La mémoire humaine Des changements tout au long de la vie Francis Eustache Inserm U 1077, EPHE, Université de Caen/Basse-Normandie

La mémoire humaine Sujet sain Pathologies Neuropsychologie Psychologie cognitive Neurosciences cliniques Neurosciences cognitives Physiopathologie cognitive Etude de la mémoire humaine : Sujet sain (de l’enfant d’âge scolaire à la personne âgée) Pathologies de la mémoire Des Sciences humaines à la biologie : Neuropsychologie Psychologie cognitive Neurosciences cognitives Neurosciences cliniques Physiopathologie cognitive Applications Diagnostic précoce (MCI) procédures d’évaluation de la mémoire méthodes de prises en charge Diagnostic précoce Prises en charge Procédures d’évaluation

La mémoire Stockage Encodage Rappel Capacités cognitives globales Attention Capacités cognitives globales connaissances, stratégies, métamémoire

L’histoire de la mémoire

HM et Brenda Milner

KC et Endel Tulving AVP à 30 ans en 1981 (lésions nombreuses dont temporales internes) Capacités cognitives + Dissociation épisodique/sémantique Dimension antérograde : Amnésie épisodique Acquisition d'info sémantiques + Dimension rétrograde : Sémantique personnelle + Trouble de la cse autonoétique : passé et projection dans le futur (Influence des cds d’apprentissage, lésions)

Mémoire épisodique Mémoire de travail Mémoire sémantique J'ai passé mes vacances en Italie l'été dernier "Je me souviens" Composer un numéro de téléphone Rome est la capitale de l'Italie "Je sais" Mémoire procédurale Mémoire perceptive Mémoire sémantique Mémoire de travail Mémoire épisodique

MNESIS Eustache et Desgranges, 2008

Les enfants amnésiques Science, 1997

Amnésies développementales 3 jeunes patients (volume hippocampique : 43 à 61% de celui des contrôles) amnésie antérograde (tests de mémoire) mémoire autobiographique : - niveau de langage : + connaissances générales sur le monde : + cursus scolaire : + Vargha-Khadem et al., Science (1997)

Etude prospective : L’acquisition de nouvelles connaissances peut se faire sans mémoire épisodique… KF: une enfant de 7 ans amnésique atrophie bi-hippocampique d’origine épileptique De quelle famille est le macareux ? Quelles sont les couleurs du bec du macareux ? A quel endroit vit le macareux ? KF Groupe controle Martins et al., Neuropsychologia, 2006

Noël et al., Br J Psychiatry, 2008 Présence de facteurs de risques psychopathologiques chez certains patients Quelle est l’influence de ces facteurs psychopathologiques pendant la phase aigue? Noël et al., Br J Psychiatry, 2008 Notre unité s’est spécialisée depuis plusieurs années dans l’étude de l’ictus amnésique idiopathique. Les résultats d’une classification à partir des données cliniques et démographiques d’un grand nombre de patients ont mis en évidence la présence de facteurs de risque « psychopathologiques » chez certains patients IA, suggérant qu’ils pourraient intervenir dans la survenue de ce syndrome. Nous avons également étudié l’influence de ces facteurs psychopathologiques pendant la phase aiguë. Dans cette étude portant chez 35 patients à la phase aigue, nous avons montré des modifications de l’état émotionnel (niveau d’anxiété état élevé et humeur dépressive). Ces modifications émotionnelles sont corrélées avec le déficit de mémoire épisodique. Nous avons publié des recommandations pour la prise en charge de ces patients et de leur entourage. p<0.01 p<0.001 Modifications de l’état émotionnel corrélées avec le déficit de mémoire épisodique Recommandations pour la prise en charge de ces patients et de leur entourage

La mémoire et l’imagerie cérébrale Un examen d’IRM anatomique T1 de l’ensemble du cerveau a été réalisé en utilisant un imageur d’1,5 Tesla La consommation cérébrale de glucose a été mesurée au repos grâce à un examen en TEP en utilisant une caméra HR+ de haute résolution spatiale et permettant une acquisition volumique. Tous ces examens ont été réalisés à quelques jours d’intervalle. 13

Le modèle HERA (Tulving) Chez les sujets jeunes, lors de l'Encod, on observe une activ préfrontale B, avec une asymétrie en faveur de l'hem G Lors de la Récup, l'activation est préfrontale unilatérale Droite . Les résultats sont donc parfaitement en accord avec le modèle HERA De plus, on note une activ du précunéus Chez les sujets âgés, E : activ préfrontale B, avec une préd. G. Les activ sont moins étendues mais la comparaison directe entre les 2 ne montre pas de différence S Récup activ prf unilatérale D (BA 10) Donc pas en faveur de HAROLD… atténuation du modèle HERA Par contre, il n'y a pas d'activ du précunéus, et la diff avec les sujets jeunes est S. Ces résultats suggèrent que le déclin des performances est essent sous-tendu par l'absence d'implic du précunéus, structure impliquée dans l'imagerie mentale et la récupération réussie en ME

Mémoire autobiographique Objectif de tester deux hypothèses de la consolidation : Rôle permanent de l’hippocampe (Nadel & Moscovitch, 1997) ROI (hippocampe) Viard et al., Hippocampus, 2010 Connectivité (dans le lobe temporal) Souvenirs anciens Le second projet, s’intéresse à la M autobio, il s’agit d’une étude en EEG et en IRMf, qui sera réalisée sous la responsabilité…. Dans le domaine de la MA, nous avons acquis une expertise depuis plusieurs années en neuropsychologie et en imagerie cérébrale. Ainsi, cette étude avait pour objectif.… Nous avons montré ... Nous avons renforcé ce résultat en montrant… Souvenirs récents Viard et al., Cereb Cortex, 2007

Voyage mental dans le temps Dans l’IRM Passé Futur Evoquer un événement personnel prévu au cours des 12 prochains mois Evoquer un souvenir d’un événement personnel survenu au cours des 12 mois précédents Réseau cérébral commun (conjonction) Hippocampe, cx cing post, cx frontal médian et latéral Nous nous sommes aussi intéressées au voyage mental dans le temps, non seulement vers le passé, mais aussi vers le futur en demandant au sujet …. La conjonction entre ces 2 cds montre l’implication d’un réseau cérébral commun….. Le contraste entre les 2 périodes montre toutefois qq différences…. Pour aller plus loin, il semble important de pouvoir comprendre la dynamique temporelle des activités cérébrales et pour cela de faire appel à la technique de l’EEG, encore peu utilisée à l’heure actuelle dans ce domaine En dehors de la caméra, nous avons vérifié que ttes les productions des sujets étaient bien épisodiques, et montré que les souvenirs l’étaient davantage que les productions concernant le futur. Des analyses de régression ont montré l’implication préférentielle de l’hippocampe pour les souvenirs et du cx frontal pour la projection vers le futur. Au total, cette étude souligne le rôle majeur des souvenirs épisodiques dans la projection dans le futur, même si cette activité cognitive requiert davantage de processus contrôlés. Hippocampe rôle de « binding » d’éléments disparates Cortex préfrontal médian rôle dans les processus liés à Soi (Self) Cortex préfrontal latéral accès et reconstruction de l’événement Cx cingulaire postérieur/precuneus imagerie visuelle mentale Régions occipitales/pariétales traitement des informations visuo-spatiales Passé = implication préférentielle de l’hippocampe Futur = cortex frontal et temporal gauches Viard et al., Brain Cogn, 2011

Mémoire épisodique = Voyage mental dans le temps ; voyage mental vers l’autre Se projeter dans le futur Se souvenir du passé Théorie de l’esprit Buckner et Carroll, 2007 Se développent en parallèle; réseau cérébral commun

La mémoire et le vieillissement Mémoires sémantique, perceptive et procédurale : +

Mémoire épisodique : Influence du type d’encodage En parallèle, la mémoire épisodique des sujets a été évaluée grâce à l’apprentissage de 2 listes de mors, l’une après enc sup et l’autre après enc profond Les résultats montrent une diminution de perf après enc sup pour les 2 groupes plus âgés, mais l’aide fournie par l’enc profond est efficace chez les int et non chez les plus âgés. 20-38; 40-58; 60-83 Kalpouzos et al., 2009 19

Influence du type de rappel Par ailleurs, le déclin de la ME dépend des tâches utilisées pour la mesurer : il est plus marqué en RL qu’en situation de rec De plus, les sujets âgés ont des difficultés particulières pour mettre en œuvre des stratégies d’encodage et de récupération, pour retrouver le contexte d’une info, sa source, pour la situer dans le temps et pour inhiber des info non pertinentes 20

Troubles « apparents » Stratégies d’encodage et de récupération Difficultés pour récupérer la source Jugement temporel Difficultés d’inhibition → Hypothèse « frontale »

Hypothèse frontale

Régions les mieux préservées Hippocampe Cingulaire postérieur cette figure représente les corrélations significatives avec l’âge, négatives en bleu et positives en rouge, avec le volume de SG et la consommation cérébrale de glucose. De façon générale, on observe des anomalies, à la fois morpho et fonctionnelles, qui prédominent dans les régions frontales et touche aussi l’hippoc post Par contre, l’hippocampe ANT ainsi que le Cortex cingulaire post semblent bien résister aux effets de l’âge. Résultats en accord avec l’hypothèse développementale selon laquelle les premières régions à s’être développées sont les plus résistantes aux effets de l’âge (système limbique, noyaux sous-corticaux), tandis que les dernières sont les plus vulnérables. Hipp ant-post explique les discordances avec les ROI Cervelet Kalpouzos et al., NOA, 2009 23

Etudes d’activation dans le VN Encodage a) Encodage spontané = moins d’activation b) Encodage sémantique : activation normale et performances normales Logan et al., 2002

Etudes d’activation Récupération Jeunes Agés Concernant la recup, les études convergent vers l’existence d’activations supplémentaires à G : unilatérales D chez les jeunes et B chez les âgés Rq même si HERA n’est pas vrai à 100%, HAROLD n’est pas remis en cause : plus d’activ frontale et dépasse la mémoire épisodique

Modèle HAROLD (Cabeza, 2002) Hemispheric Asymmetry Reduction in OLD adults = Réduction de l’asymétrie hémisphérique Jeunes ; 2) âgés "mauvais"; 3) âgés "bons"

Modèle HAROLD (Cabeza, 2002) Hemispheric Asymmetry Reduction in OLD adults = Réduction de l’asymétrie hémisphérique Jeunes ; 2) âgés "mauvais"; 3) âgés "bons" Tâche de récupération Cabeza et al., 2002

Mémoire procédurale Beaunieux et al., Memory, 2006

Effet de l’âge Beaunieux et al., Memory, 2009

Chez les sujets âgés Hubert et al., HBM, 2009

Théorie de l’esprit Duval et al., Revue de Neuropsychologie, 2011

Théorie de l’esprit TOM-15 (fausses croyances), Desgranges et al., 2012

Effet de l’âge sur la TOM Duval et al., Conscious Cogn, 2011 Dans le cadre de la thèse de CD, nous avons étudié la TOM chez des sujets sains, d’âge différent, à l’aide d’une batterie de tests mise au point dans notre unité évaluant la TOM cog et la ToM affective. L’un des tests utilisés pour la TOM cog est le tâche des FC où le sujet doit examiner une série de dessins qui racontent une histoire et répondre à une Q en se mettant à la place d’un des personnages et en faisant abstraction de ce qu’il sait. Par ex, ici … Pour la TOM aff , le test du regard, le sujet doit déterminer parmi 3 adjectifs, celui qui caractérise l’émotion exprimée. Nous avons montré un déclin dans ttes les épreuves, déclin qui est en partie médiatisé par….. La tâche de FC de second ordre semble cependant subir les effets directs de l’âge, ce qui pourrait provenir de l’implication spécifique de régions cérébrales plus sensibles au vieillissement, une des hypothèses que nous allons tester dans ce projet. Déclin TdE cognitive et TdE affective

Maladie d’Alzheimer et identité Patiente de 83 ans, MMSE=7 photos de différentes périodes : ne reconnaît que les plus anciennes pas de mise à jour Hehman et al. (2005)

Sentiment d’identité dans la maladie d’Alzheimer 16 patients (MMS = 14) et 16 contrôles IMAJE Tennessee Self-Concept Scale (TSCS2) (Fitts et Warren, 1996) Je suis une personne honnête Je manque de confiance en moi Je suis d’un naturel joyeux Je suis content(e) d’être qui je suis Dis(x) Je Twenty Statements Test (Kuhn et McPartland, 1954) Age subjectif (vs. âge chronologique) Session 1 – T 0 BEC96 (Signoret, 1988) S2 – T 7 jours IMAJE Dis(x) Je Age subjectif S3 – T 15 jours

Session 1 Test des Dis(x) Je Compléter 10 phrases commençant par : « Je suis… » Catégories : idiocentrique (Je suis grand, Je suis passionné…), allocentrique (Je suis sociable…), appartenance à un groupe (Je suis grand-père, Je suis retraité..) Valence émotionnelle : positive, négative, neutre Inserm - EPHE - UCBN U1077

Comparaison des 2 évaluations : Dis(x) Je 1. Répartition des réponses entre les 4 catégories entre les 2 évaluations des patients MA Catégorie Idiocentrique Petit groupe Groupe large Allocentrique Total Evaluation 1 51 9 24 18 102 Evaluation 2 47 10 26 17 100 [χ2(3)=0,30 ; p=.97] 2. Répartition des réponses entre valences émotionnelles entre les 2 évaluations [χ2(2)=4.06 ; p=.13] 3. Répartition types de phrases faisant référence à la même idée lors des deux évaluations Verbatim Reformulation Total Patients MA 24 1 25 Sujets âgés 3 26 [χ2(2)=24,33 ; p<.001]

Modèle d’identité de Klein Klein et Lax, 2010 Module résistant, relativement indépendant au sein de la mémoire sémantique Inserm - EPHE - UCBN U1077

Contrastes Vieillissement – Maladie d’Alzheimer Mémoire = différences quantitatives et qualitatives (Troubles apparents vs authentiques) Cerveau = cortex frontal vs hippocampe (IRM) et cortex cingulaire postérieur (TEP) VN MA