is predicted mainly by age.

The role of sleep and dreaming in the processing of episodic memory

La présente thèse examine les liens entre le sommeil, la mémoire épisodique et les rêves. Dans une première étude, nous utilisons les technologies de la réalité virtuelle (RV) en liaison avec un paradigme de privation de sommeil paradoxal et de collecte de rêve en vue d'examiner l'hypothèse que le sommeil paradoxal et le rêve sont impliqués dans la consolidation de la mémoire épisodique. Le sommeil paradoxal a été associé au rappel des aspects spatiaux des éléments émotionnels de la tâche RV. De la même façon, l'incorporation de la tâche RV dans les rêves a été associée au rappel des aspects spatiaux de la tâche. De plus, le rappel des aspects factuels et perceptuels de la mémoire épisodique, formé lors de la tâche VR, a été associé au sommeil aux ondes lentes. Une deuxième étude examine l'hypothèse selon laquelle une fonction possible du rêve pourrait être de créer de nouvelles associations entre les éléments de divers souvenirs épisodiques. Un participant a été réveillé 43 fois lors de l'endormissement pour fournir des rapports détaillés de rêves. Les résultats suggèrent qu'un seul rêve peut comporter, dans un même contexte spatiotemporel, divers éléments appartenant aux multiples souvenirs épisodiques. Une troisième étude aborde la question de la cognition lors du sommeil paradoxal, notamment comment les aspects bizarres des rêves, qui sont formés grâce aux nouvelles combinaisons d'éléments de la mémoire épisodique, sont perçus par le rêveur. Les résultats démontrent une dissociation dans les capacités cognitives en sommeil paradoxal caractérisée par un déficit sélectif dans l'appréciation des éléments bizarres des rêves. Les résultats des quatre études suggèrent que le sommeil aux ondes lentes et le sommeil paradoxal sont différemment impliqués dans le traitement de la mémoire épisodique. Le sommeil aux ondes lentes pourrait être implique dans la consolidation de la mémoire épisodique, et le sommeil paradoxal, par l'entremise du rêve, pourrais avoir le rôle d'introduire de la flexibilité dans ce système mnémonique.

An fMRI study of emotional episodic memory in schizophrenia : effects of diagnosis and sex

La schizophrénie est une psychopathologie largement hétérogène caractérisée entre autres par d’importantes défaillances dans le fonctionnement cognitif et émotionnel. En effet, par rapport à la population générale, forte proportion de ces individus présentent une mémoire déficitaire pour les événements émotionnels. À ce jour, le peu d’études qui se sont penchées sur la mémoire émotionnelle épisodique dans la schizophrénie, ont uniquement mis l’emphase sur l'effet de la valence des stimuli (c’est-à-dire le caractère agréable ou désagréable du stimulus). Toutefois, aucune n’a investigué spécifiquement l’intensité de la réaction aux stimuli (c’est-à-dire une faible par rapport à une forte réaction) malgré quantité de preuves faisant montre, dans la population générale, de différents processus de mémoire émotionnelle pour des stimuli suscitant une forte réaction par rapport à ceux évoquant une faible réponse. Ce manque est d’autant plus flagrant étant donné le nombre d’études ayant rapporté un traitement et un encodage atypiques des émotions spécifiquement au niveau de l’intensité de la réponse subjective chez des patients atteints de schizophrénie. Autre fait important, il est étonnant de constater l’absence de recherches sur les différences de sexe dans la mémoire émotionnelle étant donné l’ensemble des divergences entre hommes et femmes atteints de schizophrénie au niveau de la prévalence, de l’âge de diagnostic, de la manifestation clinique, de l’évolution de la maladie, de la réponse au traitement et des structures cérébrales. Pour pallier à ces lacunes, ce mémoire a évalué : (1) l’effet de la valence des stimuli et de l'intensité de la réaction émotionnelle au niveau des fonctions cérébrales correspondant à la mémoire émotionnelle chez des patients atteints de schizophrénie comparativement à des participants sains; et (2) les possibles différences de sexe dans les processus cérébraux impliqués dans la mémoire émotionnelle chez des patients atteints de schizophrénie par rapport à des volontaires sains. Ainsi, la première étude a comparé les activations cérébrales de patients atteints de schizophrénie par rapport à des participants sains au cours d’une tâche de mémoire émotionnelle dont les stimuli variaient à la fois au niveau de la valence et de l'intensité de la réaction subjective. 37 patients atteints de schizophrénie ainsi que 37 participants en bonne santé ont effectué cette tâche de mémoire émotionnelle lors d’une session d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Pour toutes les conditions étudiées (images négatives, positives, de faible et de forte intensité), le groupe atteint de schizophrénie a performé significativement moins bien que les volontaires sains. Comparativement aux sujets sains, ils ont montré moins d’activations cérébrales dans les régions limbiques et préfrontales lors de la reconnaissance des images négatives, mais ont présenté un patron d'activations similaire à celui des participants sains lors de la reconnaissance des images chargées positivement (activations observées dans le cervelet, le cortex temporal et préfrontal). Enfin, indépendamment de la valence des stimuli, les deux groupes ont démontré une augmentation des activations cérébrales pour les images de forte intensité par rapport à celles de plus faible intensité. La seconde étude a quant à elle exploré les différences de sexe potentielles au niveau des activations cérébrales associées à la mémoire émotionnelle dans la schizophrénie et dans la population en général. Nous avons comparé 41 patients atteints de schizophrénie (20 femmes) à 41 participants en bonne santé (19 femmes) alors qu’ils effectuaient la même tâche de mémoire émotionnelle mentionnée plus haut. Or, pour cette étude, nous nous sommes concentrés sur les conditions suivantes : la reconnaissance d’images positives, négatives et neutres. Nous n'avons pas observé de différences entre les hommes et les femmes au niveau des performances à la tâche de mémoire pour aucune des conditions. En ce qui a trait aux données de neuroimagerie, comparativement aux femmes en bonne santé, celles atteintes de schizophrénie ont montré une diminution des activations cérébrales dans les régions corticales du système limbique (p. ex. cortex cingulaire moyen) et dans les régions sous-corticales (p. ex. amygdale) lors de la reconnaissance d'images négatives. Pour ce qui est de la condition positive, elles ont présenté, comparativement au groupe de femmes saines, des diminutions d’activations spécifiquement dans le cervelet ainsi que dans le gyrus frontal inférieur et moyen. Les hommes atteints de schizophrénie, eux, ont montré une augmentation d’activations par rapport aux hommes sains dans le gyrus préfrontal médian lors de la reconnaissance des stimuli négatifs ; ainsi que dans les régions pariétales, temporales et limbiques lors de la reconnaissance des stimuli positifs. Dans un autre ordre d’idées, notre analyse corrélationnelle a mis en évidence, chez les femmes, un lien significatif entre l’activité cérébrale et les symptômes au cours de la mémoire des stimuli positifs, alors que chez les hommes atteints schizophrénie, ce lien a été observé au cours de la mémoire des stimuli négatifs. Bref, l’ensemble de nos résultats suggère, chez les patients atteints de schizophrénie, un fonctionnement cérébral atypique spécifiquement lors de la reconnaissance d’images négatives, mais un fonctionnement intact lors de la reconnaissance de stimuli positifs. De plus, nous avons mis en évidence la présence de différences de sexe dans les activations cérébrales associées à la mémoire épisodique émotionnelle soulignant ainsi l'importance d’étudier séparément les hommes et les femmes atteints de schizophrénie dans le cadre de recherches sur les plans cognitif et émotionnel.

Distinction between semantic and episodic memory: The underlying mechanisms for autonoetic consciousness

In 1972, episodic and semantic memories were considered to reflect different types of knowledge (Tulving, 1972). However, these early definitions encountered many difficulties. Now, Episodic and semantic memories are discussed in terms of awareness associated with retrieval (Wheeler, Stuss, & Tulving, 1997): Autonoetic consciousness (i.e., feeling of remembering) is considered associated with retrieval from the episodic memory system, while noetic consciousness (i.e., feeling of knowing) is considered characterized by retrieval from the semantic memory system. The present article investigated determinants of autonoetic consciousness in order to clarify characteristics of perceptual knowledge that is being recalled, the more strongly the individual feels autonoetic consciousness during retrieval, and that autonoetic consciousness is based on rich sensory-perceptual knowledge. Furthermore, we suggested that the parietal and frontal lobes mediate the process of generating autonoetic consciousness. This suggested that sensory-perceptual knowledge, the parietal lobe and the frontal lobe are important factors for discriminating episodic memory afrom semantic memory.

Differential effect of side of temporal lobe epilepsy on lateralization of hippocampal, temporolateral, and inferior frontal activation patterns during a verbal episodic memory task

The encoding of verbal stimuli elicits left-lateralized activation patterns within the medial temporal lobes in healthy adults. In our study, patients with left- and right-sided temporal lobe epilepsy (LTLE, RTLE) were investigated during the encoding and retrieval of word-pair associates using functional magnetic resonance imaging. Functional asymmetry of activation patterns in hippocampal, inferior frontal, and temporolateral neocortical areas associated with language functions was analyzed. Hippocampal activation patterns in patients with LTLE were more right-lateralized than those in patients with RTLE (P<0.05). There were no group differences with respect to lateralization in frontal or temporolateral regions of interest (ROIs). For both groups, frontal cortical activation patterns were significantly more left-lateralized than hippocampal patterns (P<0.05). For patients with LTLE, there was a strong trend toward a difference in functional asymmetry between the temporolateral and hippocampal ROIs (P=0.059). A graded effect of epileptic activity on laterality of the different regional activation patterns is discussed.

Hippocampal functional connectivity reflects verbal episodic memory network integrity

Using functional magnetic resonance imaging during a verbal memory task, we investigated correlations of signal fluctuations within the hippocampus and ipsilateral frontal as well as temporal areas in temporal lobe epilepsy patients. Declarative memory abilities were additionally examined before and after temporal lobe epilepsy surgery. A significant difference exists in functional connectivity between patients whose mnemonic functions deteriorated and those who remained stable or improved. Univariate analyses showed significantly higher preoperative coupling between the hippocampus and Brodmann area 22 for the group that decreased in verbal learning. We suggest greater coupling to reflect higher functional network integrity. Postoperatively reduced learning ability in patients with higher preoperative coupling underlines the importance of hippocampal interaction with cortical areas for successful memory formation.

Calmodulin-binding transcription activator 1 (CAMTA1) alleles predispose human episodic memory performance

Little is known about the genes and proteins involved in the process of human memory. To identify genetic factors related to human episodic memory performance, we conducted an ultra-high-density genome-wide screen at > 500 000 single nucleotide polymorphisms (SNPs) in a sample of normal young adults stratified for performance on an episodic recall memory test. Analysis of this data identified SNPs within the calmodulin-binding transcription activator 1 (CAMTA1) gene that were significantly associated with memory performance. A follow up study, focused on the CAMTA1 locus in an independent cohort consisting of cognitively normal young adults, singled out SNP rs4908449 with a P-value of 0.0002 as the most significant associated SNP in the region. These validated genetic findings were further supported by the identification of CAMTA1 transcript enrichment in memory-related human brain regions and through a functional magnetic resonance imaging experiment on individuals matched for memory performance that identified CAMTA1 allele-specific upregulation of medial temporal lobe brain activity in those individuals harboring the 'at-risk' allele for poorer memory performance. The CAMTA1 locus encodes a purported transcription factor that interfaces with the calcium-calmodulin system of the cell to alter gene expression patterns. Our validated genomic and functional biological findings described herein suggest a role for CAMTA1 in human episodic memory.

Thalamic stimulation for tremor. Subtle changes in episodic memory are related to stimulation per se and not to a microthalamotomy effect

The aim of this study was to investigate the impact of unilateral deep brain stimulation (DBS) of the ventrointermediate (Vim) thalamic nucleus on neuropsychological functioning comparing stimulation-on with stimulation-off conditions. Nine patients [five patients with Parkinson's Disease (PD), two patients with essential tremor (ET) and 2 patients with multiple sclerosis (MS)] underwent comprehensive neuropsychological testing for cognitive functions, including general mental impairment, aphasia, agnosia, executive and constructional abilities, learning, memory, cognitive processing speed and attention as well as depression. The neuropsychological assessments were performed at least 6 months postoperatively (mean 9 months). Testing in the stimulation-on and stimulation-off condition was obtained within a period of 3 to 4 weeks. Unilateral DBS resulted in improvement of tremor in all patients. There were no significant differences between the stimulation-on and the stimulation-off condition with the exception of a decrement of word-recall in the short delay free-recall subtest of the Rey Auditory-Verbal Learning Test (RAVLT). Subgroup analysis indicated that the impairment in word-recall was related to left-sided thalamic stimulation. Our study confirms that chronic unilateral DBS is a safe method with regard to cognitive function. The subtle changes in episodic memory are related to stimulation per se and not to a microthalamotomy effect.