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Les colloques de L’Institut Servier
La mémoire
Memory
ISBN 978-2-918172-52-9
10 HP 744 BF
La mémoire
Memory
9 782918 172529
La mémoire
Memory
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Photocomposition et impression : Jouve
Imprimé en France
Dépôt légal : août 2010
ISBN : 978-2-918172-52-9
Les colloques de L’Institut Servier
La mémoire
Memory
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l’in st itut
servier
Président : Docteur Jacques Servier
Comité permanent
Madame Béatrice Guardiola-Lemaître
Docteur Alain Le Ridant
Madame Marie-Christine Massonnet de Sigaldi
Docteur Laurent Perret
Monsieur Frédéric Sésini
Docteur Yannis Tsouderos
Madame Lucy Vincent
Comité scientiἀque
Président du Comité scientiἀque : Professeur Pierre Godeau
Membres : Professeurs Pierre Ambroise-Thomas, Jacques Barrat, Jean-Pierre
Bourdarias, Marie-Germaine Bousser, Jean-Marie Brogard, Janine Chanteur,
Bernard Devulder, Camille Francès, Jean-François Giudicelli, Michel Haguenau,
Lucien Israel, Henri Lôo, Roger Luccioni †, Charles Joël Menkès, Jean-Pierre
Michel, Gérard Milhaud, Yves Pouliquen, Jacques Rochemaure, Michel Safar
Auteurs
Emmanuel J. Barbeau
Centre de Recherche Cerveau & Cognition (CerCo), UMR 5549,
CNRS - Université Paul Sabatier 3, Faculté de Médecine Rangueil,
Toulouse
Hélène Beaunieux
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Janine Chanteur
Professeur Emérite de Philosophie Morale et Politique de l’Université Paris IV (Sorbonne), Paris
Vincent de La Sayette
Service de Neurologie, CHU de Caen, Unité de Recherche U923,
Inserm-EPHE-Université de Caen Basse-Normandie, Caen
Béatrice Desgranges
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Francis Eustache
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Pierre Gagnepain
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Pierre Godeau
Président du Comité scientiἀque de l'Institut Servier, Paris
Michel Isingrini
UFR d’Arts et Sciences Humaines, Département de Psychologie,
Centre de Recherche sur la cognition et l’apprentissage, Université
François-Rabelais, Tours
Robert Jaffard
Centre de Neurosciences Intégratives et Cognitives, UMR CNRS
5228, Université de Bordeaux 1
Bernard Laurent
Service de Neurologie, Hôpital de Bellevue, CHU de Saint Etienne,
Saint Etienne
Karine Lebreton
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Audrey N oël
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Michel Poncet
Service de Neurologie et de Neuropsychologie, CHU de la Timone,
Marseille
Peggy Quinette
Unité de Recherche U923, Inserm-EPHE-Université de Caen BasseNormandie, Caen
Catherine T homas-Anterion Unité de Neuropsychologie-CM2R du CHU de St Etienne
Ève T ramoni
Service de Neurologie et de Neuropsychologie du Pr Ceccaldi,
CHU de la Timone, Marseille
Fausto Viader
Service de Neurologie, CHU de Caen, Unité de Recherche U923,
Inserm-EPHE-Université de Caen Basse-Normandie, Caen
Sommaire
La mémoire
Introduction
Pierre Godeau . ........................................................................................................... 15
La mémoire : quelques nouvelles du front
Robert Jaffard............................................................................................................... 18
Les images de la mémoire : neuroimagerie de la mémoire épisodique et des effets
d’amorçage
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache............ 28
Le vieillissement de la mémoire
Michel Isingrini............................................................................................................. 38
Vieillissement de la mémoire et imagerie cérébrale
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache........................................................................................................... 47
L’amnésie développementale
Bernard Laurent............................................................................................................ 56
Un ou des syndromes amnésiques ?
Emmanuel J. Barbeau................................................................................................... 64
L’ictus amnésique idiopathique
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette,
Fausto Viader, Francis Eustache................................................................................... 72
La mémoire à très long terme
Ève Tramoni.................................................................................................................. 84
Les amnésies rétrogrades disproportionnées : à propos des amnésies fonctionnelles
Catherine Thomas-Antérion.......................................................................................... 92
La mémoire et l’oubli
Janine Chanteur............................................................................................................ 103
Mémoire des souvenirs, mémoire des savoirs. H.M., K.C. et quelques autres
Michel Poncet................................................................................................................ 109
Contents
Memory
Introduction
Pierre Godeau............................................................................................................... 117
Memory: news from the front
Robert Jaffard............................................................................................................... 119
Images of memory: Neuroimaging of episodic memory and priming effects
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache............ 128
Memory and aging
Michel Isingrini............................................................................................................. 137
Memory, aging and cerebral imaging
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache........................................................................................................... 145
Developmental amnesia
Bernard Laurent............................................................................................................ 154
One or several amnesic syndromes?
Emmanuel J. Barbeau................................................................................................... 162
Transient global amnesia
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette,
Fausto Viader, Francis Eustache.................................................................................... 170
Very long-term memory
Ève Tramoni.................................................................................................................. 180
Disproportionate retrograde amnesia: the question of functional amnesia
Catherine Thomas-Antérion.......................................................................................... 187
Remembering & Forgetting
Janine Chanteur............................................................................................................ 197
Memory of recollections and memory of knowledge. H.M., K.C. and a number
of others
Michel Poncet................................................................................................................ 203
La mémoire
La mémoire
Memory
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
Introduction
Pierre Godeau
Aussi bien l’ensemble de la profession médicale que le grand public se sentent
concernés par ce thème de la mémoire que l’Institut Servier avait prévu, il y a trois
ans, d’aborder lors du colloque qui nous réunit aujourd’hui.
Ce thème n’est pas nouveau mais toujours d’actualité. La crainte de la maladie
d’Alzheimer, qui mobilise la classe politique, n’y est certes pas étrangère mais, il y a
plus d’un demi-siècle, réἀéchir sur la mémoire faisait déjà partie des essais littéraires ou philosophiques. Un des sujets les plus « bateau » proposés aux candidats au
baccalauréat dans l’immédiat après-guerre s’intitulait ainsi : « Pourquoi se plaint-on
si souvent de sa mémoire et jamais de son jugement ? » C’était déjà l’aveu d’une
impuissance et du désir de banaliser ces troubles mnésiques pour lesquels il n’y
avait pas de véritable solution ! Déplorer les « trous de mémoire » de plus en plus
fréquents avec l’âge, s’émerveiller de la facilité d’apprentissage et de mémorisation
de l’enfance font partie intégrante de nos constatations quotidiennes. L’image de
l’éponge et de la passoire de la romancière franco-canadienne Nancy Huston en est
une illustration concrète : la mémoire de l’enfant est une éponge (le savoir y pénètre
et s’y accumule), celle des adultes, une passoire (le savoir la traverse) (Nancy Huston
dans Nord perdu).
À côté de ces constatations du bon sens populaire et de l’expérience de chaque jour,
l’abord plus scientiḀque, ou simplement médical, de l’étude de la mémoire humaine
ouvre de vastes horizons et l’accès à un monde encore mystérieux et particulièrement
inexploré. Les données de la pathologie issues des confrontations anatomo­cliniques
et, depuis quelques années, de l’imagerie médicale, ont permis de décrypter en partie
ces mécanismes particulièrement complexes. Si nombreuses sont les questions,
si polymorphes les processus de mémorisation, si hétérogènes les manifestations
pathologiques qu’il eût été illusoire et prétentieux de croire à l’exhaustivité d’une
journée consacrée à l’étude de la mémoire humaine.
C’est pour cette raison que la manifestation de ce jour est en réalité l’élément
d’un triptyque qui a été construit en partie sous l’impulsion de deux membres du
Conseil scientiḀque de l’Institut Servier – Marie-Germaine Bousser et Michel
Haguenau – mais, surtout, grâce à l’aide de trois spécialistes français de renommée mondiale, par ordre alphabétique : Francis Eustache, Robert Jaffard et Michel
15
Pierre Godeau
Poncet. Le programme de cette journée a donc été établi en collaboration avec ce trio
de compétences.
Le deuxième élément de ce triptyque, le plus prestigieux, résulte de la présence
parmi nous du professeur Endel Tulving. En effet, le jury du prix international
Pasteur-Weizmann/Servier a décidé à l’unanimité d’attribuer à cet illustre chercheur
ce prix de 150 000 euros décerné tous les trois ans par l’Institut Servier dans une
discipline différente à un chercheur de réputation mondiale. C’est le thème plus
précis de « Neuropsychologie de la mémoire » qui avait été choisi et le rôle emblématique précurseur et fédérateur d’Endel Tulving, qui a contribué particulièrement à
convaincre la communauté scientiḀque de la pluralité des mécanismes de la mémoire
en isolant notamment le concept de « mémoire épisodique », a marqué une étape
décisive dans la progression de nos connaissances. Il est d’ailleurs frappant de noter
que parmi les dix nominés soumis à l’appréciation du jury, beaucoup ont été directement ou indirectement des élèves de Tulving.
Le troisième élément du triptyque, enḀn, est illustré par le programme de la journée Claude Bernard qui aura lieu demain à l’Académie nationale de médecine sous
l’égide de la Société de biologie et particulièrement de Françoise Dieterlen, avec qui
l’Institut Servier a établi, depuis quelques années, un partenariat fructueux matérialisé par l’édition d’un fascicule complétant harmonieusement la publication autonome du colloque Servier. Au cours de ce colloque interviendront divers spécialistes
abordant les aspects physiologiques de la mémoire. J’aurai le plaisir d’y retrouver
Francis Eustache et d’écouter, entre autres, mon ancien élève et ami Bruno Dubois
dont chacun sait qu’il a joué un rôle important et désormais ofḀciel dans l’étude de
la mémoire.
La pluralité de la mémoire s’exprime pour nous, médecins non spécialistes, par
une opposition entre la mémoire à court terme, mémoire de travail, et la mémoire
à long terme subdivisée en quatre formes : mémoire épisodique, mémoire sémantique, mémoire perceptive et mémoire procédurale, mais il est également possible de diviser la mémoire à long terme en mémoire explicite et mémoire implicite en fonction du caractère conscient ou inconscient des informations acquises.
Comment s’articulent ces deux types de découpages de la mémoire à long terme ?
Peut-être le saurons-nous à l’issue de cette journée… Plus mystérieux encore, le
rôle de la mémoire dans la construction du futur dont on se plaît à souligner qu’elle
est le propre de l’espèce humaine, l’animal étant incapable de se projeter dans
l’avenir. Cette mémoire, que je qualiḀerais volontiers de prospective, s’inscrit, me
semble-t-il, dans un contexte beaucoup plus large, celui de la création, qu’elle
soit littéraire, artistique ou scientiḀque. Ne se résume-t-elle pas, pour la plupart,
à des réminiscences du passé auxquelles seuls échappent quelques grands esprits
dont l’imagination sort des sentiers battus, les projetant réellement dans un autre
système planétaire ?
16
Introduction
Cependant, le temps passe et la première obligation du responsable d’un colloque
est précisément de garder en mémoire la nécessité de respecter le temps imparti
aux conférenciers. C’est pourquoi je vais donner la parole à Francis Eustache. Je
voudrais toutefois ne pas terminer sans évoquer le souvenir de Jean-Louis Signoret
avec qui j’ai partagé mes premières années d’exercice hospitalo-universitaire au
centre hospitalo-universitaire Pitié-Salpêtrière et dont l’acuité intellectuelle avait
séduit tous ceux qui l’approchaient. Prématurément disparu, il n’avait pu prononcer
la conférence inaugurale du congrès de la Société nationale française de médecine
interne que j’avais organisé et présidé à Paris en décembre 1992. Un séminaire porte
légitimement le nom de Jean-Louis Signoret ; ne pourrait-on pas lui dédier également cette journée ?
17
La mémoire
Memory
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
La mémoire : quelques nouvelles du front
Robert Jaffard
Les travaux sur la mémoire portent actuellement sur trois questions principales et
interdépendantes : les processus de consolidation, dont l’oubli constitue l’un des
aspects, la nature des représentations mnésiques (engrammes) et la pluralité des
systèmes de mémoire. Le poids de ces trois questions varie bien sûr au sein des
différentes communautés disciplinaires (de la biologie cellulaire et moléculaire à la
psychologie cognitive) qui restent encore relativement cloisonnées. Néanmoins, il
est clair que les connaissances acquises par ces différentes disciplines sont de plus en
plus complémentaires et peuvent exercer des contraintes majeures sur les stratégies
et les concepts élaborés hors de leur propre champ.
Dans cet article, je voudrais présenter une revue rapide – et personnelle – des développements récents relatifs à ces différentes questions dont j’évoquerai également l’origine.
Oub li, c ons olida t ion , rec ons olida t ion et interférences
Dans le chapitre 16 de son Précis de psychologie de 1890 consacré à la mémoire,
William James écrivait : « Dans l’utilisation pratique de notre intelligence, l’oubli
est une fonction tout aussi importante que le souvenir » et il ajoutait : « Cet étrange
mélange […] n’est qu’un exemple parmi d’autres de l’activité sélective de notre
pensée ». Il rendait également hommage à la série d’observations – héroïques, disaitil – réalisées quelques années auparavant par Hermann Ebbinghaus qui, conduisant
sur lui-même les premières études expérimentales sur la mémoire, établissait la
fameuse « courbe d’oubli » liée au temps pour des listes de syllabes non signiḀantes.
Dans son ouvrage Les maladies de la mémoire (1881), où il développait sa « loi de
régression », Théodule Ribot invoquait le concept de consolidation : « Pour qu’un
souvenir puisse s’organiser et se Ḁxer, un certain temps est nécessaire. […] Dans
le cas d’une commotion cérébrale, l’oubli a toujours un caractère rétroactif [car] la
Ḁxation organique n’a pas eu le temps de se produire ». Mais c’est à Georg Müller et
Alfons Pilzecker (1900, cités dans [1]) que l’on doit les premiers travaux expérimentaux montrant que, consécutivement à l’acquisition d’une liste de paires associées
(syllabes non signiḀantes), une « occupation mentale » entraîne une « inhibition
rétroactive » dont l’intensité décroît avec le temps (gradient). Ces auteurs avançaient
l’existence d’un « processus physiologique de persistance » qui, « pendant un temps
18
La mémoire : quelques nouvelles du front
limité et avec une intensité décroissante, permettait le renforcement de ces associations », de les « consolider ».
Outre un déḀcit de consolidation – hypothèse avancée par Brenda Milner [2] pour
rendre compte des déḀcits mnésiques provoqués par des lésions bilatérales du lobe
temporal médian –, l’oubli peut être attribué à un déclin de la trace mnésique avec
le temps, à des interférences (proactives et rétroactives), à un problème de « récupération » dû à l’insufḀsance ou à l’inadéquation des indices de rappel et, enḀn, au
refoulement ou autres processus analogues (par exemple, l’oubli dirigé).
Inhibition rétroactive et inhibition reproductive
C’est à E.B. Skaggs [3] que l’on doit la première distinction claire entre les effets
rétroactifs et proactifs des interférences sur la mémoire. Dans le premier cas, l’oubli
est produit par une forte activité « neuro-mentale » qui interfère avec la consolidation
des traces récemment formées (inhibition rétroactive) alors que dans le deuxième
cas, il est dû à un phénomène d’inhibition reproductive qui agit lors de la restitution et dépend strictement de la similitude entre le matériel mémorisé et le matériel
interférant. Cette hypothèse a été étayée par les résultats de nombreuses expériences menées dans les années 1930-1950 (pour revue, voir [4]) montrant que, dans le
paradigme des listes de paires associées A-B/A-C, le rappel indicé de B n’est altéré
que si l’apprentissage de la liste interférente A-C intervient immédiatement après
l’apprentissage de A-B ou immédiatement avant son rappel mais non entre les deux
(courbe en U inversé, Ḁg. 1a).
Ces deux types d’inhibitions ont été analysés dans des travaux récents qui intègrent à leur démarche des problématiques très actuelles comme le rôle du sommeil
ou l’interaction entre les systèmes de mémoire. Par exemple, l’une de ces expériences [5] montre que, en permettant sa consolidation, le sommeil protège la mémoire
déclarative des interférences proactives, c’est-à-dire supprime le phénomène d’inhibition reproductive (Ḁg. 1c). Les résultats de l’expérience de Brown et Robertson
[6] sont plus surprenants. Ils montrent que si l’apprentissage d’une séquence motrice
(épreuve du temps de réaction sériel) est suivi de l’apprentissage d’une liste de mots
(mémoire déclarative), la rétention ultérieure de l’apprentissage moteur est améliorée. Cette amélioration off-line n’est cependant observée que chez les sujets pour
lesquels le temps de réaction sériel repose à la fois sur les composantes procédurale
(mouvements) et déclarative (connaissance de la séquence) ; dans ce cas, elle résulterait de la suppression, par inhibition rétroactive (liste de mots), de la composante
déclarative (Ḁg. 1b). Plus généralement, la consolidation s’accompagne d’interactions réciproques entre les mémoires déclarative et procédurale qui, dans certains cas,
peuvent avoir des effets délétères par inhibition rétroactive de l’une des mémoires
par l’autre (pour une analyse détaillée de ces phénomènes incluant le rôle du sommeil,
voir [7]).
19
Robert Jaffard
F igure 1. Interférences et oubli. A. La courbe en U inversé dissocie les effets rétroactifs (consolidation) et proactifs (restitution) dans le paradigme d’apprentissage de listes A-B/A-C. Alors que l’inhibition reproductive dépend de la similitude entre le matériel cible et le matériel interférent, l’inhibition
rétroactive dépend de l’effort mental indépendamment du matériel utilisé (d’après Skaggs [3] et Wixted
[4]). Cette dissociation est illustrée par les résultats de deux expériences récentes. B. La rétention
(tests 1 et 2) de l’apprentissage d’une séquence motrice (épreuve du temps de réaction sériel, TRS) est
améliorée (test 2 > test 1) si cet apprentissage est suivi de l’apprentissage d’une liste de mots. Cet effet
serait dû à l’inhibition rétroactive de la composante déclarative du TRS qui « bloque » l’expression de
la composante procédurale (d’après Brown et Robertson [6]). C. Le rappel indicé effectué d’une liste
de mots A-B est perturbé par l’acquisition d’une liste A-C qui précède le rappel (32 % contre 76 %
corrects). L’inhibition reproductive (ou interférence associative) observée est supprimée si l’intervalle
de rétention de 12 heures comprend une période de sommeil supérieure à 6 heures (d’après Ellenbogen,
et al. [5]).
D éclin ou « effacement » des engrammes (traces mnésiques)
C’est dans l’ouvrage Die Mneme (1904) que Richard Semon a, le premier, utilisé
le terme engramme, déḀni comme « un changement dans le système nerveux qui
préserve les effets de l’expérience » ainsi que les termes engraphie (encodage) et
ecphorie (récupération), lequel décrit le « passage de l’engramme de son état latent
20
La mémoire : quelques nouvelles du front
à un état actif ». L’étude des engrammes comporte deux volets : celui de leur localisation cérébrale (le « où ») et celui des mécanismes cellulaires de leur formation (le
« comment »). Les premiers travaux, effectués par Karl Lashley (1929-1950) [8] sur le
rat, concluaient à l’existence d’engrammes corticaux largement distribués (principes
d’action de masse et d’équipotentialité), ce qui conduisit Donald Hebb [9] à proposer
la notion d’assemblées cellulaires et à imaginer le mécanisme – c’est-à-dire l’activité
covariante de deux neurones renforçant leur connexion – qui permet leur formation.
En 1973, ces hypothèses trouvaient un support dans la découverte du phénomène de
potentialisation à long terme [10]. L’idée (ou la théorie) selon laquelle les mémoires
à long terme représentent l’état stable et achevé de changements d’efḀcacité synaptique incluant, outre la potentialisation à long terme, la dépression à long terme (par
exemple [11]) constitue désormais le « catéchisme » de la neurobiologie.
Cette théorie cellulaire pose – parmi d’autres – deux problèmes. D’abord, comment
expliquer que, une fois consolidée, la mémoire se maintienne en dépit du renouvellement (turnover) des molécules impliquées ? Ensuite, comment réconcilier cette
théorie cellulaire dans laquelle la mémoire à long terme est déḀnitivement Ḁxée et
immuable avec les théories cognitives qui, depuis les travaux de Bartlett (1932),
soulignent la nature reconstruite et malléable des souvenirs ? Des résultats récents
permettent d’apporter un début de réponse à ces deux questions.
Il y a quelques années, une molécule, dont l’activité est nécessaire et sufḀsantepour
maintenir la potentialisation à long terme et les mémoires à long terme de nombreux
apprentissages a été découverte. Cette molécule est une enzyme, la protéine kinase
M zêta (PKM z). Des inhibiteurs de la PKM z infusés localement dans l’hippocampe, l’amygdale ou le cortex gustatif effacent, de façon sélective et apparemment
irréversible, la mémoire à long terme des apprentissages sous-tendus par ces différentes structures mais n’ont aucun effet sur l’induction de la potentialisation à long
terme ou sur l’acquisition de ces apprentissages (pour revue, voir [12]). Ce résultat
conduit à s’interroger sur l’existence d’un lien éventuel entre le blocage total ou
partiel de cette activité enzymatique et la possibilité de supprimer ou de modiḀer une
mémoire à long terme en la réactivant. On sait, en effet, que lors de leur récupération
(ecphorie), les informations stockées dans la mémoire à long terme redeviennent
sufḀsamment labiles pour être transformées ou même effacées. Cet état de plasticité
transitoire, analogue à – mais reposant sur des mécanismes distincts de – celui qui
prévaut au moment de la consolidation, est dit de « reconsolidation ». Très schématiquement, il semble qu’après réactivation, l’instabilité puisse porter soit sur la totalité
des éléments de la mémoire initiale, soit sur seulement une partie de ces éléments.
Dans le premier cas, la réactivation d’une mémoire à long terme suivie de l’application d’un « agent amnésiant » physique, chimique ou comportemental entraîne
un effacement ou un affaiblissement de cette mémoire (pour deux exemples récents
chez l’homme, voir Kindt, et al. [13], et Schwabe et Wolf [14]). Dans le second cas,
21
Robert Jaffard
la reconsolidation permettrait la mise à jour des souvenirs par l’incorporation d’éléments nouveaux à un noyau d’éléments stables (par exemple, des connaissances ou
des schémas préexistants), ce qui va dans le sens d’une réconciliation entre les théories cellulaires et cognitives de la mémoire à long terme évoquées ci-dessus [15].
Permanence des amnésies
En dépit de leur intérêt, la plupart des données précédentes ne démontrent pas la
permanence des amnésies produites. En 1881, Ribot estimait qu’il n’est pas possible de savoir si, dans l’amnésie, c’est « l’enregistrement des états antérieurs [qui]
a été effacé » ou bien si c’est « leur aptitude à être ravivés [qui] est anéantie ». Ce
débat, très vif dans les années 1970, où de nombreuses expériences montraient la
réversibilité – spontanée ou induite – des amnésies expérimentales (par exemple
Lewis, 1969), n’est pas clos. Pour s’en convaincre, il sufḀt d’examiner les résultats
de quelques expériences récentes montrant que, chez l’animal, des mémoires (apparemment) « effacées » peuvent être « recouvrées » en l’absence de toute réacquisition (ou réencodage) spéciḀque. Dans ces expériences, un apprentissage est par
exemple suivi de lésions de l’hippocampe (rat, marmouset) ou encore de l’induction
d’une neurodégénérescence (souris transgéniques), interventions qui entraînent une
amnésie complète (mémoire indétectable). Diverses interventions telles qu’un essai
de rappel [16], des greffes de cellules fœtales [17] ou le placement dans un milieu
enrichi [18], dont aucune ne constitue une source d’information spéciḀque de l’apprentissage initial, rétablissent néanmoins la mémoire dudit apprentissage.
E ngrammes
: R e présent a t ion et ut ilisa t ion
des inf orma t ions du m onde extér
ieur
Déterminer comment le cerveau construit et enregistre des représentations du monde
extérieur, comment il les utilise pour guider son comportement et en évaluer les
conséquences constitue les questions que je voudrais maintenant aborder en utilisant les données obtenues par enregistrement des activités cellulaires unitaires du
lobe temporal médian – en particulier de l’hippocampe – chez l’homme et chez
l’animal.
A ctivations, réactivations et préactivations des cellules de l’hippocampe :
corrélats comportementaux
On sait qu’il existe dans l’hippocampe du rat, mais aussi de l’homme [19], des
« cellules de lieu », constituants d’une « carte cognitive » qui représente la localisation du sujet dans un environnement spatial donné [20]. Au cours des dernières
années, il a été montré que l’activité de ces cellules n’était pas uniquement contrôlée par la perception des stimuli externes locaux – correspondant à la position du
22
La mémoire : quelques nouvelles du front
sujet dans le champ d’activité de la cellule (Ḁg. 2a) –, mais pouvait se manifester
indépendamment de cette position, et ce de façon rétrospective (réactivation) ou
prospective (préactivation). La réactivation temporellement ordonnée des cellules
de lieu – accélérée ou « condensée » par rapport à celle de l’expérience originale – a
d’abord été mise en évidence pendant le sommeil lent chez le rat (Ḁg. 2b) et utilisée
comme argument en faveur du rôle du sommeil dans le processus de consolidation
(voir, par exemple, [21]). De telles réactivations ont également été observées chez
l’animal éveillé, par exemple lorsque le rat s’immobilise après avoir effectué un
parcours donné (Ḁg. 2c). Inversement, des préactivations de ces mêmes cellules sont
observées par anticipation sur le trajet qui va être suivi (Ḁg. 2d) ; elles sont aussi,
dans certains cas, corrélées au comportement d’hésitation classiquement observé
lorsque, dans une épreuve de discrimination, l’animal doit choisir entre deux trajectoires possibles [24]. Les expériences les plus récentes montrent en fait que l’activité
des cellules peut « reproduire », de façon accélérée, des trajectoires situées, dans un
a
b
c
F igure 2. Cellules de lieu, activités locale, rétrospective et prospective. A. Cellule de lieu. Chaque point
représente une décharge de la cellule sur le trajet de l’animal représenté en gris. B. Représentation
schématique de la réactivation des cellules de lieu au cours du sommeil lent suivant l’exploration d’une
allée circulaire. Seuls les champs d’activité de chaque cellule (a, b, c…) sont représentés. C. Activation
des cellules de lieu après le parcours d’une allée droite. L’activité des cellules 1, 2 et 3 est d’abord
observée lorsque l’animal traverse successivement leurs champs d’activité respectifs (a, b et c : activations locales) puis au terme de ce parcours (réactivation), mais dans l’ordre inverse 3, 2, 1 (d’après
Foster et Wilson [22]). D. Activation des cellules de lieu par anticipation sur un parcours (préactivation)
et dans l’ordre où ces cellules seront activées lors du parcours effectif (mêmes conventions que C ;
d’après Diba et Buzsaki [23]).
23
Robert Jaffard
labyrinthe très long, à plusieurs mètres de la position effective du sujet, et ce dans
le même sens que celui de son dernier déplacement dans ce labyrinthe ou en sens
inverse [25].
L’analyse de l’activité prospective des cellules de l’hippocampe a récemment
permis de montrer que l’on pouvait prédire, chez le rat, les réponses correctes ou
incorrectes effectuées par l’animal dans une épreuve d’alternance spatiale entre les
deux bras d’un labyrinthe [26] et, chez l’homme, la séquence vidéo qui, parmi celles
qui ont été antérieurement présentées, va être rappelée par le sujet [27] (Ḁg. 3). Outre
leur intérêt concernant les mécanismes cellulaires associés aux processus de rappel,
ces résultats plaident en faveur de l’idée selon laquelle navigation spatiale, mémoire
épisodique et capacité à se projeter dans le futur sont l’expression d’une même fonction dans laquelle les neurones de l’hippocampe jouent un rôle crucial.
LTM
1. PRÉSENTATION
PR SENTATION
Harry
Potter
5s
Tom Cruise
T
2. DÉLAI
Chutes du
Niagara
3. RAPPEL LIBRE
Harry
Potter
O.J.
Simpson
Chutes du
Niagara
Tom
Cruise
C
r
2s
F igure 3. Décharge des cellules de l’hippocampe humain lors du rappel libre d’épisodes spéciḀques.
La présentation de diverses séquences audiovisuelles entraîne une décharge sélective de la cellule pour
l’une de ces séquences, ici « Tom Cruise » qui persiste après cette présentation (pointillés). Lors de
l’épreuve de rappel libre qui suit, la même cellule est sélectivement réactivée 2 à 3 secondes avant que
le sujet ne fasse explicitement état du rappel de cette même séquence (d’après Gelbard-Sagiv, et al.
[27]).
C odage des informations par des cellules du lobe temporal médian chez
l’homme
Au cours des dernières années, une série d’expériences d’enregistrement de l’activité
unitaire a été réalisée dans le lobe temporal médian de patients souffrant d’épilepsie.
Elles montrent l’existence de neurones répondant de façon très sélective à des individus, à des objets ou à des catégories (par exemple, animaux, visages, maisons), et
invariante, c’est-à-dire inchangée pour tout changement qui ne modiḀe pas l’identité
de l’item (pour revue, voir [28]). Le caractère sélectif (c’est-à-dire peu de stimuli
provoquent la réponse d’une cellule donnée), clairsemé (le nombre – ou la densité
24
La mémoire : quelques nouvelles du front
– des cellules activées par un stimulus donné est faible) et abstrait (invariance de la
réponse cellulaire) de ce codage est proche de celui que l’on attribue aux fameuses
« cellules grands-mères » [29]. Par ailleurs, les dernières données montrent que l’invariance des réponses cellulaires à une entité donnée varie en fonction de la position
de ces cellules dans les structures du lobe temporal médian. En particulier, alors
que plus d’un tiers des cellules « réactives » de l’hippocampe répondent aux images
(photos, dessins), au nom écrit et au nom énoncé oralement d’une personnalité,
aucune cellule du cortex parahippocampique – dont une proportion élevée présente
une invariance visuelle (images) – n’a la triple invariance (c’est-à-dire images, son,
texte). Pris dans leur ensemble, ces résultats montrent qu’au niveau le plus élevé de
la hiérarchie du traitement, certains neurones encodent des percepts de façon explicite, sélective et invariante, ce qui s’accorde avec les hypothèses soulignant le caractère convergent et la nature associative ou relationnelle du traitement et du stockage
des informations par l’hippocampe.
Co nc lus ion
En 1913, John B. Watson [30] écrivait : « La psychologie, telle que la considère le
béhavioriste, est une véritable branche expérimentale des sciences de la nature qui ne
nécessite pas plus la prise en compte de l’introspection que les sciences de la chimie
ou de la physique. » Il préconisait de « ne jamais utiliser les termes de conscience, état
mental, esprit, contenu, corroboré par l’introspection, imagerie mentale ». « Ce que
nous voulons, c’est commencer un travail sur la psychologie en faisant du comportement et non de la conscience la pierre angulaire de notre attaque. » Son étude des
réponses émotionnelles conditionnées d’Albert B., âgé de 1 an [31], est, au moins en
partie, l’aboutissement de ces théories.
On ne peut être que frappé par le contraste entre les positions de Watson et les
conclusions d’expériences conduites au cours des dix dernières années sur le geai
buissonnier par l’équipe de N. Clayton [32]. Des résultats de ces expériences, dans
lesquelles ces oiseaux cachent – et/ou recachent – de la nourriture dans différentes
situations, les auteurs tirent les conclusions suivantes. Tout d’abord, ces animaux
« forment des souvenirs intégrés de l’épisode » (quelle nourriture, quand et où l’ontils cachée et qui les observait), ce qui « remplit les critères comportementaux de la
mémoire épisodique » ; par ailleurs, ils adaptent leur comportement à leurs besoins
à venir, c’est-à-dire, possèdent des « éléments de planiḀcation du futur » [32]. Seule
resterait ouverte la question de savoir s’ils « voyagent mentalement dans leur passé et
dans leur futur », aptitude qui, selon certains auteurs dont Tulving [33], n’existerait
que chez l’homme. Ensuite, Clayton et son équipe considèrent comme une « possibilité fascinante » l’aptitude de ces animaux à « attribuer et à raisonner sur l’état
mental de leurs congénères [par] référence à leurs propres expériences » (la théorie
de l’esprit), ce qui suppose une capacité « d’introspection ».
25
Robert Jaffard
B ibliographie
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27
La mémoire
Memory
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Les images de la mémoire : neuroimagerie de
la mémoire épisodique et des effets d’amorçage
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
L’objectif de ce chapitre est de montrer l’apport de l’imagerie cérébrale fonctionnelle
à la compréhension du fonctionnement et de l’organisation de la mémoire humaine.
À partir d’études de neuroimagerie consacrées à la mémoire épisodique et aux effets
d’amorçage (un phénomène de mémoire implicite), nous illustrerons la pertinence
de cette approche qui a permis des avancées majeures et représente actuellement une
méthode d’exploration de la mémoire incontournable et complémentaire des approches expérimentale et lésionnelle.
Les techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle permettent d’avoir accès in
vivo au fonctionnement du cerveau ; elles reposent sur le postulat de base qu’une
activité cognitive engendre une cascade d’événements neuronaux (modiḀcations
électriques, neurochimiques, vasculaires et métaboliques de l’activité synaptique) ; elles se différencient par le type de signal qu’elles mesurent. Les méthodes
hémodynamiques, qui seront abordées ici, permettent une mesure indirecte de
l’activité synaptique via la mesure de traceurs, radioactifs pour la tomographie par
émission de positons (TEP) ou paramagnétiques pour l’imagerie par résonance
magnétique fonctionnelle (IRMf, effet BOLD pour blood-oxygen-level-dependent), qui offrent la possibilité de cartographier l’activité cérébrale associée à une
activité cognitive, et ce actuellement avec l’IRMf à une échelle spatiale de l’ordre
du millimètre, et temporelle de l’ordre de la seconde. Les études de première
génération, qui ont employé la méthode de l’eau marquée à l’oxygène 15 en TEP
et les paradigmes du type blocs en IRMf, ont principalement mis en œuvre des
paradigmes expérimentaux dits hiérarchisés et adopté un principe de soustraction
qui permet d’identiḀer les régions cérébrales signiḀcativement plus activées lors
d’une tâche cognitive expérimentale comparée à une autre tâche cognitive de référence qui ne se distingue théoriquement de la première que par l’opération cognitive étudiée. Du fait du son caractère non invasif et de sa plus grande accessibilité, les études actuelles privilégient l’IRMf et mettent en œuvre des paradigmes
dit événementiels qui permettent d’enregistrer la réponse neuronale associée à
chaque stimulus d’une séquence et qui offrent de multiples possibilités d’analyses
de cette réponse [1, 2].
28
Les images de la mémoire : neuroimagerie de la mémoire épisodique et des effets d’amorçage
S ubstra
ts cérébra
ux de
la mém oire é pis od iq ue
L’ensemble des études qui ont employé ces techniques pour sonder les substrats
cérébraux de la mémoire épisodique indique que celle-ci dépend d’un vaste réseau
neuronal incluant le lobe temporal médian, le cortex frontal ainsi que diverses
régions postérieures au sein desquelles le cortex pariétal jouerait un rôle singulier
(pour revue, voir [3-5]). La contribution spéciḀque de ces régions suscite d’intenses
débats et pourrait varier selon le type d’informations qu’elles traitent et les processus
cognitifs qu’elles sous-tendent, selon les étapes d’encodage et de récupération d’un
événement ou encore selon leur contribution à l’émergence d’un sentiment de reviviscence ou de familiarité lors de la reconnaissance d’un événement.
Après des débuts difḀciles, liés en grande partie à la méthode soustractive, l’activation du lobe temporal médian lors de tâches épisodiques a été maintes fois reproduite et divers rôles lui ont été attribués, par exemple pour la détection d’un matériel
nouveau. Du fait qu’elles offrent la possibilité d’explorer les différentes étapes du
fonctionnement de la mémoire épisodique telles que l’encodage et la récupération,
processus qui étaient jusqu’ici difḀcilement dissociables avec les méthodes expérimentales classiques, ces études d’imagerie ont contribué à afḀner notre compréhension du rôle de cette région. Ainsi, Lepage, et al. [6] ont proposé, sur la base d’une
méta-analyse, un modèle résumé par l’acronyme HIPER (HIPpocampal Encoding
Retrieval model) qui pointe le rôle composite de la formation hippocampique dans
les processus d’encodage et de récupération selon un gradient rostro-caudal. Ce
modèle postule, sans néanmoins en donner d’explication, que la partie antérieure
de l’hippocampe serait préférentiellement impliquée dans l’encodage en mémoire
épisodique et sa partie postérieure dans la récupération. Les controverses concernant
le rôle de l’hippocampe peuvent être en partie imputables aux limites spatiales et
temporelles des techniques d’imagerie employées en première instance.
Depuis la Ḁn des années 1990, l’utilisation intensive des paradigmes événementiels en IRMf a conduit à l’émergence de nouvelles méthodologies d’analyse qui
offrent la possibilité de scruter de manière encore plus Ḁne et écologique les différents processus de mémoire épisodique et qui ont ainsi permis d’identiḀer les régions
impliquées mais surtout celles indispensables à un fonctionnement efḀcace de la
mémoire, dépassant, là encore, la méthode expérimentale classique. Ces études ont
permis de mieux comprendre les rôles respectifs des différentes parties de la formation hippocampique dans le fonctionnement de la mémoire épisodique. Par exemple,
dès 1998, des travaux conduits par Wagner, et al. [7] et Brewer, et al. [8] ont employé
la méthode dite de mémoire subséquente (ou difference due to memory paradigm)
qui permet d’identiḀer les régions cérébrales qui contribuent de manière spéciḀque
à l’efḀcacité de l’encodage. Cette méthode repose en effet sur une analyse rétrospective des performances des sujets lors d’une épreuve de reconnaissance subséquente,
en comparant l’activité cérébrale lors de l’encodage des items qui sont par la suite
29
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
correctement reconnus par rapport à ceux qui ont été oubliés. Ces deux études princeps montrent que l’activité du lobe temporal médian au moment de l’encodage était
prédictive de la capacité des sujets à reconnaître les items par la suite. Ce type d’étude
a permis de préciser les processus et types de représentations pris en charge par les
différentes sous-régions du lobe temporal médian. En 2006, Davachi [9] en a proposé
une synthèse (Ḁg. 1). Cet auteur propose que l’identité des différents éléments d’un
événement, par exemple une scène visuelle, ainsi que les relations spatiales qui les
unissent seraient traitées en parallèle. Au cours de cette première étape, le cortex
périrhinal aurait en charge le traitement et l’encodage des caractéristiques de surface
de haut niveau ainsi que les informations sémantiques des différents éléments qui
composent un événement, tandis que le cortex para-hippocampique interviendrait
dans le codage des relations spatiales entre ces éléments ou le contexte de l’expérience. À une étape ultérieure, ces différentes informations fourniraient une entrée
via le cortex entorhinal à l’hippocampe qui permettrait l’intégration de ces éléments
en une représentation unique cohérente.
De nombreuses études étayent également le rôle de l’hippocampe lors de la recollection d’un épisode, c’est-à-dire lors de la récupération d’un épisode avec ses multiples
détails phénoménologiques conduisant à un sentiment de reviviscence, par opposition
à un sentiment de familiarité (pour revues, voir [10, 11]). La question de savoir si ces
deux expressions dépendent d’une même trace mnésique plus ou moins forte ou sont
deux processus anatomo-fonctionnellement distincts fait actuellement l’objet d’intenses débats interrogeant les modèles d’organisation de la mémoire humaine. Plusieurs
paradigmes peuvent être employés pour distinguer ces deux types de traces mnésiques. Le paradigme R/K (pour remember/know) fait partie de ceux qui permettent
une mesure subjective de la recollection. Dès 2000, Eldridge, et al. [12] furent parmi
les premiers à souligner que la reconnaissance correcte d’items jugés « R », c’est-àdire pour lequel le sujet décidait pouvoir en rappeler les détails d’encodage, entraînait une activité plus importante de l’hippocampe de façon bilatérale par rapport aux
items correctement rejetés, oubliés ou rappelés sur la base d’un sentiment de familiarité (réponse « K »). Plus récemment, Daselaar, et al. [13], avec un autre type de
paradigme expérimental fondé sur une échelle de conḀance que les sujets accordent à
leur réponse, ont observé que l’activité hippocampique variait de manière non linéaire
avec le niveau de conḀance et sous-tendrait donc, de manière spéciḀque, la recollection. En revanche, l’activité du cortex parahippocampique variait de manière linéaire,
indiquant que cette région est sensible au niveau de familiarité de l’item. Ces auteurs
montrent également que le traitement de la nouveauté des items, reἀétée par une
variation linéaire inverse à la familiarité, serait principalement sous la dépendance
d’une région antérieure de l’hippocampe et du cortex rhinal.
Si les études lésionnelles ont largement étayé le rôle du lobe temporal médian en
mémoire épisodique, en revanche le rôle du cortex frontal a principalement été ­démontré
30
Les images de la mémoire : neuroimagerie de la mémoire épisodique et des effets d’amorçage
Hippocampe
Domaine général
Encodage des relations
Comestible
Périrhinal
Cortex parahippocampique postérieur
Encodage des éléments
Encodage des caractéristiques spatiales
Analyse sensorielle
F igure 1. Représentation schématique du rôle des différentes sous-régions du lobe temporal médian
dans la création de souvenirs en mémoire. Reproduit de Davachi [9].
A : amygdale ; Hipp : hippocampe ; PhC : cortex parahippocampique ; PrC : cortex périrhinal.
31
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
par les études d’imagerie cérébrale fonctionnelle. En effet, la possibilité d’explorer de
façon distincte les processus d’encodage et de récupération a conduit Tulving à proposer dès 1994, sur la base d’une méta-analyse d’études TEP, un nouveau modèle résumé
dans l’acronyme HERA (hemispheric encoding retrieval a symmetry) qui postule que
les régions du cortex préfrontal joueraient un rôle différent dans les processus d’encodage et de récupération selon leur latéralisation, la partie gauche sous-tendant préférentiellement l’encodage et la partie droite le rappel [14]. De nombreux travaux ont
conforté ce modèle et l’observation de cette spécialisation hémisphérique a également
été observée dans d’autres régions conduisant à la formulation d’un modèle HERA
étendu. Dans une étude TEP menée au sein de notre laboratoire, Bernard, et al. [15 et
Ḁg. 1 page 50 de cet ouvrage] ont ainsi montré que l’encodage intentionnel de mots
entraînait des activations bilatérales du cortex préfrontal mais plus étendues à gauche
tandis que la condition de rappel indicé de ces mots était majoritairement associée à des
activations du cortex dorsolatéral droit. De façon intéressante, les auteurs ont également
réalisé des analyses de corrélations entre les valeurs du débit sanguin cérébral lors de
l’encodage et les performances des sujets lors du rappel indicé. Celles-ci révèlent une
corrélation positive prédominante dans le gyrus parahippocampique gauche, indiquant
que l’activité de cette région lors de l’encodage prédit le succès du rappel ultérieur. Ce
travail illustre la complémentarité de ces méthodes d’analyses en TEP : les analyses
de soustraction permettent en effet d’identiḀer l’ensemble des régions sous-tendant un
processus mnésique que Tulving, et al. [16] nomment les « what sites », tandis que les
analyses de corrélations permettent de révéler les « how sites », c’est-à-dire les régions
cérébrales qui sont indispensables au bon fonctionnement mnésique.
Plus récemment, la contribution respective des différentes parties du cortex
préfrontal a été soulignée selon un axe antéro-postérieur. Ainsi, par exemple, dans
leur étude de 2006, Daselaar, et al. [13] ont montré que l’activité de la région ventrolatérale du cortex préfrontal était associée à la recollection, confortant le rôle de
cette région dans les processus mnésiques associatifs, alors que l’activité de la partie
dorsolatérale était sensible à la nouveauté de l’item, en accord avec les données de la
neuropsychologie lésionnelle.
EnḀn, les études d’imagerie ont également permis de mieux comprendre l’implication de divers processus cognitifs dans le fonctionnement de la mémoire épisodique.
Notamment, de récents travaux ont souligné le rôle majeur des processus attentionnels attribués au cortex pariétal dont l’activation est classiquement observée lors
de tâches de mémoire épisodique. Au sein de ce cortex, la région temporo-pariétale
jouerait notamment un rôle privilégié dans la recollection alors que la partie pariétooccipitale serait sensible à la familiarité (voir [13]). D’autres données étayent également l’idée que cette région interviendrait principalement lors du rappel, indiquant
qu’au cours de cette étape, la performance des sujets dépendrait donc majoritairement de processus attentionnels (pour revue, voir [17]).
32
Les images de la mémoire : neuroimagerie de la mémoire épisodique et des effets d’amorçage
S ubstra
ts an a t om o-f onct ionne ls de l’am orça ge
L’imagerie cérébrale fonctionnelle a également eu un impact majeur sur la compréhension des mécanismes d’amorçage, lequel représente une mesure privilégiée de
mémoire implicite. L’étude princeps de Squire, et al. [18] en TEP en est la première
illustration. Ces auteurs ont en effet montré que la récupération inconsciente de mots
lors d’une tâche de complètement de trigrammes était associée à une diminution du
débit sanguin cérébral au sein du cortex occipital par rapport à la condition dans
laquelle les sujets devaient compléter des trigrammes ne correspondant pas à des
débuts de mots préalablement étudiés. Cet effet, connu sous le nom de repetition
suppression (RS), a été maintes fois répliqué avec divers types de paradigmes et matériels (pour revues, voir [19-21]). Par exemple, dans un travail de 2001 [22], nous avions
montré, à l’aide d’une tâche d’identiḀcation tachistoscopique de dessins d’objets, que
l’effet d’amorçage, qui se traduisait par le fait que les sujets dénommaient davantage
les dessins préalablement étudiés que ceux non étudiés, était principalement associé à
une diminution du débit sanguin cérébral dans le gyrus lingual droit. D’autres études
ont également mis en évidence cet effet de RS pour des effets d’amorçage basés sur
les représentations sémantiques des stimuli confortant ainsi l’existence d’un corrélat
neuro-fonctionnel de ce phénomène mnésique. En revanche, il a également été montré
que dans certaines conditions, l’effet d’amorçage comportemental était associé à des
augmentations d’activité cérébrale ou repetition enhancement (RE), en particulier
pour du matériel ne possédant pas de représentations préexistantes en mémoire. Par
exemple, Henson, et al. [23] ont montré que l’activité cérébrale du gyrus fusiforme
gauche était plus ample lors de la deuxième présentation de visages et symboles non
familiers que lors de leur première présentation, contrairement à ce qui était observé
pour les items familiers. Un pattern de données similaires a également été observé
pour des pseudo-mots dans l’étude de Fiebach, et al. [24]. Plus récemment, au sein de
notre laboratoire, Gagnepain, et al. [25] ont exploré les substrats cérébraux de l’amorçage auditif de mots et de pseudo-mots avec une tâche de décision lexicale au cours de
laquelle des items étaient dégradés perceptivement par l’application d’un Ḁltre passebas. Les résultats révèlent pour la première fois l’existence de traces mnésiques à long
terme au sein du cortex auditif. Ils montrent également que certaines régions soustendent à la fois les effets d’amorçage de mots et de pseudo-mots alors que d’autres
répondent de manière spéciḀque aux mots. Ainsi, un effet de RS pour les mots est
observé conjointement à un effet de RE pour les pseudo-mots dans le cortex auditif
secondaire bilatéral, ainsi que dans le sillon temporal supérieur gauche. En revanche,
le sillon temporal supérieur droit, le gyrus temporal supérieur antérieur droit mais
également le gyrus temporal moyen gauche montrent un effet de RS spéciḀque aux
mots sans effet de RE pour les pseudo-mots. Grâce à des analyses de latence, nous
avons montré également que la réponse hémodynamique associée aux mots amorcés atteint son amplitude maximale plus rapidement que pour les mots non amorcés.
33
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
En accord avec ce résultat, l’analyse de régression multiple révèle dans les parties
moyenne et postérieure du sillon temporal supérieur droit, d’une part, que plus l’effet de RS est important, plus l’amorçage comportemental augmente et, d’autre part,
que plus la réponse hémodynamique hémodynamique est précoce, plus l’amorçage
comportemental augmente. Ces données illustrent la pertinence des méthodes d’analyse de la réponse neuronale permises avec les paradigmes événementiels, révélant
des régions impliquées mais surtout permettant aussi de faire des inférences sur les
mécanismes neuronaux sous-jacents à un effet comportemental spéciḀque. En effet,
ce phénomène de repetition suppression observé en imagerie a fait l’objet de diverses
interprétations (pour revue, voir [26]). La première postule que la réduction de
l’activité cérébrale serait liée à un effet de fatigue, les neurones répondant moins lors
de leur seconde stimulation. La deuxième, plus consensuelle, connue sous le nom
du modèle sharpening, propose qu’avec la répétition, seuls les neurones clés vont
continuer de répondre fortement et inhiber les neurones non clés. EnḀn, le modèle de
facilitation, plus récent, propose en revanche que le même nombre de neurones réagit
à la répétition mais avec une réponse plus brève se traduisant en IRM par une latence
de pic de la réponse hémodynamique plus courte.
L’ensemble des études d’imagerie consacrées à l’amorçage permet ainsi de mieux
comprendre les mécanismes neuronaux de cet effet mnésique implicite et conforte
l’idée de l’existence d’un système de mémoire spéciḀqueaux représentations perceptives en accord avec les propositions de Tulving et Schacter [27, 28]. Elles indiquent
également que l’amorçage dépend de substrats anatomo-fonctionnels distincts de
ceux sous-tendant la mémoire épisodique. Cependant, de récents travaux indiquent
que ces deux expressions de la mémoire ne seraient pas si indépendantes.
Lien entre
am orça ge et mém
oire é pis od iq ue
Nous avons récemment abordé cette question avec un paradigme original comportant trois phases [29]. Lors de la première, les sujets devaient effectuer un traitement
phonologique de mots qui étaient répétés trois fois. Le lendemain, ils réalisaient la
phase de test de l’épreuve d’amorçage qui consistait en une tâche de décision lexicale et au cours de laquelle l’activité cérébrale était enregistrée. Lors de cette phase,
les items étaient présentés avec un contexte sonore différent pour chaque item (par
exemple un son d’applaudissement ou de moto). L’introduction de ce contexte avait
un double objectif : 1) il avait pour fonction d’augmenter la probabilité d’observer un
effet d’amorçage perceptif en dégradant la perception des sujets ; 2) son rôle était de
fournir un contexte permettant d’encoder les mots comme des événements uniques.
En effet, les sujets devaient ensuite réaliser une épreuve de reconnaissance subséquente au cours de laquelle ils entendaient de nouveau les items avec leur contexte
et devaient décider s’ils avaient un souvenir précis du mot et de son contexte sonore,
avec un sentiment de reviviscence de la situation d’encodage (réponse R), ou s’ils
34
Les images de la mémoire : neuroimagerie de la mémoire épisodique et des effets d’amorçage
avaient seulement le sentiment que le mot leur était familier sans sentiment de reviviscence du contexte (réponse K). L’originalité de ce paradigme réside dans le fait
que la seconde phase était à la fois la phase de test de l’épreuve d’amorçage et
la phase d’encodage en mémoire épisodique permettant ainsi d’explorer l’effet de
l’amorçage préalable de mots sur leur encodage en mémoire épisodique. En accord
avec une précédente étude expérimentale, les résultats comportementaux montrent
que les items amorcés sont ceux qui sont par la suite les mieux reconnus et donnent
lieu à plus de réponses R [30]. Les données d’imagerie révèlent, quant à elles, que
l’amorçage des mots est associé à un effet de RS dans le sillon temporal supérieur
gauche. De plus, nous observons un effet d’interaction entre l’amorçage et la reconnaissance subséquente dans le gyrus parahippocampique gauche et l’hippocampe
gauche. Notamment dans l’hippocampe gauche, les données révèlent une réduction
de la réponse hémodynamique pour les items amorcés qui sont reconnus avec un
sentiment de reviviscence. Cet effet d’interaction indique que l’amorçage joue un
rôle sur le recrutement du lobe temporal médian lors de l’encodage en mémoire
épisodique. Pour mieux comprendre la nature de cette relation, une analyse de
connectivité effective a été conduite grâce à la méthode de modélisation causale
dynamique. Le principal résultat est la présence d’un couplage positif signiḀcatif
entre le sillon temporal supérieur et l’hippocampe seulement lors de la formation
d’un souvenir. En d’autres termes, plus l’activité diminue dans le sillon temporal
supérieur et plus elle diminue dans l’hippocampe lors de la formation d’un souvenir.
Ce travail suggère que plus que l’activation hippocampique per se, la connectivité
entre les régions néocorticales et l’hippocampe pourrait être prédictive, dans certaines
conditions (pour des items amorcés), de l’efḀcacité de l’encodage en mémoire épisodique. Ainsi, le mécanisme de RS ne sous-tendrait donc pas seulement la facilitation
de traitements perceptifs mais pourrait également agir comme un signal bottom-up
modulant le recrutement du lobe temporal médian lors de l’encodage des informations en mémoire épisodique.
Co nc lus ion
Les travaux qui viennent d’être abordés illustrent clairement l’apport de l’imagerie cérébrale fonctionnelle à la compréhension du fonctionnement de la mémoire
humaine. Différentes modélisations ont été proposées, telles celles de Tulving [31] ou
d’Eustache et Desgranges [32]. Ces deux modèles heuristiques décrivent notamment
trois principaux systèmes de représentations mnésiques organisés de manière hiérarchique et postulent un encodage sériel d’une information du système le moins évolué
au système le plus évolué : mémoire perceptive, mémoire sémantique, mémoire
épisodique. En revanche, ces modèles, sans l’exclure, ne précisent pas la nature
possible de relations directes entre la mémoire perceptive et la mémoire épisodique,
question à laquelle l’imagerie cérébrale fonctionnelle permet aujourd’hui d’apporter
35
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
des éléments de réponses [voir 33]. En effet, grâce à des paradigmes expérimentaux
et des méthodes d’analyses sophistiqués, les données de ce type d’imagerie mettent
en lumière les mécanismes neuro-fonctionnels de ces différentes expressions de la
mémoire et les liens qui les unissent. L’imagerie cérébrale fonctionnelle contribue
ainsi à une vision plus intégrée du fonctionnement de la mémoire humaine dont il
paraît difḀcile aujourd’hui de faire l’économie.
B ibliographie
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33 Eustache F, Desgranges B. Les chemins de la mémoire. Paris, Le Pommier, Inserm 2010.
37
La mémoire
Memory
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
Le vieillissement de la mémoire
Michel Isingrini
Nous abordons dans cette présentation la question des effets de l’âge sur les différents
systèmes de la mémoire et, plus particulièrement, sur la mémoire épisodique. Nous
y évoquons plusieurs hypothèses neuropsychologiques, l’hypothèse fronto-exécutive
du vieillissement cognitif notamment, qui tentent d’expliquer les fortes variations
interindividuelles de l’effet du vieillissement. EnḀn, nous envisageons des données
récentes issues de la neuro-imagerie qui ont révélé l’existence d’un phénomène de
réorganisation cérébrale au cours du vieillissement et nous tentons de faire la part de
ce qui relève du dysfonctionnement et d’un phénomène compensatoire.
Le v ie illissement c
ogn it if : un phén omène hétér
ogène
La psychologie cognitive nous montre que le vieillissement est un phénomène
hétérogène. Selon le modèle de Raymond Cattell et John Horn [1], l’intelligence
comporte deux composantes principales : l’intelligence dite cristallisée, qui s’appuie
sur les antécédents culturels (et pourrait être rapprochée de la notion de mémoire
sémantique), et l’intelligence dite ἀuide, qui s’applique aux situations nouvelles (et
pourrait être rapprochée de la mémoire de travail). Il a été montré que la composante culturelle de l’intelligence se maintient très bien avec l’âge, voire progresse
avec l’accumulation de connaissances, alors que la ἀuidité de l’intelligence tend
à s’altérer. Toutes les composantes de l’intelligence ne ἀéchissent donc pas avec
le vieillissement, certaines se maintiennent, voire s’améliorent, et des processus de
compensation pourraient intervenir.
Vie illis s e m e n t d if f é r e n t ie l d e s s y s t è m e s n e u r oc og n it if s
de la mém oire
Dans le modèle des cinq systèmes neurocognitifs de la mémoire de Tulving [2],
quatre font référence à la mémoire à long terme et le dernier renvoie à une mémoire
à court terme.
Un travail de Park, et al. [3], mené en vue d’étudier l’impact de l’âge sur trois
des systèmes neurocognitifs de la mémoire à long terme, les mémoires sémantique, implicite et épisodique, a notamment montré que la mémoire sémantique, qui
38
Le vieillissement de la mémoire
est celle des connaissances déḀnitives (par exemple, du nombre de jours dans une
semaine), est très bien conservée avec l’âge, voire améliorée. Cette évolution apparaît étroitement corrélée avec celle de l’intelligence cristallisée. La mémoire implicite est inconsciente ; elle résulte d’un apprentissage et nous permet de réaliser des
tâches automatiques comme jouer au tennis. Comme la mémoire sémantique, la
mémoire implicite reste intacte très longtemps au cours du vieillissement. En revanche, la mémoire épisodique est clairement le système de mémoire le plus touché par
le processus de vieillissement (Ḁg. 1).
Alt é r a t ion d e La m é m oir e é pis od iq u e a u c ou r s d u
v ie illissement
Selon Wheeler, Stuss et Tulving [4], la mémoire épisodique est « le type de mémoire
qui rend possible la récupération consciente d’événements personnellement vécus
et la projection subjective d’événements dans le futur ». L’étude du vieillissement
Performance moyenne, Z-score
Mémoire épisodique
Mémoire sémantique
1
1
0
0
-1
-1
35-40
45-50
55-60
65-70
75-80
35-40
55-60
65-70
75-80
Mémoire implicite
1
Mémoire à long terme
45-50
0
-1
35-40
45-50
55-60
65-70
75-80
Âge
F igure 1. Impact de l’âge sur trois des systèmes neurocognitifs de la mémoire à long terme (d’après
Park et Payer [3]).
La mémoire sémantique et la mémoire implicite sont très bien conservées avec l’âge. En revanche, la
mémoire épisodique est très touchée par le processus de vieillissement.
39
Michel Isingrini
de la mémoire épisodique impose de distinguer le simple sentiment de familiarité
de ce qui est de l’ordre du vrai souvenir contextualisé, comparable à un voyage
dans le temps nous faisant revivre certains événements. Ces deux composantes de
la mémoire épisodique peuvent être opérationnalisées par le paradigme remember-know (se rappeler-savoir). Les études de récupération fondée sur ce paradigme
montrent que c’est précisément cette possibilité de faire revivre des souvenirs riches,
contextualisés, qui est défaillante au cours du vieillissement, alors que le sentiment
de familiarité, en revanche, persiste [5, 6]. Par conséquent, la mémoire de la personne
âgée repose principalement sur la familiarité et celle-ci pourrait venir compenser le
déḀcit observé dans le souvenir strictement épisodique.
M éth ode des
potent
ie ls év oq ués en mém
oire é pis od iq ue
Les études électrophysiologiques, en potentiels évoqués notamment, ont contribué
à la compréhension des phénomènes en jeu dans la mémoire épisodique à travers,
entre autres, l’effet old-new (ancien-nouveau). Cet effet permet d’identiḀer deux
corrélats électrophysiologiques de la récupération en mémoire : une onde frontale
d’accès par familiarité précoce, entre 300 et 500 ms post-stimulus, et une onde
300-800 ms
7
µV
Jeunes
200
2
-3
0
200
7
Âgés
400
-3
800
µV
500-800 ms
2
200
600
0
200
400
600
800
F igure 2. Potentiels évoqués en mémoire épisodique (effet old/new pariétal) (d’après Angel et al. [7]).
Effet old/new à l’électroencéphalogramme : chez les sujets âgés, l’effet PE est de moindre amplitude et
durée, et il est retardé dans une tâche de mémoire épisodique de rappel indicé.
40
Le vieillissement de la mémoire
pariétale de recherche contrôlée en mémoire à partir de 400 ms. Cet outil nous
donne une mesure de la mémoire épisodique. La comparaison des corrélats électro­
physiologiques obtenus en tâche de rappel indicé montre une amplitude et une
durée moins importantes, et un décalage général chez le sujet âgé par rapport au
sujet jeune [7] (Ḁg. 2).
Pr ocessus d’enc
oda ge et
v ie illissement
La mémoire comporte deux étapes essentielles, la première étant l’encodage au cours
duquel se forme la trace mnésique et la seconde étant la récupération qui se réfère au
processus permettant de retrouver cette trace mnésique.
Lequel de ces mécanismes est altéré dans la mémoire épisodique chez les sujets
âgés ? Craik et Lockhart ont émis l’hypothèse que l’apprentissage peut mettre en jeu
différents niveaux de traitement de l’information. Un traitement superḀciel s’attache
simplement à la structure du stimulus, le nombre de voyelles d’un mot par exemple,
alors qu’un traitement profond donne une signiḀcation au stimulus, explore ses relations avec d’autres objets/situations, ce qui, au Ḁnal, a une incidence très positive sur
la trace mnésique. Ces modes de traitement de l’information lors de l’apprentissage
peuvent être stimulés en laboratoire et l’attention de l’apprenant peut être orientée
vers un traitement plutôt perceptif ou phonologique comme le nombre de lettres ou
les rimes, ou vers un traitement plus signiḀant comme la production d’adjectifs ou
d’images mentales. Or, ces travaux montrent que les sujets jeunes bénéḀcient plus
des traitements profonds que les sujets âgés et que les processus d’encodage seraient
altérés chez ces derniers [8].
Par ailleurs, Castel [9] a comparé l’apprentissage de prix d’articles usuels chez des
sujets jeunes et âgés dans deux situations ; dans l’une, les prix des articles étaient
réalistes alors qu’ils ne l’étaient pas dans l’autre. Les sujets étaient donc confrontés
à deux situations : dans l’une, ils pouvaient s’appuyer sur leur bagage sémantique
alors que dans l’autre, la situation était tout à fait nouvelle. Les sujets âgés n’ont eu
de difḀcultés que lorsque les items à apprendre étaient irréalistes. À l’inverse, lorsque ces prix étaient réalistes, bien inscrits dans un contexte « écologico-culturel »,
la mémorisation ne leur posait pas de problème. Il existe donc une certaine plasticité
du phénomène de vieillissement de la mémoire.
H y pothèse du déf
ic it de ress
ources c
ogn it ives
Schématiquement, l’hypothèse d’un déḀcit de ressources cognitives suppose que
l’altération de la mémoire épisodique dans le vieillissement normal trouve son
origine dans un déḀcit de ressources plutôt que dans une altération structurale. Le
vieillissement serait marqué par un déḀcit attentionnel, et donc du contrôle exécutif,
responsable d’une réduction de l’efḀcacité des stratégies de mémoire au moment
41
Michel Isingrini
de l’encodage et de la récupération. De cette hypothèse, il découlerait que les sujets
âgés présenteraient une plus grande dépendance à l’égard de l’aide extérieure ; les
différences jeunes/âgés devraient donc diminuer en condition de support fort alors
qu’elles devraient augmenter en situation de support faible. Cette hypothèse a été
récemment validée par une étude d’Angel, et al. [7] qui faisait appel à une épreuve
de rappel de mots indicés chez des sujets jeunes ou âgés. Concrètement, les sujets
devaient apprendre une liste de mots et restituer, par exemple, le mot « caverne ». Il
y avait support faible lorsque les sujets se voyaient donner les trois premières lettres
du mot à retrouver (cav…) et support fort lorsqu’on leur donnait les quatre premières
lettres du mot (cave…). L’effet du vieillissement était pratiquement aboli en conditions de support fort. La méthode des potentiels évoqués rendait également compte
de cet effet. La différence jeunes/âgés entre les corrélats électrophysiologiques de la
récupération en mémoire était importante en condition de support faible alors qu’elle
était abolie en condition de support fort.
H y pothèse fr
ont o-exécut
ive du v ie illissement c
ogn it if
La neuropsychologie a introduit, au cours de la décennie passée, l’hypothèse dite
fronto-exécutive du vieillissement [10-12]. Cette hypothèse s’appuie sur l’observation de modiḀcations structurales et métaboliques plus importantes dans le cortex
frontal que dans les autres parties du système nerveux [13-18]. La neuro-imagerie
a par ailleurs montré une moindre activation frontale liée aux processus d’encodage
et de récupération au cours du vieillissement [14, 15]. De plus, les tests neuropsychologiques dits exécutifs, qui permettent de mesurer les performances frontales,
mettent en évidence un déḀcit très important dans le vieillissement normal [16].
EnḀn, il existe des similitudes importantes dans les proḀls de mémoire des sujets
âgés normaux et des patients frontaux, c’est-à-dire porteurs de lésions cérébrales
frontales [16].
Francis Eustache nous rappelle que « le cortex préfrontal est chargé du rappel stratégique et l’hippocampe du rappel ecphorique […] : dans le premier cas, vous faites
un effort pour vous souvenir des courses ; dans l’autre, l’odeur du vin chaud et de la
cannelle vous évoque immédiatement une randonnée en montagne… au refuge de
Blanchot » [17].
Il a été montré que le volume de l’hippocampe et du cortex préfrontal était fortement corrélé à l’âge [18], alors que les parties postérieures du cerveau restent beaucoup mieux préservées au cours du vieillissement. Ces modiḀcations frontales vont
se traduire par des déḀcits dans le contrôle exécutif. Or, nous disposons d’un certain
nombre d’outils qui nous permettent de mesurer les fonctions exécutives. Si cette
hypothèse exécutive du vieillissement de la mémoire est vraie, il doit être possible
de mettre en évidence un lien entre l’âge, la mémoire et les capacités exécutives du
sujet.
42
Le vieillissement de la mémoire
D éf ic it fr ont o-exécut
if : va lida t ion de l’hy pothèse
T est de S troop
Le test de Stroop évalue l’inhibition d’une information surapprise, qui est l’une des
principales composantes des fonctions exécutives. Dans ce test, des stimuli visuels
se présentant sous la forme de carrés colorés en rouge, bleu ou vert sont montrés
aux sujets qui doivent nommer ces couleurs, le plus rapidement possible. Dans un
deuxième temps, les investigateurs créent une contradiction en présentant le mot
« jaune » écrit en rouge, « vert » écrit en bleu, etc. Les sujets doivent toujours dénommer la couleur et donc, dire « rouge » lorsqu’il est écrit « jaune ». Il y a interférence,
car désigner la couleur du mot s’oppose au comportement automatique de lecture
surappris depuis la Ḁn de la maternelle. Le sujet va lire « jaune » et va devoir inhiber
la réponse prépondérante (jaune) pour donner la bonne réponse qui est « rouge ».
Ce processus va prendre du temps et la différence de délai de réponse entre les deux
épreuves est un bon indicateur de la capacité d’inhibition d’un sujet.
Paradigme DRM
Le paradigme DRM est un phénomène de psychologie cognitive dans lequel, lorsque
des listes de mots fortement associés entre eux (sel, chocolat, amer, etc.) ont été
données à apprendre à des sujets, ceux-ci ont tendance à y introduire des mots qui
n’y étaient pas, mais qui leur sont fortement associés, des « mots leurres », comme
le mot « sucre » ici.
Les sujets âgés introduisent beaucoup plus de mots leurres qu’ils ont cru voir dans
ces listes d’apprentissage, ce qui signe un déḀcit de mémoire de source. On sait que
la mémoire de source dépend fortement des fonctions exécutives.
L’utilisation du test de Stroop permet de classer les individus en « hauts exécutifs » ou en « faibles exécutifs » et de rechercher d’éventuelles interférences entre
cette caractéristique et la mémoire. Butler, et al. [19] ont fait appel au paradigme
DRM dans trois groupes de sujets jeunes, âgés « hauts exécutifs » et âgés « faibles
exécutifs ». Les sujets faiblement exécutifs ont fait le plus grand nombre d’erreurs
de mémoire en rappel, ce qui montre qu’il y a bien un lien entre le déḀcit lié au
vieillissement dans la mémoire épisodique, la mémoire de source notamment, et
les fonctions exécutives. La signature électrophysiologique montre également que
la composante exécutive intervient dans le phénomène de mémoire épisodique dans
ces trois groupes de sujets [7].
Vi e illissement n
orma l et ma lad ie d’ Al zhe imer
L’étude du vieillissement normal aboutit à l’élaboration d’un modèle de référence
permettant de mieux comprendre, par contraste, le vieillissement pathologique. Ces
43
Michel Isingrini
travaux montrent que l’origine des difḀcultés en mémoire épisodique des personnes
âgées est davantage liée à des problèmes attentionnels, de ressources cognitives et,
probablement, à une altération du contrôle exécutif qu’à des troubles de type strictement amnésique comme on peut les observer chez les malades atteints de maladie
d’Alzheimer par exemple.
R é organ isa t ion neur on a le, c om pensa t ion a u c ours
du v ie illissement
Il a été montré que les sujets âgés ont une utilisation plus importante de leurs deux
hémisphères cérébraux que les sujets plus jeunes [20]. Cette utilisation est-elle
fonctionnelle (compensatoire) ou dysfonctionnelle ? Les travaux récents semblent
montrer qu’il y a corrélation entre cette bilatéralisation et la performance mnésique.
Elle serait caractéristique des sujets de haut niveau mnésique. La méthode des potentiels évoqués aboutit à la même observation : les sujets jeunes sont plutôt latéralisés à
gauche, comme les sujets âgés bas exécutifs, alors que les sujets âgés hauts exécutifs
ne sont pas latéralisés et utilisent leurs deux hémisphères cérébraux. Nous avons
calculé un indice de bilatéralisation et celui-ci peut à lui seul expliquer une part
signiḀcative de variance dans la performance mnésique [21] (Ḁg. 3).
µV
(amplitude moyenne)
4
Hémisphère gauche
Hémisphère droit
2
0
Jeunes
Âgés
hauts
exécutifs
Âgés
bas
exécutifs
F igure 3. Niveau exécutif et bilatéralisation (d’après Angel et al. [21]).
La corrélation entre la bilatéralisation et la performance mnésique peut être observée en PE.
44
Le vieillissement de la mémoire
Co nc lus ion
Le vieillissement de la mémoire est un phénomène hétérogène qui porte principalement sur la mémoire épisodique. Il est lié à des variables qui peuvent être caractéristiques des individus ou des situations. Le déclin de la mémoire épisodique est
fortement modulé par le niveau exécutif des sujets et la réorganisation cérébrale
pourrait être compensatoire.
B ibliographie
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46
La mémoire
Memory
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
V ieillissement de la mémoire et imagerie
cérébrale
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette,
Fausto Viader, Francis Eustache
Les études d’imagerie cérébrale ont largement contribué à la compréhension du fonctionnement de la mémoire humaine et de son évolution au cours du vieillissement
normal. Ce chapitre s’intéresse plus particulièrement à deux sortes de mémoires,
l’une sensible aux effets de l’âge, la mémoire épisodique, et l’autre relativement
préservée au cours du vieillissement normal, la mémoire procédurale. Le contraste
entre vieillissement normal et vieillissement pathologique, plus précisément la maladie d’Alzheimer, sera souligné à plusieurs reprises.
N eur oima ger ie et hy
v ie illissement cérébra
pothèse «
l
fr ont a le » du
Les études d’imagerie morphologique ont montré un déclin linéaire du volume global
de la substance grise au cours du vieillissement normal, alors que celui de la substance blanche est globalement maintenu [1]. Au-delà de cette modiḀcation globale,
il est du plus grand intérêt d’étudier les évolutions respectives des différentes structures cérébrales et de rechercher celles qui sont les plus sensibles aux effets de l’âge.
Plusieurs études s’appuyant sur la méthode dite des régions d’intérêt nous apportent
des éléments d’information. En premier lieu, elles montrent toujours un déclin
linéaire du volume du cortex frontal [2]. Cette observation concorde avec l’hypothèse
« frontale » selon laquelle les fonctions atteintes au cours du vieillissement (fonctions exécutives, mémoire épisodique) dépendent du cortex préfrontal, tandis que
celles qui dépendent de structures plus postérieures (mémoire sémantique, mémoire
perceptive, mémoire procédurale...) seraient mieux préservées. Nous citerons pour
exemple l’étude transversale et longitudinale menée par Kennedy, et al. [3] dans
laquelle les modiḀcations du volume cérébral de sujets sains ont été évaluées deux
fois, à 5 ans d’intervalle. En accord avec l’hypothèse frontale, ce travail a montré un
net déclin du cortex frontal alors que d’autres structures, comme le cortex entorhinal,
résistaient très bien aux effets de l’âge. D’autres études utilisent la méthode dite de
morphométrie voxel par voxel (voxel-based morphometry ou VBM), dans laquelle
47
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
un logiciel d’analyse d’images s’intéresse à l’ensemble du cerveau de façon automatique, sans qu’il soit nécessaire de délimiter des régions d’intérêt. Elles montrent
également une atteinte préférentielle du cortex préfrontal [4].
L’atteinte cérébrale au cours du vieillissement est à la fois morphologique et fonctionnelle. Les études de neuroimagerie fonctionnelle montrent en effet une diminution globale du métabolisme cérébral au cours du vieillissement normal [5]. Et,
là encore, l’étude du métabolisme des différentes régions du cerveau révèle que ce
déclin est particulièrement net au niveau des régions frontales [6].
É tudes m or ph olog iq ues du
de l’h ippocam pe
v ie illissement
Les résultats des études portant sur l’évolution de l’hippocampe paraissent contradictoires. Certaines, comme l’étude de Kennedy, et al. [3] évoquée ci-dessus,
montrent un déclin du volume hippocampique au cours du vieillissement normal.
Cependant, les résultats de nombreuses autres études montrent, à l’inverse, un
maintien de ce volume [7]. Ce contraste soulève des questions. Il a été suggéré
que, si le cortex frontal montre un déclin linéaire au cours du vieillissement, le
déclin de la substance grise de l’hippocampe serait non linéaire et ne débuterait
qu’à partir de 70 ans [8].
Nous nous sommes intéressés à cette question. Dans cette perspective, nous avons
étudié le vieillissement normal de l’ensemble des régions cérébrales, pour mettre en
évidence non seulement les régions les plus atteintes, mais aussi les mieux préservées.
Ce travail a allié l’imagerie par résonance magnétique(IRM) et la tomographie par
émission de positons (TEP) de façon à procéder à une analyse à la fois morphologique et fonctionnelle du vieillissement du cerveau. En accord avec les données de la
littérature scientiḀque, l’étude morphologique par IRM a montré que le cortex frontal était touché en priorité mais que l’atteinte concernait également le cortex pariétal.
Elle a en outre montré l’existence d’une atteinte de l’hippocampe, mais celle-ci était
limitée à sa seule partie postérieure, alors que sa partie antérieure restait préservée
[9]. Les parties postérieure et antérieure de l’hippocampe suivent donc une évolution
opposée au cours du vieillissement, et cette observation pourrait expliquer les divergences relevées dans la littérature médicale.
Sur le plan fonctionnel, notre travail a également montré que l’hippocampe est
l’une des régions les mieux préservées au cours du vieillissement normal, ainsi que
le cortex cingulaire postérieur. À l’inverse, cette dernière région est prioritairement
atteinte dans la maladie d’Alzheimer et ce contraste très net entre vieillissement
normal et maladie d’Alzheimer montre bien que ces deux situations sont radicalement différentes [10].
On peut également rappeler que si l’étude morphologique a montré un respect de
la partie antérieure de l’hippocampe et une altération de sa partie postérieure dans
48
Vieillissement de la mémoire et imagerie cérébrale
le vieillissement normal, c’est la partie antérieure de l’hippocampe qui est la plus
touchée dans la maladie d’Alzheimer [11]. EnḀn, l’étude des sous-champs hippocampiques montre que le champ CA1 est la sous-région la plus touchée dans la
maladie d’Alzheimer, alors que dans le vieillissement normal, il évolue de la même
façon que l’ensemble de l’hippocampe, tandis que le subiculum est la partie de l’hippocampe la plus sensible aux effets de l’âge.
Selon le modèle HIPER (HIPpocampal Encoding/Retrieval) proposé par Lepage,
et al. [12], la partie antérieure de l’hippocampe serait préférentiellement impliquée
dans l’encodage en mémoire épisodique et la partie postérieure dans la récupération. Sachant que le vieillissement normal touche plus volontiers les processus de
récupération que ceux d’encodage, la mise en évidence d’une atteinte de la partie
postérieure de l’hippocampe dans le vieillissement normal est parfaitement cohérente avec ce modèle.
Liens entre neur
oima ger ie f onct ionne lle et c
ogn it ion
D’autres rapprochements entre les données fonctionnelles cérébrales et les données
cognitives ont pu être établis grâce à l’utilisation de la méthode dite des corrélations cognitivo-métaboliques. Celle-ci consiste à établir des corrélations entre des
scores cognitifs et des valeurs du métabolisme cérébral du glucose au repos, et à
identiḀer ainsi les régions cérébrales dont le dysfonctionnement peut expliquer
le déclin cognitif observé. Appliquée à l’étude du vieillissement normal dans une
population de sujets normaux âgés et jeunes, cette méthode montre systématiquement l’implication du cortex frontal. Nous avons mené trois études de ce type,
faisant appel à trois tests de mémoire épisodique différents (un test de rappel d’histoire, l’apprentissage d’une liste de mots et une tâche de mémoire prospective),
appliqués à trois populations distinctes de sujets. Conformément à l’hypothèse
frontale, le dysfonctionnement du cortex frontal est apparu dans ces trois études
comme le responsable du déclin de la mémoire épisodique dans le vieillissement
normal [13].
Une autre approche, dite des activations, consiste à étudier les régions cérébrales
activées lors de la réalisation de la tâche. À partir de plusieurs études réalisées
chez le sujet sain jeune, Tulving, et al. [14] ont proposé, en 1994, le modèle HERA
(Hemispheric Encoding/Retrieval A symmetry) pour rendre compte des données
suivantes : en mémoire épisodique, le cortex préfrontal gauche est préférentiellement impliqué dans les opérations d’encodage alors que le cortex préfrontal droit
l’est dans les opérations de récupération. Chez les sujets âgés, la plupart des études
ont montré que les activations étaient bilatérales, aussi bien lors de l’encodage que
lors de la récupération, et cela a conduit à la proposition d’un nouvel acronyme,
le modèle HAROLD (Hemispheric A symmetry Reduction in OLD adults) [15].
Ce phénomène semble jouer un rôle compensatoire puisqu’il est observé plutôt
49
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
chez les individus qui obtiennent de bonnes performances que chez ceux qui sont
déḀcitaires.
Dans notre laboratoire, nous avons réalisé une étude d’activation pendant l’encodage et pendant la récupération de mots, chez des sujets jeunes [16] et des sujets
âgés [17]. En utilisant la méthode soustractive qui consiste à contraster une tâche
expérimentale (par exemple, encodage de mots lus) et une tâche contrôle (simple
lecture de mots), pour éliminer les activations communes aux deux tâches et qui ne
sont pas l’objet de l’étude, conformément au modèle HERA, nous avons observé,
chez les sujets jeunes comme chez les sujets âgés, une activation préférentiellement gauche pendant l’encodage et une activation frontale droite pendant la récupération (Ḁg. 1).
Sujets jeunes
Sujets âgés
Encodage
Récupération
F igure 1. Neuroimagerie de l’encodage et de la récupération en mémoire épisodique chez les sujets
jeunes [16] et les sujets âgés [17]. (Les auteurs tiennent à remercier Philippe Conejero pour son aide
dans la réalisation de cette Ḁgure.)
L’absence d’activation de l’hippocampe peut paraître surprenante étant donné le
rôle clé de cette structure dans le fonctionnement de la mémoire épisodique, mais
elle est probablement due au fait que les tâches contrôles suscitent également une
activité mnésique, même si elle est involontaire. Une autre approche consiste à
établir des corrélations entre le débit sanguin cérébral mesuré pendant l’encodage
des mots et les scores de mémoire obtenus ultérieurement. Cette méthode permet de
mettre en évidence les régions cérébrales essentielles à une mémorisation efḀcace.
Chez les sujets jeunes, la région hippocampique gauche est clairement cruciale pour
une mémorisation réussie. Chez les sujets âgés, l’hippocampe gauche reste impliqué,
mais la corrélation avec les performances mnésiques est moindre qu’avec le gyrus
frontal inférieur droit. Nous interprétons l’implication du gyrus frontal inférieur
comme un mécanisme compensatoire [17].
50
Vieillissement de la mémoire et imagerie cérébrale
Vi e illissement et mém
oire pr océdura le :
a ppor t de la neur oima ger ie f onct ionne lle
La mémoire procédurale, ou mémoire des habiletés motrices, verbales ou cognitives,
permet d’acquérir des procédures comme conduire une voiture ou faire du vélo. Il est
possible d’étudier la restitution de procédures anciennement acquises ou l’acquisition d’une nouvelle procédure, comme la résolution du problème de la tour de Hanoï
ou de Toronto. Durant cette dernière tâche, les sujets doivent déplacer un ensemble
de palets d’une tige à une autre dans le respect de deux règles simples : ne déplacer
qu’un palet à la fois et ne pas placer un palet sur un autre qui soit plus foncé (Ḁg. 2a).
La résolution de cette tâche est proposée au cours de plusieurs sessions d’apprentissage aḀn de favoriser son automatisation. Une étude comportementale chez les sujets
jeunes nous a montré qu’il fallait un nombre élevé d’essais, environ quarante, pour
parvenir à l’automatisation de la procédure [18]. La mise en place de l’automatisme
cognitif se déroule en trois phases distinctes :
–– une phase cognitive au cours de laquelle le sujet cherche la solution. Cette phase
est coûteuse cognitivement pour le sujet qui fait appel notamment aux fonctions
exécutives et de contrôle de l’attention ;
–– une phase associative, transitoire, au cours de laquelle le sujet a trouvé la solution
mais fait encore des erreurs ;
–– une phase autonome dans laquelle la procédure est complètement automatisée.
Cette phase durant laquelle le sujet est au maximum de ses performances est moins
coûteuse cognitivement (Ḁg. 2b).
Une étude comportementale chez les sujets âgés nous a permis de montrer l’existence d’un ralentissement de la dynamique des trois phases nécessaires à l’automatisation de la résolution de la tour de Toronto [19]. La moindre efḀcacité de la
mémoire épisodique des sujets âgés dans la correction des erreurs d’apprentissage
pourrait être à l’origine de ce ralentissement.
AḀn de mettre en évidence les régions cérébrales impliquées dans ces différentes
phases, nous avons procédé à des études en imagerie cérébrale par TEP H2O15 dans
lesquelles les sujets résolvaient quarante fois le problème de la tour de Toronto alors
que des mesures du débit sanguin cérébral étaient réalisées lors des essais 1 et 3, 10
et 15, et 30 et 35, correspondant respectivement aux phases cognitive, associative et
autonome. Chez les sujets jeunes, les régions cérébrales impliquées étaient différentes au cours de chacune des trois phases [20]. Le cortex frontal bilatéral et le cortex
cingulaire antérieur étaient activés pendant la phase cognitive en lien avec la mise en
œuvre des capacités de raisonnement et les fonctions exécutives du sujet qui cherche
à résoudre le problème. L’activation frontale persistait durant la phase associative,
mais elle était alors unilatérale droite et de moindre importance que durant la phase
cognitive. D’autres régions comme le noyau caudé, connu pour être très impliqué
dans l’apprentissage procédural, s’activaient. Pendant la phase autonome, l’activa51
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
A
Temps (secondes)
B
Phase
cognitive
Phase associative
Phase autonome
F igure 2. Étude de la mémoire procédurale à l’aide de la « tour de Toronto » [18]. a : tour de Toronto ;
b : courbe d’apprentissage. (Les auteurs tiennent à remercier Philippe Conejero pour son aide dans la
réalisation de cette Ḁgure.)
tion frontale s’atténuait encore tout en restant unilatérale, tandis que d’autres régions
s’activaient, en particulier le cortex occipital et le cervelet.
52
Vieillissement de la mémoire et imagerie cérébrale
Chez les sujets âgés, comme précédemment décrit, nous avons observé un ralentissement de la dynamique d’apprentissage procédural. Durant la phase cognitive,
les régions activées étaient identiques chez les sujets jeunes et les sujets âgés [21].
Ces derniers paraissent ainsi rencontrer des difḀcultés qu’ils ne parviennent pas
à compenser en mobilisant des régions cérébrales supplémentaires. En revanche,
durant les phases associative et autonome, certaines régions étaient signiḀcativement
plus actives chez les sujets âgés que chez les jeunes, en particulier au niveau frontal
(Ḁg. 3). Par ailleurs, l’activation frontale était bilatérale chez les sujets âgés alors
qu’elle était unilatérale chez les sujets jeunes. Cette activation prolongée des régions
frontales, connues pour être impliquées dans les processus cognitifs contrôlés, va
dans le sens d’un retard de l’automatisation de la procédure cognitive chez les sujets
âgés, en accord avec nos données comportementales.
Le maintien des activations frontales bilatérales chez les sujets âgés peut être interprété comme un mécanisme partiellement compensatoire tel que décrit par le modèle
HAROLD (voir supra) [15]. Le recrutement tardif des régions frontales permettrait
aux sujets âgés de continuer à progresser dans la tâche sans que cela leur permette
d’être au même niveau d’automatisation que les sujets jeunes. À notre connaissance,
Phase cognitive
Phase associative
Phase autonome
F igure 3. Comparaison des débits sanguins cérébraux (TEP H2O15) au cours des trois phases de l’apprentissage procédural chez les sujets jeunes par rapport aux sujets âgés. Les zones foncées représentent les régions plus actives chez les sujets âgés que chez les jeunes (voir texte) [21]. (Les auteurs
tiennent à remercier Philippe Conejero pour son aide dans la réalisation de cette Ḁgure.)
53
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
il s’agit de la première étude qui montre que le modèle HAROLD, initialement décrit
dans le domaine de la mémoire épisodique, puis dans d’autres domaines, comme la
mémoire sémantique et la mémoire de travail, est applicable également au domaine
de la mémoire procédurale.
Un second type de compensation a plus récemment été formalisé dans un modèle
baptisé PASA (posterior-anterior shift in aging). Selon ce modèle, il existe chez le
sujet âgé une diminution des activations occipitales et une augmentation des activations frontales, donc un déplacement (shift) postérieur-antérieur compensatoire,
impliqué dans plusieurs processus [22]. Notre travail a effectivement retrouvé une
telle activation frontale plus importante chez le sujet âgé.
Co nc lus ion
Ce chapitre avait l’ambition de souligner l’importance de l’apport de l’imagerie
dans notre compréhension du vieillissement normal cognitif et cérébral. L’imagerie
cérébrale renforce notamment l’hypothèse frontale, mais cette dernière reste toutefois insufḀsante car d’autres structures, comme le cortex pariétal ou l’hippocampe,
semblent également touchées au cours du vieillissement normal. Le cortex frontal est
à la source du déclin, mais également de mécanismes compensatoires, et nous avons
besoin d’études plus poussées pour mieux distinguer les structures impliquées dans
l’un et l’autre de ces phénomènes.
Il faut également relever une évolution dans notre approche du vieillissement
normal : si les chercheurs s’intéressent toujours aux mécanismes du déclin, ils se
tournent de plus en plus vers l’étude des processus compensatoires, des ­mécanismes
préservés, ce qui est indéniablement une approche plus positive du vieillissement.
Comme l’ont judicieusement souligné Park et Reuter-Lorenz [23], « ce qui est intrigant pour les chercheurs actuellement, ce n’est pas tellement de comprendre le déclin
cognitif lié à l’âge mais plutôt comment les sujets âgés maintiennent un si haut niveau
de fonctionnement cognitif malgré de réelles altérations sur le plan cérébral ».
EnḀn, il faut rappeler que les structures les plus touchées dans la maladie d’Alzheimer sont celles qui sont les mieux préservées dans le vieillissement normal. Le
message est clair : les deux processus sont radicalement différents.
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La mémoire
Memory
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L’amnésie développementale
Bernard Laurent
S av oir sans se s
ouven ir
Un enfant de 12 ans revient de l’école en sachant dessiner la forme de l’Italie qui lui
a été enseignée ce jour-là, mais il est incapable de dire qui a fait le cours et même
s’il a eu cours. C’est l’histoire de P.C., un enfant qui acquiert des connaissances sans
rien retenir de la situation de l’apprentissage. Ce cas extrêmement intéressant pose
la question des rapports entre la mémoire sémantique et la mémoire épisodique et
nous interroge sur la possibilité de constituer un stock culturel en l’absence d’une
mémoire événementielle.
Les relations entre mémoire sémantique et mémoire épisodique sont complexes.
Dans le modèle de Tulving, indépendant et hiérarchique, la première doit pouvoir
fonctionner indépendamment de la seconde. Classiquement, il est admis qu’il y a
sémantisation d’une information épisodique répétée. Une nouvelle information
reçue un jour donné peut être revécue plus tard avec le rappel de la source de l’information, du contexte visuel et du contexte temporel. Ce voyage dans le temps va
aider à consolider l’information qui, progressivement, va pouvoir devenir autonome,
réaccessible spontanément, sans qu’il y ait besoin de refaire vivre le contexte visuel
et temporel de l’acquisition de cette information.
Fo nct ionnement h
ippocam piq ue et mém
oire
Le modèle classique du fonctionnement hippocampique est issu des travaux consacrés au cas H.M. En 1953, alors qu’il était âgé de 23 ans, H.M. a été traité pour une
épilepsie pharmacorésistante par l’ablation de ses deux hippocampes. Durant les
quarante années qui ont suivi, H.M. n’a plus disposé de ses capacités d’apprentissage explicite et n’a rien appris, ou très peu de chose. Les mémoires de travail et
implicite, non déclaratives, sont en revanche restées intactes. Le rappel à court terme
restait possible, mais il n’existait aucune consolidation [1]. Ce proḀl allait dans le
sens d’une impossibilité d’acquisition de nouveaux souvenirs épisodiques ou de
concepts sémantiques sans intervention de l’hippocampe. Pendant longtemps, aucun
travail n’a pu montrer qu’H.M. était capable d’acquérir de nouvelles connaissances
56
L’amnésie développementale
sémantiques comme les noms de personnages célèbres ou des mots apparus récemment dans le vocabulaire. Le modèle de fonctionnement hippocampique est donc le
suivant : la mémoire déclarative est bloquée en l’absence d’hippocampe.
L’étude du cas K.C. présentée en 2005 par Rosenbaum [2] a reposé la question
du fonctionnement hippocampique. Ce patient, qui présente des lésions anoxiques
multiples consécutives à un accident de la route, souffre d’une amnésie épisodique massive mais reste capable d’acquisitions sémantiques : il peut, notamment,
­apprendre de nouveaux mots de la langue et savoir qu’il a engrangé ce nouveau
matériel linguistique.
L’acquisition de nouvelles connaissances sémantiques dans l’amnésie d’origine
hippocampique demeure cependant l’objet de débats : si on peut observer un apprentissage de connaissances sémantiques chez des sujets avec lésion bilatérale du lobe
temporal, les connaissances acquises le sont lentement, elles sont moins nombreuses
et moins ἀexibles que celle des sujets indemnes de lésion. La contribution du groupe
de Vargha-Khadem [3] a été déterminante dans notre compréhension du rôle de
l’hippocampe dans l’acquisition de mémoires déclaratives sémantique et épisodique.
Ces auteurs ont en effet décrit cinq enfants porteurs de lésions anoxiques périnatales,
avec amnésie épisodique massive, qui conservaient une capacité normale d’apprentissage culturel. Le fait était exemplaire car, sur ces cinq enfants, au moins un a eu
une scolarité normale. Comment peut-on acquérir un stock culturel avec une atrophie bilatérale des hippocampes qui les rend très probablement non fonctionnels ?
Ces travaux ont changé la conception qu’on avait de l’hippocampe en montrant
qu’une amnésie épisodique sévère n’interdit pas l’apprentissage culturel.
C as de
l’enf ant P .C .
L’enfant P.C. a été présenté à notre service par sa mère, rééducatrice au CHU de SaintÉtienne, parce qu’elle le trouvait étonnamment « dans la lune ». Cette « distraction »
a été attribuée à un stress de la naissance : une rupture diaphragmatique a été responsable d’une anoxie très transitoire ; il a été opéré mais, au sixième jour, une rupture
de sa chirurgie a entraîné une anoxie de 6 minutes. La récupération ultérieure a été
qualiḀée de « miraculeuse » avec un développement normal, y compris sur le plan
scolaire. La mère le trouvait cependant très distrait. Par exemple, comme il adore le
foot, sa mère qui voulait le stimuler dans l’apprentissage de ses leçons lui a promis
en récompense de bons résultats scolaires un billet pour le derby Lyon-Saint-Étienne
qui est l’événement footballistique majeur dans sa région. P.C. se souvenait très bien
de cette promesse qui lui avait été répétée mais, le lendemain du match, il était incapable de savoir s’il l’avait vu ou non. Sa mère avait également remarqué qu’il devait
beaucoup répéter ses leçons pour les apprendre et qu’il ne tirait aucun bénéḀce d’une
révision le matin même d’une interrogation. Seul comptait le nombre de répétitions
antérieures.
57
Bernard Laurent
Pourtant, malgré ses difḀcultésd’apprentissage, son stock de connaissances sémantiques était normal et il n’avait aucun retard scolaire.
B ilan neuropsychologique
L’épreuve de Gröber et Buschke adaptée aux enfants comporte l’apprentissage d’une
liste de 16 mots avec contrôle de l’encodage sémantique des mots. Chez P.C., ce test
a mis en évidence des difḀcultés d’apprentissage et de consolidation des mots. Il
avait en revanche une bonne reconnaissance en choix multiple. Le rappel de la Ḁgure
complexe de Rey (qui étudie la mémoire épisodique visuo-spatiale) après un délai de
rétention de 5 minutes était également très perturbé.
Sa mémoire sémantique évaluée par les tests de langage, de similitudes, de lecture,
d’écriture, de ἀuence, d’antonymes… était normale, ses connaissances sémantiques
au pyramids palm tree test également.
Ses connaissances dans le domaine footballistique étaient parfaites !
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) était normale (Ḁg. 1) et tout au plus
peut-on discuter d’une petite atrophie du côté de l’hippocampe gauche alors que
F igure 1. L’IRM était normale tandis que la PET-FDG montrait un hypométabolisme très important au
niveau hippocampique.
Le résultat attendu au niveau cortical est le noir et toute la zone hypométabolique apparaît en blanc
(lobe temporal gauche externe et interne, lobe temporal interne droit).
58
L’amnésie développementale
l’hippocampe droit paraît normal. En revanche, la PET-FDG (positron emission tomography with 18 F-ἀuorodeoxyglucose) montrait un hypométabolisme très important
au niveau hippocampique et débordant sur la région temporale externe gauche et sur
le pôle temporal gauche. Le reste du cortex était normal.
É tude de la mémoire épisodique
L’évaluation des différentes composantes de la mémoire épisodique, soit le temps,
l’espace et le fait, a été effectuée à l’aide du test de Picard [4] (Ḁg. 2). Ce test, destiné
aux enfants, consiste à réaliser neuf actions faisant intervenir les critères temps et
espace et un objet à manipuler. Par exemple, le scénario suivant va être proposé
à l’enfant : après le petit-déjeuner (contexte temporel), tu dois réparer avec de la
colle un vase qui s’est cassé (l’action) dans la salle à manger (contexte spatial). Il
peut ensuite être procédé à un rappel du contexte temporel et spatial et de l’objet de
l’action. Le test a mis en évidence un déḀcit massif dans les trois composantes et les
difḀcultés de P.C. étaient encore plus prononcées pour la composante temporelle du
souvenir. Les performances de P.C. étaient cependant normales à l’épreuve de reconnaissance visuelle du DMS-48 [5].
F igure 2. Le test de Picard destiné aux enfants évalue la mémoire épisodique. Il consiste à réaliser
9 actions faisant intervenir les critères temps et espace et un objet à manipuler. Reproduit de Barbeau,
et al. [4].
59
Bernard Laurent
Ces résultats posent la question de la chronoesthésie : le déḀcit de mémoire épisodique entrave clairement la perception et la projection dans le temps de l’enfant qui
se trouve ainsi très déḀcitaire sur les faits, l’espace et le temps. En revanche, chez
P.C., la reconnaissance était bonne, sauf en ce qui concerne la composante temporelle. Cette capacité de reconnaissance explique vraisemblablement sa possibilité
d’acquisition nouvelle et son autonomie.
Les réponses au test de Picard ont révélé un déḀcit massif dans ses trois composantes, les difḀcultés de P.C. étant particulièrement prononcées pour la composante
temporelle du souvenir (Ḁg. 3).
Rappel spontané
Rappel indicé
Pierre
Pierre
Témoins
Témoins
Reconnaissance
Pierre
Témoins
F igure 3. Mémoire épisodique : test de la maison.
É tude de la mémoire autobiographique
Lorsque nous nous sommes intéressés à la mémoire autobiographique de P.C., nous
avons retrouvé une dichotomie entre un self « conceptuel » d’une part et un self
« administratif » d’autre part. Elle a été étudiée à l’aide de deux tests initialement
destinés à l’adulte et adaptés à l’enfant (l’autobiographical memory interview [AMI]
de Kopelman et le test des mots indices de Robinson).
P.C. rapportait bien les éléments de sa biographie qui lui avaient été répétés (sémantique personnelle) mais, à l’inverse, il n’avait pratiquement aucun souvenir épisodique. Par conséquent, lorsqu’il est arrivé dans une nouvelle école, il a été gêné pendant
deux ou trois jours puis a mémorisé parfaitement les noms de ses professeurs et celui
60
L’amnésie développementale
de l’école, la façon de s’y rendre… Il avait un petit décalage par rapport aux autres
élèves, mais personne ne s’est plus rendu compte de rien au bout de huit jours.
Pour ce qui concerne les faits épisodiques, cette mémoire reviviscente, les résultats
de P.C. étaient en revanche catastrophiques par rapport à ceux d’enfants du même
âge. Il était incapable de reconstituer un événement dans son entité temporelle,
spatiale, émotionnelle, comme on peut raconter une chute dans la cour d’école ou
une punition donnée par un maître.
Lors du test de Robinson, un mot est proposé au sujet qui doit générer un souvenir
à partir de ce mot. Lorsque la psychologue a proposé le mot « accident », P.C. a fait
le récit suivant : « Je sautais sur un lit. Je suis tombé et je me suis fait une entorse à la
cheville. Après, je n’ai pas pu faire de sport. C’était des lits doubles. » Il a rapporté
des informations qui lui ont été répétées (j’ai eu une entorse) ou des événements
d’une durée sufḀsante pour être mémorisés (je n’ai pas pu faire de sport). Il a été en
revanche incapable de décrire précisément la phénoménologie de l’accident.
C omment répond-il ? Q uelle est sa notion de temps ?
Avec leur répétition, P.C. stocke des connaissances nouvelles assez rapidement, mais
de façon Ḁgée. Il répond aux questions de façon plausible sémantiquement. D’une
certaine façon, il est victime de ses connaissances générales. Si on lui demande s’il a
gagné contre telle équipe de football, il donne la réponse la plus probable et répondra
par exemple « on a gagné » si l’équipe en question est habituellement moins bonne
que la sienne. La notion même de temps est perturbée, il n’existe plus et n’a même
jamais existé. Son temps est un temps Ḁgé, un temps d’agenda (le mercredi, je joue
au foot). Il a une forme de mémoire prospective, mais celle-ci est également Ḁgée
(cette année, je vais Ḁnir ma troisième, plus tard je serai entraîneur de foot), non
modiḀable au Ḁl des évolutions du contexte.
Quelles sont les répercussions d’un tel déḀcit sur la méta-mémoire (ou mémoire
de la mémoire, caractérisée par le souvenir des variations de celle-ci) ? P.C. a une
méta-mémoire sémantique parfaite et peut, par exemple, répondre correctement à la
question : « Sais-tu quelle est la capitale de l’Italie ? » En revanche, sa méta-mémoire
épisodique est très déḀcitaire et une question comme : « Est-ce que tu sais ce qui
s’est passé à l’anniversaire de ta petite sœur il y a huit jours ? » le met dans un ἀou
complet.
La conscience autonoétique donne la possibilité à l’individu de prendre conscience
de sa propre identité dans un temps subjectif, le self, qui s’étend du passé au futur et
lui permet une impression subjective du souvenir. Comment peut-on se construire un
« self » avec un tel déḀcit épisodique et une connaissance de soi aussi « sémantisée »
et peu adaptative ?
Le self « conceptuel » de P.C. est basé sur une mémoire autobiographique sémantique (identité, données administratives, adresse…) bien conservée et sur un self
61
Bernard Laurent
« épisodique » (histoire personnelle, ἀux des événements) très déḀcitaire. Sans les
modiḀcations permanentes qu’imprime le self « épisodique » sur son identité, cet
enfant a une perception assez rigide de lui-même, un peu idéalisée, en dehors des
difḀcultés de la vie sociale et affective. Il se raconte d’une façon extrêmement Ḁgée.
Il ne se sent pas différent des autres, mais il est un peu anxieux. Très souvent, il
demande s’il a juste ou faux lorsqu’il répond à une question sur les événements
récents.
C e qui fonctionne normalement ou mieux…
Nous nous sommes intéressés à ce qui fonctionne de façon normale, voire supérieure
à la normale, chez P.C. Ses résultats sont nettement supérieurs à ceux des témoins
T ableau 1. Étude des fonctions exécutives de P.C. : tout se passe comme si le patient avait développé de
façon supranormale et compensatoire ses fonctions exécutives et sa mémoire de travail.
É valuation des fonctions exécutives
Tour de Londres
Wisconsin card sorting test
(version Milner)
Nombre de modèles réussis
au 1er essai
10 (6,3 ± 1,6)
Nombre total d’essais
14 (22 ± 5,3)
Temps de planiḀcation
3,5 (4,5 ± 1,7)
Temps d’exécution
4 (4,8 ± 1,1)
Nombre total d’erreurs
8 (21,6 ± 16,7)
Réponses persévératives
1 (13 ± 9,1)
Erreurs persévératives
0 (10,4 ± 8)
Nombre de catégories complétées
6 (5,6 ± 1)
Échec de maintien
0 (0,8 ± 4,9)
Nombre d’essais pour la 1 catégorie
ère
10 (12,4 ± 4,7)
É valuation de la mémoire de travail
Subtests de la WISC 4
Épreuve de mise à jour
(n – back)
Empan de chiffres envers
7
Séquence lettres/chiffres
13
N–2
9 (8 ± 1,13)
N–3
9 (3,83 ± 1,1,95)
TMT Stroop : Nx
Cubes WAIS : 9
Flèches NEPSY : 9/19
Mémoire de travail indic IMT WISC 4 : 124 (95ème percentile)
62
L’amnésie développementale
aux tests d’évaluation des fonctions exécutives (tour de Londres) et de sa mémoire
de travail (Wisconsin card sorting test) (tableau 1). Tout se passe comme s’il avait
bénéḀcié d’un développement compensatoire extraordinaire de ces deux fonctions.
Le DMS-48 [5] est un test de reconnaissance visuelle évaluant le rôle de la familiarité. Il consiste en l’apprentissage incident d’une série de 48 images. Après un délai
de 3 minutes puis de 1 heure, l’examinateur montre au sujet une paire d’images
constituée d’une des images préalablement vues accompagnées d’un distracteur dans
trois conditions différentes (unique, appariée et abstraite). P.C. réussissait toujours le
test 8 jours après l’apprentissage, mais seule la familiarité intervenait, sans qu’il ait
été capable de préciser si les objets avaient été présentés sur un ordinateur ou sur du
papier, qui les lui avait présentés, dans quelle pièce, etc. La réponse était exacte mais
fondée sur la familiarité uniquement.
c onc lus ion
Ces patients porteurs de lésions de l’hippocampe sont tout à fait fascinants.
Comprendre leur déḀcit neuropsychologique est aussi comprendre une partie de la
mémoire et enrichir les modèles. Ils conḀrment notamment la possibilité d’acquisition d’informations indépendamment de la mémoire épisodique.
B ibliographie
1
2
3
4
5
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normalisation d’une nouvelle épreuve en choix forcé (DMS-48) et utilité en neuropsychologie
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63
La mémoire
Memory
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U n ou des syndromes amnésiques ?
Emmanuel J. Barbeau
La mémoire déclarative (ou explicite) désigne l’ensemble des informations qu’un
individu peut retrouver en mémoire consciemment et qu’il peut exprimer en général
par le langage. Elle est constituée de cet ensemble de connaissances à très long terme
que l’on acquiert tout au long de la vie ; elle porte sur les connaissances générales
sur le monde, par exemple la connaissance des monuments célèbres, et sur ce qui
concerne les événements personnellement vécus. L’identiḀcationde la mémoire déclarative comme ensemble fonctionnel relativement indépendant des autres systèmes
mnésiques que sont la mémoire procédurale, la mémoire des représentations perceptives et la mémoire de travail, aura été l’une des grandes avancées des années
1980-1990.
Mo dè les de
la mém oire déc
lara t ive
La mémoire déclarative dépend des structures temporales internes. La question qui
sera envisagée au cours de cette présentation est la suivante : est-ce que la mémoire
déclarative peut être elle-même subdivisée en différents types de mémoires ? L’une
des raisons majeures pour laquelle se pose cette question est que les structures temporales internes sont constituées de différentes régions (hippocampe, cortex périrhinal,
cortex entorhinal et cortex parahippocampique) et qu’on peut, par conséquent,
­émettre l’hypothèse que celles-ci pourraient supporter différents types de mémoires
au sein même de la mémoire déclarative.
On peut rappeler à ce propos que deux grands types de modèles de mémoire déclarative s’affrontent. Le modèle unitaire, essentiellement élaboré par Squire [1], considère que la mémoire déclarative ne peut pas être dissociée en différents types de
mémoires et qu’elle dépend dans son intégralité des structures temporales internes.
Il est étayé par de nombreuses et solides données expérimentales. Les auteurs qui
adhèrent à ce modèle défendent l’idée selon laquelle le syndrome amnésique résultant de lésions temporales internes est fonction de la taille des lésions plus que de
leur site. C’est l’effet size not site.
Le modèle unitaire s’oppose aux modèles modulaires. Ces derniers sont essentiellement anatomo-fonctionnels, ce qui signiḀe qu’à une structure donnée est attribué
un type de mémoire particulier, bien qu’il faille évidemment prendre des précautions
64
Un ou des syndromes amnésiques ?
pour ne pas tomber dans une attitude néophrénologiste. Par exemple, la mémoire
contextualisée, ou mémoire épisodique, dépendrait beaucoup de l’hippocampe. La
mémoire décontextualisée, qui regroupe la mémoire sémantique et le sentiment de
familiarité, dépendrait, elle, du cortex périrhinal et des structures sous-hippocampiques antérieures. Selon cette perspective, le trouble amnésique résultant de lésions
temporales internes est fonction du site des lésions plus que de leur taille. C’est
l’effet site not size. Plusieurs auteurs comme Tulving, Mishkin, Aggleton et Brown,
proposent des modèles modulaires qui, s’ils sont différents, convergent dans les
grandes lignes sur les quelques principes que nous venons de rappeler (Ḁg. 1).
Modèle unitaire
Modèle modulaire
Mémoire
contextualisée
Mémoire
déclarative
Hippocampe
Structures temporales internes
Mémoire
sémantique
Mémoire
épisodique
Mémoire
décontextualisée
Cortex périrhinal
Site not size
Mémoire
spatiale
Cortex
parahippocampique
Site not size
F igure 1. Modèles unitaire et modulaire de la mémoire déclarative.
Nous allons envisager ici trois cas de patients dont les proḀls viennent apporter
des arguments en faveur des modèles modulaires. L’étude de ces cas s’appuie sur des
tâches de mémoire de reconnaissance. Ces épreuves consistent à présenter au patient
une série de stimuli, des images ou des mots puis, après un délai variable, à représenter chacun des stimuli simultanément à un distracteur, le patient devant désigner les
images qu’il a déjà vues.
C as de
F .R .G .
Avant d’aborder ce premier cas, nous devons revenir à H.M. qui est, en quelque
sorte, le « patient étalon » dans la littérature médicale. À la suite d’une résection
temporale interne bilatérale, ce patient a présenté un énorme syndrome amnésique
65
Emmanuel J. Barbeau
qui a été étudié à partir de la Ḁn des années 1950 [2]. La patiente F.R.G. a, quant
à elle, souffert d’une encéphalite herpétique à l’âge de 44 ans. Son IRM cérébrale
montrait une lésion massive des structures temporales internes gauches qui ont été
entièrement détruites dans tout l’axe antéro-postérieur. Au niveau de l’hémisphère
droit, il y avait disparition complète de l’amygdale et de l’hippocampe, mais préservation des structures sous-hippocampiques antérieures et, en particulier, du cortex
périrhinal (Ḁg. 2).
Cette patiente souffrait d’un énorme syndrome amnésique. Elle était désorientée dans le temps et dans l’espace, oubliait à mesure et, ayant perdu son autonomie, avait dû abandonner son travail. Selon les modèles modulaires, elle aurait
dû obtenir de bons résultats à des épreuves de mémoire dépendant du contexte
périrhinal et, notamment, réussir à des tâches de mémoire de reconnaissance qui
F igure 2. Comparaison des IRM cérébrales des patients H.M. et F.R.G. et d’un témoin. Au niveau
de l’hémisphère droit, l’IRM de F.R.G. montre une disparition complète de l’amygdale et de l’hippocampe, mais la préservation des structures sous-hippocampiques antérieures et, en particulier, du
cortex périrhinal. Reproduit de Corkin, et al. [2].
66
Un ou des syndromes amnésiques ?
s’appuient sur un sentiment de familiarité et n’imposent donc pas de faire appel à
la recollection.
Nous avons proposé à F.R.G. 18 tâches de mémoire de reconnaissance visuelle
faisant appel à différents types de stimuli et de paradigmes. Les résultats aux épreuves
étaient exprimés en Z-score, soit en nombre d’écarts types par rapport à la moyenne
des sujets contrôles, un Z-score égal à zéro indiquant une performance strictement
égale à celle de ces derniers. Par convention, on considère que tout Z-score inférieur
à – 2 écarts types signe une performance pathologique. F.R.G. a obtenu des performances dans la norme à 14 des 18 tâches de mémoire de reconnaissance visuelle et la
moyenne de ses Z-scores aux 18 tâches était égale à – 0,8. Ses performances étaient
donc tout à fait dans la moyenne des sujets contrôles. Sa mémoire de reconnaissance
visuelle à très long terme (1 semaine) était préservée, ce qui est une des caractéristiques de la mémoire déclarative [3].
Nous avons voulu vériḀer si ces bonnes performances n’étaient pas liées à la facilité des tâches. F.R.G. pourrait en effet ne réussir que les tâches les plus faciles et
échouer aux tâches les plus difḀciles. Nous avons calculé un indice de difḀculté
de chacune des 18 tâches et établi la corrélation entre la performance exprimée en
Z-score à chacune de ces tâches et son indice de difḀculté. F.R.G. tendait à mieux
réussir que les sujets contrôles les tâches les plus difḀciles.
Par conséquent, cette patiente qui présentait des lésions hippocampiques ­sévères
était atteinte d’un syndrome amnésique associé grave, mais ses performances à
des tâches de mémoire de reconnaissance qui dépendent du cortex périrhinal et de
la mémoire décontextualisée étaient préservées. Le cas H.M. ne présentait pas de
dissociation car l’ensemble de ses structures temporales internes étaient lésées. Le
cas de F.R.G. apporte au contraire, clairement, des arguments en faveur des modèles
modulaires.
cas de
M .S .
La démonstration permise par le cas F.R.G. serait encore plus convaincante si l’on
pouvait retrouver la dissociation inverse et décrire des patients avec des lésions soushippocampiques antérieures mais avec préservation de l’hippocampe. Nous pensons
avoir décrit des patients correspondant à un tel proḀl.
M.S. est un patient venu consulter à l’âge de 83 ans. Il se plaignait de troubles de la
mémoire comme l’oubli des annonces au bridge, de quelques rendez-vous… Assez
rapidement, nous avons posé le diagnostic d’amnésie pure progressive [4]. Il s’agit
probablement d’un variant atypique de maladie d’Alzheimer qui se caractérise par
des troubles de la mémoire restant très longtemps isolés avant d’évoluer vers une
démence [5].
Le patient a été évalué à l’aide du test TEMPau qui permet d’évaluer la mémoire
autobiographique [6]. Dans cet examen, les sujets sont questionnés sur cinq pério67
Emmanuel J. Barbeau
des différentes de leur existence (0-17, 18-30, 32-77, 78-82 ans et l’année passée)
pour tenter d’évaluer le stock d’épisodes qu’ils peuvent rappeler pour chacun de
ces périodes. M.S. ne présentait aucun trouble de la mémoire autobiographique, en
particulier pour les dernières années, après la date présumée de début de la maladie.
Il a également été évalué sur tout un ensemble de tâches de mémoire spatiale et les
tests ont montré que la mémoire spatiale antérograde était également préservée. Par
conséquent, ce patient qui consultait pour des troubles de la mémoire ne présentait
aucun des troubles habituels des patients amnésiques.
Onze tâches de mémoire de reconnaissance avec stimuli verbaux et visuels lui
furent alors proposées. Les performances de M.S. étaient effondrées. Contrairement
à F.R.G., plus la tâche était difḀcile, plus la performance était mauvaise. M.S. présentait bien une atteinte de sa capacité à reconnaître des stimuli, aussi bien visuels que
verbaux [4].
L’imagerie était peu contributive car elle montrait une atrophie assez généralisée, y
compris des structures temporales internes, sans mettre de dissociations en évidence.
Nous disposons d’arguments pour avancer que la mémoire contextualisée et l’hippocampe étaient préservés puisque M.S. réussissait parfaitement les tâches de mémoire
autobiographique et de mémoire spatiale. Il échouait en revanche à toutes les tâches
de mémoire de reconnaissance, suggérant une atteinte des structures sous-hippocampiques bilatérales. Cela pose une question : comment peut-on avoir une mémoire
autobiographique et une mémoire spatiale entièrement préservées alors que, si
nos hypothèses sont vraies, l’une des voies afférentes majeures de l’hippocampe
est lésée ? Nous avons alors proposé l’hypothèse qu’il existerait des connexions
néocorticales directes vers l’hippocampe qui pourraient venir compenser un déḀcit
d’informations parvenant à l’hippocampe. De telles connexions ont été décrites chez
l’animal, notamment du cortex pariétal et du lobe frontal vers l’hippocampe.
cas de J
.M .G .
Le patient J.M.G. présente des similarités avec M.S., tout en étant probablement plus
démonstratif. Il nous a été adressé quelques années plus tard. Ses lésions cérébrales
à l’IRM étaient massives à gauche et emportaient quasiment tout le lobe temporal.
Elles étaient également importantes à droite et, dans tous les cas, bien largement
supérieures à celles de H.M. Ce patient avait souffert d’une méningo-encéphalite
à l’âge de 20 ans et n’avait commencé à être observé en consultation mémoire que
beaucoup plus tard, à l’âge de 54 ans. Les IRM cérébrales de F.R.G. et de J.M.G.
ont été comparées. Chez F.R.G., la coupe au travers de l’hémisphère gauche montre
la disparition complète de toutes les structures temporales internes. Chez J.M.G.,
l’ampleur des lésions est au moins équivalente, voire plus importante encore, avec
l’absence complète de tissu vestigial. Pour ce qui concerne l’hémisphère droit, il y
a destruction de la formation hippocampique et préservation des structures sous68
Un ou des syndromes amnésiques ?
hippocampiques antérieures chez F.R.G. Le proḀl anatomique est strictement inverse
chez J.M.G. avec une destruction complète des structures sous-hippocampiques et
la préservation de l’hippocampe droit. Il faut également souligner que chez J.M.G.,
l’hippocampe est plus épais que celui de sujets contrôles.
Les proḀls lésionnels de J.M.G. et de F.R.G. sont donc en totale opposition et si les
modèles modulaires sont exacts, cette dissociation anatomique devrait se traduire par
une dissociation fonctionnelle. La comparaison de ces deux patients est d’autant plus
intéressante qu’ils ont probablement souffert de la même pathologie, une encéphalite
herpétique, et qu’ils ont sensiblement le même âge, 48 et 54 ans. Il est donc possible de les comparer sur le plan neuropsychologique et de leur proposer les mêmes
tâches.
F.R.G. présentant un grand syndrome amnésique, sa performance aux tâches de
rappel libre visuel est effondrée à – 3 écarts types, mais la patiente réussit, comme on
l’a vu, les tâches de mémoire de reconnaissance visuelle. À l’inverse, J.M.G. réussit
ces mêmes tâches de rappel libre visuel car, aussi étonnant que cela puisse paraître
au vu de l’étendue de ses lésions, il ne souffre pas de syndrome amnésique. Certes,
sa mémoire est subnormale, inférieure à celle des sujets contrôles, mais elle reste
tout à fait compatible avec une vie normale. Cette observation apporte d’emblée des
éléments de réponse à la controverse qui oppose les tenants d’un effet size not site à
ceux du site not size dans les lésions temporales internes : le cas J.M.G. montre clairement que ce n’est pas la taille des lésions qui est déterminante mais bien leur site.
Or, l’effet size not site est un des arguments en faveur du modèle unitaire.
Par ailleurs, à l’inverse de F.R.G., les performances de J.M.G. aux 18 tâches d’évaluation de la mémoire de reconnaissance visuelle ont été extrêmement mauvaises.
Par conséquent, ainsi que le prévoyaient les modèles modulaires de mémoire déclarative, il y a donc bien double dissociation fonctionnelle entre F.R.G. et J.M.G.
J.M.G. présente d’autres caractéristiques tout à fait extraordinaires. Il a développé
après sa maladie une passion pour tout ce qui concerne la cognition spatiale. Il a
ainsi acquis de très bonnes connaissances géographiques. Si l’on donne à un sujet
contrôle une carte de France vierge pour qu’il y note le plus grand nombre possible de numéros de départements, il parvient habituellement à donner une trentaine
de réponses, dont un certain nombre d’erreurs grossières, comme de situer l’Ardèche ou le Vaucluse en bordure de Méditerranée. J.M.G., en revanche, est capable
de placer avec exactitude 94 départements sur 96 sur la carte de France. Il a également développé une passion pour la copie des cartes IGN et ses reproductions sont
d’une minutie extraordinaire. EnḀn, c’est un grand cycliste, il parcourt de 12 000 à
16 000 km par an et fait facilement 200 km dans une journée. Il part seul, sans carte,
fait de grands périples, souvent dans des endroits qu’il ne connaît pas, et malgré ses
lésions massives objectivées à l’IRM, jamais il ne se perd.
69
Emmanuel J. Barbeau
Conformément à l’hypothèse émise sur la base des modèles modulaires de la
mémoire déclarative, il y a chez J.M.G. préservation de la mémoire contextualisée.
La dissociation des proḀls amnésiques associée aux proḀls lésionnels différents de
J.M.G. et M.S. vis-à-vis de F.R.G. constitue ainsi un argument fort en faveur des
modèles modulaires.
D es c onnex ions né oc or t ica les d irectes
Le cortex parahippocampique, également, présentait d’importantes lésions chez
J.M.G. Il avait entièrement disparu à gauche et il était lésé à environ 50 % à droite.
Chez ce patient, comme chez M.S., nous avons émis l’hypothèse de connexions
directes entre le cortex pariétal et l’hippocampe pour rendre compte de l’accroissement de l’épaisseur de l’hippocampe et de l’investissement massif de J.M.G. dans
des activités relevant de la cognition spatiale (Ḁg. 3).
L’existence de telles connexions n’est pas conḀrmée chez l’homme. Nous n’avons
pas encore pu les observer chez J.M.G. et le faire demandera des capacités en neuroimagerie assez poussées, mais de telles investigations pourraient nous aider à mieux
comprendre les modèles de la mémoire déclarative. Il pourrait en outre en découler
des améliorations dans la prise en charge thérapeutique de différentes pathologies
et plus particulièrement de la maladie d’Alzheimer (les atteintes prédémentielles
Cortex
pariétal
Lobe frontal
Mémoire
contextualisée
Hippocampe
Mémoire
décontextualisée
Cortex périrhinal
Mémoire
spatiale
Cortex parahippocampique
F igure 3. Modèle modulaire modiḀé, représentant les connexions néocorticales directes vers l’hippocampe telles que les suggèrent les cas M.S. et J.M.G. Les croix représentent les aires lésées chez
J.M.G.
70
Un ou des syndromes amnésiques ?
de la maladie d’Alzheimer concernent les structures sous-hippocampiques). Nous
travaillons actuellement sur l’hypothèse que ces connexions directes associées à
d’autres phénomènes compensatoires pourraient, au moins dans un premier temps,
venir compenser le dysfonctionnement hippocampique causé par le déḀcit d’informations provenant des structures afférentes. Ces connexions directes pourraient
notamment rendre compte du phénomène d’évolution par plateau sur environ 3 ans
observé chez les patients MCI (mild cognitive impairment) avant l’entrée dans la
démence.
Co nc lus ion
La validation des modèles modulaires de la mémoire déclarative est un travail de
longue haleine, s’étalant sur plusieurs dizaines d’années, en raison de la difḀculté
à identiḀer les modèles pathologiques adéquats, du faible nombre de patients dans
chaque cas et des difḀcultés à élaborer des concepts pertinents et reconnus. Les trois
cas présentés ici étayent les modèles modulaires et illustrent tout l’intérêt d’un modèle
pathologique à étudier de manière plus approfondie l’encéphalite herpétique.
B ibliographie
1
2
3
4
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6
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71
La mémoire
Memory
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
L’ictus amnésique idiopathique
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette,
Fausto Viader, Francis Eustache
L’ictus amnésique idiopathique a été décrit pour la première fois en 1956 par deux
auteurs lyonnais, Guyotat et Courjon [1]. Deux ans plus tard, la dénomination
transient global amnesia est formalisée par deux auteurs anglo-saxons, Fisher et
Adams [2]. Sous ces termes, ils font référence à un syndrome amnésique transitoire
dont la sémiologie est remarquablement stéréotypée : il se caractérise par la survenue brutale, chez des individus d’une soixantaine d’années, d’une amnésie antérograde massive et d’une amnésie rétrograde plus variable en étendue sans troubles
identitaires. Le tableau clinique associe une désorientation temporelle et, presque
­systématiquement, des questions itératives. Aucun trouble neurologique n’est détecté.
Les troubles de mémoire sont transitoires et la résolution progressive de l’épisode a
lieu, en moyenne, de 4 à 6 heures plus tard. Il persiste une amnésie lacunaire portant
sur toute la durée de l’épisode amnésique et sur la période qui l’a immédiatement
précédé. Du fait de la sélectivité de l’atteinte mnésique, de son caractère soudain
et réversible, l’ictus amnésique idiopathique a suscité l’intérêt de nombreux neurologues et spécialistes de la mémoire depuis les premières observations, en particulier pour le distinguer d’autres variétés d’amnésies transitoires. En 1990, Hodges
et Warlow [3] établissent un ensemble de critères stricts de diagnostic qui constituent encore aujourd’hui les fondements de cette entité clinique et qui différencient,
par là même, l’ictus amnésique idiopathique de la forme symptomatique de l’ictus
amnésique. Si, depuis 20 ans, les publications sur le sujet ont permis d’approfondir l’état des connaissances sur l’ictus amnésique idiopathique, nous verrons dans
une première partie que l’une des questions actuellement la plus discutée concerne
la nature du dysfonctionnement impliqué dans cet ictus. Dans une seconde partie,
nous aborderons l’ictus amnésique idiopathique sous l’angle de la neuropsychologie
cognitive en considérant les avancées relatives aux atteintes cognitives des patients
en particulier et au fonctionnement de la mémoire humaine en général.
H y pothèses
phys iopa th olog iq ues
Malgré le nombre croissant de travaux en neuro-imagerie, l’origine de l’ictus amnésique idiopathique demeure énigmatique. Au moins quatre mécanismes ont été
proposés pour rendre compte des troubles de mémoire.
72
L’ictus amnésique idiopathique
L’hypothèse d’un mécanisme épileptique a été formulée dans les années 1960 [2]
pour expliquer la survenue de l’ictus. Cette hypothèse, initialement fondée sur la
présence de décharges visibles à l’électroencéphalogramme et reἀétant probablement
une confusion entre ictus amnésique idiopathique et amnésie transitoire épileptique,
a très rapidement été inḀrmée. La présence de signes et/ou d’antécédents épileptiques constitue même aujourd’hui un des critères d’exclusion.
De nouvelles techniques d’imagerie cérébrale, comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM) de diffusion, ont permis de suggérer, au moins pour
un sous-groupe de patients, qu’un mécanisme vasculaire pouvait être à l’origine
d’un dysfonctionnement hippocampique [4] (pour revue, voir [5, 6]). Toutefois, la
nature de ce mécanisme vasculaire reste encore controversée, certains favorisant
un mécanisme hémodynamique, d’autres privilégiant un mécanisme vasculaire
similaire à celui rencontré dans l’accident ischémique transitoire, c’est-à-dire l’occlusion artérielle.
Le mécanisme vasculaire est soutenu par la mise en cause de plusieurs facteurs :
d’une part, un nombre de facteurs de risque vasculaire élevé (en particulier une athérosclérose carotidienne) et des anomalies en IRM de diffusion chez un sous-groupe
de patients pour lesquels l’ictus amnésique idiopathique serait consécutif à une ischémie artério-embolique [4] ; d’autre part, la présence d’un foramen ovale perméable,
chez les patients atteints d’un ictus amnésique idiopathique, favorisant une embolie
paradoxale [7]. Toutefois, la présence de ces facteurs reste très controversée. EnḀn,
l’absence de troubles neurologiques associés et le pronostic uniformément favorable
s’accordent mal avec cette hypothèse.
Le second mécanisme évoqué est de nature hémodynamique et d’origine
veineuse. Cette hypothèse, élaborée par Lewis [8], est étayée par la présence
de facteurs de déclenchement. Des activités physiques intenses mimant une
­manœuvre de Valsalva pourraient être à l’origine d’anomalies du ἀux veineux.
Cette hypothèse est confortée par les résultats d’études de groupes qui montrent
que les patients ayant fait un ictus amnésique idiopathique présentent de manière
signiḀcativement plus importante que les individus d’un groupe contrôle des
anomalies des valves jugulaires lors d’une manœuvre de Valsalva. Dans ces
circonstances, une augmentation de la pression thoracique pourrait faire obstacle
à l’écoulement sanguin et entraînerait un ἀux sanguin rétrograde vers le cerveau.
Cette congestion veineuse pourrait être, chez les sujets ayant une déḀcience des
valves des veines jugulaires, à l’origine d’une ischémie veineuse au niveau des
structures hippocampiques.
Le dernier mécanisme envisagé est de nature neurochimique et s’appuie sur le
phénomène de dépression envahissante (spreading depression), ou propagation
d’une onde de dépression de l’activité électrique corticale, qui a déjà été évoqué
dans la migraine. Cette hypothèse est soutenue par la fréquence des antécédents
73
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
de migraine chez les patients atteints d’ictus amnésique idiopathique ainsi que par
la présence de céphalées pendant l’épisode. Dans l’ictus amnésique idiopathique,
la dépression envahissante serait induite par une libération excessive de glutamate
consécutive à des facteurs physiques et/ou émotionnels et provoquerait un dysfonctionnement transitoire et réversible des structures hippocampiques [9]. Si ce mécanisme est séduisant, car parfaitement compatible avec la variété des causes physiques
ou psychologiques associées à l’ictus [10], il n’a pas jusqu’à présent, en dehors de
cas exceptionnels, été observé chez l’homme.
Si chacune de ces hypothèses s’appuie sur des arguments épidémiologiques et de
neuro-imagerie solides, il n’existe encore aucun consensus sur l’origine de l’ictus
amnésique idiopathique. La possibilité de causes multiples paraît fortement envisagée actuellement ; ces différentes agressions pourraient avoir pour conséquence
une dépression envahissante parcourant le cortex hippocampique et rendant compte
de l’homogénéité clinique de ce syndrome. Les résultats de notre étude de 142 cas
­viennent étayer cette idée de différents proḀls d’ictus amnésiques idiopathiques [6].
En effet, sur la base de caractéristiques concernant les patients (sexe, âge, nombre
d’épisodes, facteurs de risque et traits de personnalité) et les épisodes proprement dits
(facteurs de déclenchement, symptômes associés, début et durée de l’épisode), nous
avons réalisé une analyse de classiḀcation hiérarchique ascendante. Cette analyse
nous a permis de dégager des proḀlsde patients et de déterminer, pour chaque groupe
établi, les variables qui les caractérisent le mieux (Ḁg. 1). Ainsi, la première catégorie regroupe les femmes associées à la présence de facteurs de risque émotionnels
(facteurs de déclenchement émotionnels, antécédents médicaux d’anxiété/dépression et troubles de la personnalité). Les hommes, pour lesquels un facteur physique
a été repéré, constituent la seconde catégorie de patients. EnḀn, l’analyse distingue
également les patients les plus jeunes (âge inférieur à 56 ans) et qui présentent des
antécédents de migraine. Les facteurs de risque vasculaire comme l’hypertension
artérielle et l’hypercholestérolémie ne semblent pas directement associés à une catégorie de patients. La mise en évidence de ces groupes de patients associés à des
facteurs de risque particuliers (émotionnels, physiques ou migraineux) constitue un
élément majeur de compréhension de l’étiologie de ce syndrome. Ainsi, certains
ictus amnésiques idiopathiques, notamment ceux qui sont suivis de céphalées, pourraient être des équivalents d’une aura migraineuse, et d’autres seraient déclenchés
par un stress émotionnel ou physique, d’autres encore résulteraient d’une ischémie
transitoire, soit autant de causes variées dont l’ultime et uniforme conséquence serait
précisément une dépression envahissante, sorte de voie Ḁnale neuronale commune
à ces différentes agressions. Ce schéma n’exclut ni le rôle favorisant des facteurs
anatomiques préexistants cités plus haut (incompétence jugulaire ou foramen ovale
perméable créant une hyperpression veineuse intracrânienne en cas de Valsalva) ni
une ischémie transitoire « classique » – qui interviendraient en amont –, et reste
74
L’ictus amnésique idiopathique
F igure 1. Dendogramme issu de l’analyse de classiḀcation hiérarchique ascendante fondée sur les
caractéristiques cliniques et démographiques recueillies chez 63 patients. Quatre clusters de variables
peuvent être distingués, renvoyant à trois catégories de patients : i) les femmes associées aux facteurs
émotionnels, c’est-à-dire la personnalité pathologique, les troubles de la personnalité, les facteurs de
déclenchement émotionnels et les antécédents d’anxiété ; ii) les patients âgés de moins de 56 ans et
les antécédents de migraine ; iii) les hommes, les facteurs de déclenchement physiques et l’absence de
symptômes associés à l’amnésie ; iv) les facteurs de risque vasculaire, c’est-à-dire l’hypercholestérolémie et l’hypertension artérielle (d’après Quinette et al. [6]).
compatible avec la diversité des étiologies constatée dans toutes les études de groupes. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour apporter la preuve de
cette hypothèse.
Au-delà de ces aspects permettant une meilleure qualiḀcation des mécanismes à
l’origine de l’ictus amnésique idiopathique, cette pathologie semble particulièrement
intéressante pour poser des questions novatrices en neuropsychologie.
En effet, les recherches centrées sur les capacités mnésiques des patients lors de
la phase aiguë et les examens neuropsychologiques ont conḀrmé la nature strictement épisodique de l’amnésie. L’ictus amnésique idiopathique est aujourd’hui le
modèle humain par excellence de l’amnésie épisodique pure et, à ce titre, il offre au
neuropsychologue un terrain unique d’exploration des systèmes de mémoire. Ainsi,
nous aborderons les travaux qui ont utilisé l’ictus amnésique idiopathique comme un
modèle des interactions entre les différents systèmes de mémoire puis, avec l’évolution des concepts théoriques, nous exposerons les études récentes qui ont exploré les
relations entre la mémoire et des domaines cognitifs plus complexes tels que ceux
associés au self et à l’identité, à la conscience de soi, aux capacités de projection dans
le futur, ou encore aux émotions.
75
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
L’ictus
amnés iq ue c omme m odè le des
intera
ct ions
M émoire épisodique-mémoire sémantique
Une question qui donne lieu à un important débat théorique est la possibilité de
former de nouvelles connaissances ou de modiḀer des connaissances existantes sans
le recours à la mémorisation explicite des épisodes d’apprentissage. Deux ­hypothèses
sont actuellement discutées. La première, formulée par Tulving [11], stipule que la
formation de nouvelles connaissances sémantiques se ferait indépendamment des
traces épisodiques. Ainsi, une information peut d’abord être encodée en mémoire
sémantique puis éventuellement en mémoire épisodique. Plusieurs arguments ont été
relevés en faveur de cette hypothèse, notamment dans le domaine de la pathologie
de la mémoire. En effet, différents auteurs ont mis en évidence un apprentissage de
nouvelles connaissances sémantiques chez des patients présentant un syndrome amnésique permanent [12, 13] et chez des enfants atteints d’amnésie développementale
[14, 15]. La seconde hypothèse, soutenue par Squire et Zola [16, 17], postule l’existence d’un système neurocognitif commun à la mémoire épisodique et à la mémoire
sémantique. Selon ces auteurs, la formation de nouvelles connaissances sémantiques
nécessiterait les représentations épisodiques correspondantes. Ils ­émettent ainsi deux
critiques sur l’interprétation de cette apparente dissociation. D’une part, l’acquisition de connaissances sémantiques est plus lente et souvent moins ἀexible que chez
des sujets normaux. D’autre part, les patients conservent une capacité « résiduelle »
de mémoire épisodique, mise en évidence par des performances pathologiques mais
différentes de zéro, sur laquelle ils pourraient s’appuyer pour acquérir des connaissances sémantiques.
Dans l’objectif d’apporter des arguments en faveur de l’une ou de l’autre de ces
hypothèses, nous avons utilisé une épreuve d’amorçage sémantique composée de
phrases difḀcilement compréhensibles pour tester l’acquisition de nouvelles signiḀcations en mémoire sémantique chez trois patients en phase aiguë d’ictus amnésique
idiopathique [18], pour lesquels l’amnésie était massive et brutale, c’est-à-dire ne
permettant aucune réorganisation cognitive et neurobiologique.
L’épreuve d’amorçage sémantique implique une modiḀcation du réseau de
connaissances conceptuelles, indispensable à l’interprétation de phrases difḀcilement compréhensibles. Dix phrases comme « La meule de foin est importante car
la toile s’est déchirée » ont été proposées aux patients qui devaient tenter de fournir une explication. En l’absence de réponse ou en cas de réponse erronée (ce qui
est absolument normal), un mot (item cible) était donné au sujet, ici « parachute »,
qui permettait de comprendre immédiatement la signiḀcation de cette phrase. Ces
phrases étaient proposées une première fois pendant l’épisode (phase d’étude), une
deuxième fois après un certain délai mais toujours pendant l’épisode (première
phase de test) et une dernière fois, le lendemain de l’épisode, alors que les patients
76
L’ictus amnésique idiopathique
avaient récupéré leurs capacités mnésiques (seconde phase de test). L’effet d’amorçage était mesuré, lors de chacune des deux phases de test, en soustrayant au nombre
de ­phrases comprises sans le mot ou l’expression clé le nombre de phrases comprises
spontanément lors de la phase d’étude.
Prenons l’exemple d’une patiente examinée en phase aiguë. La phrase difḀcilement compréhensible suivante lui a été présentée en phase d’étude : « Les cordes
étaient atteintes car la fumée était importante. » La réponse de la patiente a été :
« Les cordes des pompiers sont atteintes par le feu. » La réponse était erronée et
l’item cible « cordes vocales » lui a été fourni. La patiente a alors donné la signiḀcation correcte : « La fumée de tabac atteint les cordes vocales. » Lors de la phase de
test, une heure et demi plus tard, alors qu’elle n’a aucun souvenir explicite d’avoir
réalisé un test de mémoire, la patiente a été capable de donner de façon spontanée la
signiḀcation correcte de la phrase : « Les cordes vocales sont atteintes à cause de la
fumée de cigarette. » Le lendemain, elle a également donné la signiḀcation correcte
de la phrase : « Ce sont les cordes vocales qui sont atteintes par la fumée. »
Cette étude a donc permis de montrer la présence d’un effet d’amorçage pendant
l’épisode qui persiste le lendemain de l’épisode. Elle montre clairement que l’intégration de nouvelles signiḀcations dans le réseau de connaissances sémantiques
peut se faire en dépit de la perturbation massive de la mémoire épisodique. Cette
­recherche démontre la pertinence des modèles pathologiques pour une meilleure
compréhension de la mémoire humaine et les résultats obtenus constituent un argument en faveur de l’hypothèse de Tulving qui suggère que l’acquisition de nouvelles
connaissances sémantiques peut se faire indépendamment de la mémoire épisodique,
même si ces deux systèmes sont en étroite relation dans le fonctionnement normal.
M émoire épisodique-mémoire de travail
Les explorations neuropsychologiques à la phase aiguë d’ictus amnésique idiopathique se sont, dans la plupart des cas, centrées sur la mémoire épisodique. Peu de
travaux ont été réalisés sur le statut de la mémoire de travail lors d’un épisode d’ictus amnésique idiopathique. C’est pourquoi nous avons réalisé, dans une première
étude, une investigation approfondie de la mémoire de travail en référence aux
modèles théoriques de Baddeley [19] et de Miyake [20]. Ainsi, nous avons montré
une préservation des différentes composantes, à savoir la boucle phonologique, le
calepin visuo-spatial et les fonctions de traitement de l’administrateur central (mise à
jour, inhibition, ἀexibilité mentale, attention divisée) [21]. Dans la perspective d’explorer les relations entre la mémoire de travail et la mémoire épisodique, nous nous
sommes plus particulièrement intéressés à une nouvelle composante de la mémoire
de travail proposée par Baddeley : le buffer épisodique [19]. Parce qu’il constitue un
espace d’association d’informations de différentes natures (verbales, spatiales, ou
provenant de la mémoire à long terme), le buffer épisodique jouerait un rôle privilégié dans la formation des souvenirs épisodiques.
77
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
Deux épreuves ont été mises au point permettant de tester, d’une part, les processus
d’association d’informations verbales et visuo-spatiales, et, d’autre part, les capacités de stockage d’informations verbales et visuo-spatiales associées, deux fonctions
présumées du buffer épisodique [22]. Seize patients en phase aiguë ont été inclus
dans cette seconde étude.
AḀn de répondre précisément à la question du rôle du buffer épisodique dans les
troubles d’encodage en mémoire épisodique, nous avons contrasté les performances
obtenues dans deux groupes de patients, le premier caractérisé par un trouble dès
l’encodage en mémoire épisodique et le second manifestant des déḀcits de stockage.
Tandis que les patients présentant un trouble du stockage (mais pas d’encodage)
réalisent parfaitement les épreuves du buffer épisodique, ceux présentant un déḀcit
d’encodage obtiennent des performances pathologiques. Ces résultats constituent des
arguments en faveur de l’existence du buffer épisodique et suggèrent également que
cette nouvelle composante de la mémoire de travail interviendrait dès les premières
étapes d’encodage de l’information en mémoire épisodique. Ces résultats peuvent
être mis en relation avec une étude de neuro-imagerie (mesure de la consommation
d’oxygène au repos par tomographie par émission de positons), dans laquelle les
auteurs ont rapproché, chez une patiente atteinte d’ictus amnésique idiopathique,
l’incapacité à mémoriser l’association de plusieurs types d’informations et un proḀl
d’hypoperfusion de la partie postérieure de l’hippocampe gauche, région qui pourrait sous-tendre les fonctions du buffer épisodique [23].
M émoire épisodique-mémoire du futur
La mémoire épisodique, ou mémoire des événements personnellement vécus, est
associée à un contexte spatio-temporel précis et est caractérisée par la conscience
autonoétique ou « sentiment de reviviscence » [24]. C’est cette composante de la
mémoire qui permet le voyage mental dans le temps. Tulving a montré que le patient
amnésique K.C. avait des difḀcultés à imaginer en détail des événements personnels du passé et des événements du futur. Ses observations ont été confortées plus
récemment par une étude menée chez 5 patients atteints d’un syndrome amnésique
permanent bi-hippocampique chez qui a été testée la capacité de compléter le plus
précisément possible des scénarios comme : « Imaginez que vous êtes allongé sur
le sable d’une plage tropicale… » [25]. Par rapport aux témoins, les productions
des patients étaient moins riches en détails et manquaient de cohérence spatiale
(images disparates). Dans l’objectif d’explorer les capacités de projection dans
le futur en relation avec les troubles massifs de mémoire épisodique, nous avons
entamé une étude chez 7 patients en phase aiguë d’ictus amnésique idiopathique
[26]. Les mécanismes de projection dans le futur ont été étudiés en fonction de
différentes périodes temporelles (futur proche contre futur éloigné). Nous avons
également analysé la nature (le degré d’épisodicité) des productions des patients.
78
L’ictus amnésique idiopathique
Dans ce but, nous avons fait appel à une méthodologie dérivée du test de mémoire
autobiographique TEMPau, élaboré par Pascale Piolino [27]. Les patients devaient
raconter un événement personnel futur « comme s’ils y étaient », de la façon la
plus détaillée possible. Ils pouvaient s’appuyer sur des événements prévus ou totalement imaginaires, mais dans tous les cas, ils devaient faire l’effort de se projeter
dans l’avenir.
La période des 12 prochains mois et celle des 5 prochaines années ont été ainsi
explorées et nous avons relevé un score de rappel total nous permettant de qualiḀer
la qualité des récits produits (de vagues à détaillés et spéciḀques). De plus, au terme
de chaque production, nous avons proposé aux sujets une échelle de mesure de l’état
de conscience associé, fondée sur le paradigme remember/know [28].
Comme attendu, les patients ont un score de rappel total signiḀcativement inférieur
à celui des contrôles pour les deux périodes du futur explorées. De plus, par rapport
à la période du futur proche, la projection dans le futur lointain est plus difḀcile. Cet
effet de la distance temporelle, déjà décrit dans la littérature médicale et observé
chez les sujets contrôles, est encore plus marqué chez les patients. En effet, ceux-ci
sont incapables de produire des événements spéciḀques et détaillés pour le futur
lointain. Pour la période du futur proche, en revanche, 2 patients peuvent produire
des événements spéciḀques et détaillés, mais les résultats à l’échelle mesurant l’état
de conscience associé montrent que ces récits sont dépourvus de cette impression
subjective de vivre l’événement et de projection de soi, reἀétant une altération de la
conscience autonoétique.
Ces données sont en faveur du rôle de la mémoire épisodique dans les capacités
de projection dans le futur, lointain notamment. On constate une altération majeure
des capacités de projection dans le futur éloigné chez les patients amnésiques avec
une production qui se limite à des événements vagues, peu détaillés et dépourvus
de phénoménologie. Pour ce qui est du futur proche, la capacité de certains patients
à fournir des descriptions phénoménologiques d’événements plausibles suggère
que la mémoire épisodique pourrait être suppléée en partie par d’autres capacités
cognitives comme la mémoire sémantique, notamment les connaissances relevant
de l’identité personnelle, qui permettrait la fabrication d’événements futurs Ḁctifs
plausibles.
De façon plus générale, ces résultats nous amènent à envisager les déḀcits associés
à l’amnésie. En effet, cette dernière s’accompagne, lors de l’épisode, de questions
itératives et d’une désorientation temporelle, traduisant une rupture de la sensation
de passage du temps vécu et des événements associés susceptible d’altérer la perception par le sujet de la continuité de son existence et d’engendrer, par réaction, des
modiḀcations d’ordre psychopathologique (émotionnelles). L’étude de l’interaction
entre les troubles de mémoire épisodique et la psychopathologie apparaît ainsi particulièrement intéressante dans cette pathologie.
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Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
M émoire épisodique-émotion
Dès les premières observations, plusieurs auteurs ont noté, durant la phase aiguë,
une attitude des patients marquée par une anxiété, des pleurs, parfois une apathie,
parfois des symptômes associés pouvant correspondre à une attaque de panique.
Ces indices signent la présence de facteurs émotionnels qui pourraient intervenir
dans le déroulement de l’ictus. De plus, quelques travaux suggèrent que ces facteurs
émotionnels pourraient agir sur les performances mnésiques à distance de l’ictus
amnésique idiopathique [29].
Dans cette perspective, nous avons cherché à évaluer l’incidence et l’intensité des
troubles anxio-dépressifs dans un groupe de 35 patients au cours de l’ictus (17 en
phase aiguë et 18 en phase de récupération) au moyen de différentes échelles [30].
Deux d’entre elles recherchaient les facteurs de prédisposition à l’ictus amnésique
idiopathique, de type anxieux (échelle d’anxiété-trait de Spielberger) ou dépressif
(version abrégée de l’inventaire de dépression de Beck), les deux autres (échelle d’anxiété-état de Spielberger et échelle d’auto-évaluation de l’humeur de von Zerssen)
visaient à évaluer l’anxiété et l’humeur au moment de l’épisode et à déterminer de la
sorte si les troubles anxieux ou dépressifs pouvaient appartenir en propre à la sémiologie de l’ictus amnésique idiopathique.
Par rapport aux sujets contrôles et aux patients en cours de récupération, les patients
en phase aiguë ont obtenu des scores signiḀcativement plus élevés aux échelles d’humeur et d’anxiété-état, suggérant des modiḀcations brutales de l’humeur et du niveau
d’anxiété régressant parallèlement à l’amnésie (Ḁg. 2). L’épisode d’ictus amnésique
idiopathique serait ainsi quasi systématiquement associé à une modiḀcation de l’état
émotionnel.
Pour mieux comprendre l’inἀuence de ces facteurs psychopathologiques sur le
fonctionnement mnésique, nous avons réalisé des analyses de corrélation entre les
scores aux échelles psychopathologiques et les performances cognitives à deux
épreuves de mémoire épisodique (apprentissage d’une liste de mots et rappel de
souvenirs autobiographiques). Nous avons mis en évidence, d’une part, que l’humeur des patients inἀuençait leurs performances à une épreuve de reconnaissance de
mots et, d’autre part, qu’il existait un effet de congruence à l’humeur dans la tâche
de mémoire épisodique autobiographique puisque les souvenirs des patients étaient
en plus grande proportion à contenu négatif.
Cette étude est, à notre connaissance, la première à démontrer que l’ictus amnésique idiopathique s’accompagne systématiquement de troubles de l’humeur et d’anxiété. Des travaux devront toutefois être mis en place pour répondre à la question de
l’origine de ces modiḀcations de l’état émotionnel : correspondent-elles au retentissement psychique de la perte de mémoire brutale et massive ou sont-elles liées
à un dysfonctionnement étendu du système limbique et indépendantes de l’amnésie ? EnḀn, en montrant que les modiḀcations de l’état émotionnel contribuent aux
80
L’ictus amnésique idiopathique
F igure 2. Scores aux échelles d’anxiété-état (a) et d’humeur (b) pour les patients en phase aiguë, en
phase de récupération et les contrôles
**p < 0,01 ; ***p < 0,0001.
troubles de mémoire pendant la phase aiguë, cette étude soulève la question de la
prise en charge de l’anxiété des patients pendant l’épisode, par exemple au travers
d’une attitude de réassurance verbale.
Co nc lus ion
En dépit d’avancées notables en neuro-imagerie, qui tendent à désigner l’hippocampe comme le siège du dysfonctionnement cérébral, les mécanismes intimes du
désordre neuronal restent à comprendre. Aujourd’hui, de plus en plus de travaux
soutiennent l’hypothèse selon laquelle l’ictus amnésique idiopathique pourrait
se produire dans des circonstances variées et impliquerait plusieurs mécanismes
physiopathologiques. Ces mécanismes affecteraient surtout la zone CA1 de l’hippocampe. Toutefois, plusieurs arguments (anomalies visibles en IRM de diffusion
81
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
affectant l’hippocampe majoritairement de manière unilatérale et donc difḀcilement
compatibles avec l’existence d’un syndrome amnésique) peuvent être avancés pour
suggérer que l’ictus amnésique idiopathique serait la conséquence d’un mécanisme
plus complexe. EnḀn, si les examens neuropsychologiques à la phase aiguë de l’ictus
amnésique idiopathique ont permis d’augmenter les connaissances sur les atteintes
cognitives des patients, ils ont, en employant l’ictus amnésique idiopathique comme
un modèle d’interactions des différents systèmes de mémoire, également apporté
des arguments de compréhension sur le fonctionnement de la mémoire humaine.
EnḀn, ils nous conduisent à nous interroger sur les conséquences de cette amnésie
brutale et massive sur le fonctionnement psychique et émotionnel du patient. En
cela, les travaux novateurs réalisés dans le laboratoire, ouvrent une voie intéressante
de réἀexion.
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83
La mémoire
Memory
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La mémoire à très long terme
Ève Tramoni
La mémoire déclarative, déḀnie comme la mémoire des faits (mémoire sémantique)
et des événements (mémoire épisodique) [1], implique différentes régions du lobe
temporal interne (LTI) comprenant l’hippocampe et les structures sous-hippocampiques. Alors que certains patients présentent des déḀcits comparables dans les deux
domaines (sémantique et épisodique) à la suite d’une lésion du LTI [2, 3], d’autres ont
un oubli sélectif des informations épisodiques (et non sémantiques) encodées quelques minutes auparavant [4-6]. La description d’un tel proḀl soutient les modèles qui
défendent l’existence d’une ségrégation anatomo-fonctionnelle au sein des structures
temporales internes, le stockage des informations épisodiques et sémantiques relevant
respectivement des structures hippocampiques et sous-hippocampiques [7, 8].
La démonstration d’une dissociation similaire sur une échelle temporelle plus
étendue pourrait apporter des arguments supplémentaires en faveur de ces modèles.
Nous abordons cette problématique à travers un modèle particulier d’amnésie en
relation avec une épilepsie du lobe temporal [9, 10]. Après avoir repris la description clinique de ces patients, nous présentons deux études dans lesquelles nous nous
sommes intéressé à leur mémoire à long terme dans ses composantes rétrograde
(étude de la mémoire autobiographique) et antérograde (étude de la consolidation à
long terme de nouvelles informations en mémoire déclarative).
Pa t ients
Les patients, victimes d’une épilepsie du lobe temporal peu active et pharmacosensible, consultent pour une plainte mnésique « atypique » d’oubli progressif des
souvenirs de vie [10]. Tous rapportent des difḀcultés marquées pour revivre dans
le détail des épisodes saillants de leur vie comme leur mariage, des anniversaires
ou encore des voyages réalisés dans les années précédentes. Ils précisent que ces
épisodes ne sont pas oubliés sur le moment mais progressivement, sur une période de
quelques semaines. Par ailleurs, ils se plaignent aussi de difḀcultés pour se déplacer
dans des endroits peu familiers. Ces plaintes contrastent avec une complète préservation des connaissances générales et une adaptation sociale globalement intacte.
Ils sont en effet capables d’assumer leurs responsabilités personnelles et professionnelles, ces dernières étant à un haut niveau pour plusieurs d’entre eux.
84
La mémoire à très long terme
L’examen neurologique et le scanner cérébral sont normaux. L’imagerie par résonance magnétique 3D ne montre généralement pas d’anomalie du signal, mais on
peut quelquefois retrouver une sclérose hippocampique.
Les premières manifestations cliniques de leur épilepsie sont en général tardives
(entre 18 et 50 ans). Les enregistrements électroencéphalographiques standard et
ceux réalisés au cours du sommeil montrent des pointes-ondes au niveau des régions
temporales unilatérales ou bilatérales. Ces épilepsies sont en général bien équilibrées
par une monothérapie mais, en dépit de l’absence des manifestations cliniques des
crises, les patients continuent de se plaindre d’un oubli progressif des souvenirs de
vie.
L’évaluation neuropsychologique standard montre un fonctionnement cognitif
général préservé, ainsi que des capacités mnésiques supérieures aux normes à la
batterie d’efḀcience mnésique de Wechsler [11] et aux différents tests de mémoire
utilisant une procédure de rappel libre-rappel indicé [12]. De même, l’évaluation des
fonctions exécutives et instrumentales des patients montre des performances comparables à celles de sujets contrôles.
En résumé, en dépit de l’importance de leur plainte concernant leur difḀculté à
­revivre des épisodes de vie, ces patients ne présentent aucun déḀcit signiḀcatif au
cours de l’évaluation standard des différentes fonctions cognitives. Dans une première
étude réalisée chez trois de ces patients, nous avons donc apprécié de façon plus
spéciḀque leur mémoire du passé dans ses aspects épisodique et sémantique [10].
Di ss oc ia t ion des c om posantes é
en mém oire rétr
ograde
pis od iq ue et sémant
iq ue
Le questionnaire d’évaluation de la mémoire autobiographique de Kopelman [13], qui
permet l’étude de ses composantes épisodique et sémantique pour trois périodes de la
vie (enfance, jeune adulte, période récente), a été proposé à trois patients présentant
une amnésie autobiographique et une épilepsie temporale. Ont été retrouvées dans les
trois cas des performances dans les normes pour la partie sémantique du test et des
productions déḀcitaires pour la période récente de la partie épisodique (Ḁg. 1).
AḀn de mieux caractériser la lacune rétrograde autobiographique des trois
patients, nous avons utilisé un autre questionnaire semi-structuré, le test épisodique de mémoire du passé lointain autobiographique [14], qui évalue la capacité de
revivre mentalement les détails phénoménologiques et contextuels d’événements
spéciḀques autobiographiques en fonction de cinq périodes : l’enfance et l’adolescence (jusqu’à 17 ans), le jeune adulte (jusqu’à 30 ans), l’adulte plus âgé (au-delà
de 30 ans), les 5 dernières années (hormis les 12 derniers mois) et les 12 derniers
mois. Pour chaque période explorée, les patients sont invités à évoquer verbalement à haute voix, le plus précisément possible, des épisodes personnels, spéciḀques et détaillés, situés dans le temps et l’espace. Les quatre premières périodes
85
Ève Tramoni
a
b
période récente
Période de vie
période récente
Période de vie
F igure 1. Performances des trois patients aux deux sections (a : mémoire autobiographique sémantique ; b : mémoire autobiographique épisodique) du questionnaire autobiographique de Kopelman [13]
en fonction de trois périodes de vie. Reproduit de Felician et al. [10].
Par rapport aux seuils pathologiques antérieurement publiés (plus de 2 déviations standard de la
moyenne des sujets témoins), leurs résultats se situent dans les valeurs normales en ce qui concerne la
mémoire autobiographique sémantique (a). En revanche, ils sont inférieurs aux seuils pathologiques
pour la période « récente » de la section « épisodique » (b).
sont explorées à l’aide de quatre thèmes de rappel (une rencontre, un événement
scolaire ou professionnel, un déplacement, un événement familial) tandis que la
dernière période est testée à partir de huit items (été dernier, Noël ou jour de
l’an, le mois dernier, la semaine dernière, le dernier week-end, avant-hier, hier,
aujourd’hui). Chaque événement rappelé est coté sur une échelle d’épisodicité en
5 points inspirée de l’échelle de Baddeley et Wilson [15] tenant compte de la spéciḀcité du contenu, de la situation spatio-temporelle et du niveau de détail. Deux
principaux scores par période de vie explorée sont recueillis : un score global de
mémoire autobiographique, qui comptabilise tous les épisodes quelle que soit leur
nature, et un score strictement épisodique, qui comptabilise uniquement les souvenirs respectant tous les critères d’épisodicité cotés 4 (maximum : 4 × 4 = 16). Dans
le cadre de cette étude, nous nous sommes spéciḀquement intéressés à ce dernier
score. Un entretien avec l’entourage a été ici réalisé a posteriori aḀn de contrôler
la validité des réponses.
Les scores strictement épisodiques obtenus par les trois patients sont représentés
sur la Ḁgure 2. Les performances des trois patients étaient dans les normes pour le
rappel des souvenirs de l’enfance et de l’adolescence, de la période « jeune adulte »
et de la période récente (12 derniers mois). Par contre, le rappel strictement épisodique de la période adulte plus âgée et des 5 dernières années était effondré chez les
trois patients. Cette lacune rétrograde épousait un proḀl « en U », avec une déperdition sévère des souvenirs acquis en milieu de vie et une préservation relative des
périodes extrêmes (souvenirs de l’enfance et de la période récente).
86
La mémoire à très long terme
F igure 2. Scores de rappel « strictement épisodique » en fonction de cinq périodes de vie obtenus par
les trois patients en comparaison avec des sujets témoins lors de la passation du test épisodique de
mémoire du passé lointain autobiographique [14]. Reproduit de Felician et al. [10].
Dans les trois cas, on observe une préservation de la récupération des souvenirs de l’enfance et de
l’adolescence, de la période « jeune adulte » et de la période récente. En revanche, le rappel strictement
épisodique de la période adulte plus âgée et des 5 dernières années est signiḀcativement altéré chez les
trois patients par rapport aux sujets témoins.
* p < 0,05 ; ** p < 0,01 selon la méthode des z-scores.
En résumé, ces deux méthodes évaluant la mémoire autobiographique ont permis
de documenter la plainte d’oubli progressif des souvenirs de vie des patients en
mettant en évidence une préservation du rappel des souvenirs des derniers mois
précédant l’examen mais des déḀcits pour les 5 à 10 dernières années. Ce tracé des
résultats pourrait suggérer la constitution, chez ces patients, d’un déḀcit insidieux de
la consolidation à long terme des épisodes de vie dont les traces resteraient accessibles de quelques semaines à quelques mois mais qui seraient progressivement et
déḀnitivement effacées [9, 16]. En revanche, les performances des patients étaient
préservées aux tests évaluant la composante sémantique de la mémoire. Ainsi, l’atteinte de la mémoire autobiographique pourrait s’expliquer par un déḀcit sélectif de
la consolidation à long terme pour des informations épisodiques. Pour tester cette
hypothèse, nous avons évalué, dans une seconde étude réalisée chez cinq patients,
la consolidation à long terme des informations épisodiques et sémantiques. Nous en
présentons ici les résultats préliminaires [17].
87
Ève Tramoni
Di ss oc ia t ion des c om posantes é
pis od iq ue et sémant
en mém oire antér ograde. R ésu lt a ts pré lim in a ires
obtenus chez c
inq pa t ients
iq ue
Une batterie de tests neuropsychologiques a été mise au point aḀn d’étudier les
processus de consolidation 1 heure et 6 semaines après l’encodage d’informations
épisodiques et sémantiques. Pour ces deux types de matériel, le même protocole était
administré :
––rappel immédiat ;
––rappel différé à moyen (1 heure) et long termes (6 semaines), chacun de ces deux
rappels étant suivi d’une procédure de reconnaissance en choix forcé.
T âches de mémoire épisodique
Les tâches de mémoire épisodique incluaient l’apprentissage de deux histoires issues
du sous-test « Mémoire logique » (WAIS-III [11]), de deux itinéraires (dans un environnement respectivement réel et virtuel) [18] et d’une séquence d’épisodes encodée
expérimentalement [19].
Les résultats ne montraient pas de différence entre les deux groupes après un
délai de 1 heure, aussi bien pour les scores de rappel que de reconnaissance. Par
contre, au bout de 6 semaines, les performances des patients étaient signiḀcativement déḀcitaires dans toutes les tâches ainsi que pour les scores de rappel et de
reconnaissance.
T âches de mémoire sémantique
Un premier ensemble de tâches de mémoire sémantique était composé de cinq tests
de mémoire de reconnaissance fondés sur des items uniques [6, 18]. Un second
ensemble était constitué par une liste de quinze connaissances générales non connues
des patients et des sujets contrôles, sélectionnées à partir de la base de données
Wikipédia et concernant différents domaines (l’art, les sciences naturelles, humaines
et sociales, le sport).
Les résultats à ces différentes tâches de mémoire sémantique n’ont pas mis en
évidence de différence entre les patients et les sujets contrôles aussi bien après un
délai de 1 heure que de 6 semaines.
En résumé, l’évaluation des capacités de consolidation au bout de 1 heure mettait
en évidence des performances intactes aux différents tests de mémoire antérograde
administrés. Au bout de 6 semaines en revanche, alors que des déḀcits marqués
apparaissaient lors du rappel et de la reconnaissance d’informations épisodiques,
les performances étaient préservées pour les épreuves de mémoire sémantique, et ce
indépendamment de la modalité de rappel des informations.
88
La mémoire à très long terme
Di scuss ion
Ces études ont exploré les mécanismes sous-tendant le déḀcit mnésique chez des
patients présentant une plainte atypique d’oubli progressif des souvenirs de vie au
bout de quelques semaines, dans un contexte d’épilepsie modérée et pharmacosensible d’origine hippocampique. À l’instar de ce qui a été rapporté dans des cas
analogues [9, 16], nous avons mis en évidence chez ces patients une atteinte isolée
de la mémoire autobiographique ainsi qu’un oubli accéléré. Mais, à notre connaissance, aucune démonstration n’avait été faite du lien entre ces deux atteintes. En
montrant ici que le déḀcit de consolidation à long terme est spéciḀque d’un matériel
épisodique, nous sommes conduits à formuler l’hypothèse selon laquelle les troubles
de la mémoire autobiographique dans sa composante épisodique que présentent ces
patients épileptiques pourraient être, au moins en partie, une conséquence de ces
troubles de la consolidation à long terme.
Par ailleurs, les résultats préliminaires obtenus dans la seconde étude apportent
également des arguments en faveur d’une dissociation entre la mémoire épisodique et
la mémoire sémantique apparaissant au cours des processus de consolidation à long
terme. Ce schéma avait été rapporté quelques minutes après l’encodage chez d’autres
patients ayant un syndrome amnésique [4-6]. En particulier, trois adolescents avec
des lésions hippocampiques présentaient des déḀcits de mémoire autobiographique,
spatiale et temporelle mais, en dépit de la sévérité de leur amnésie, avaient pu suivre
une scolarité quasi normale et acquérir différentes connaissances sémantiques [4].
Des schémas comparables ont aussi été rapportés à la suite de lésions hippocampiques survenues à l’âge adulte [5, 6]. Ici cependant, le déḀcit n’apparaît pas au cours
des étapes initiales de la consolidation mais plusieurs semaines après l’encodage qui
était réussi, suggérant une atteinte des mécanismes de consolidation à long terme.
Cette atteinte est indépendante de la modalité de récupération mais spéciḀque d’un
matériel qui nécessite de créer des liens complexes entre les éléments spatiaux et
temporels [20]. En revanche, la consolidation à long terme des items uniques est
préservée.
Si beaucoup d’auteurs reconnaissent que les différentes structures du LTI jouent
des rôles distincts dans la mémoire déclarative, les spéciḀcités de leurs contributions respectives font l’objet d’un débat [8, 21]. La dissociation que nous rapportons
alimente l’hypothèse selon laquelle la mémoire épisodique et la mémoire sémantique sont dissociables et sous-tendues par des structures cérébrales différentes, la
mémoire sémantique dépendant des régions sous-hippocampiques et la mémoire
épisodique de la formation hippocampique [22, 23].
Une question importante qui reste en suspens concerne les mécanismes par lesquels
l’activité épileptique interfère avec les processus de consolidation mnésique. Aucun
des patients dont le cas a été rapporté ici n’a présenté de crise d’épilepsie depuis
plusieurs années. Une possibilité est qu’une activité épileptiforme infraclinique au
89
Ève Tramoni
sein de la formation hippocampique entrave la chaîne d’événements moléculaires et
cellulaires qui participent à la formation et à la stabilisation des traces épisodiques
[24, 25]. Des pointes-ondes ont été enregistrées sur les électroencéphalogrammes
nocturnes chez tous les patients, ce qui pourrait aller dans le sens d’une altération
des processus de consolidation au cours du sommeil [26].
B ibliographie
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La mémoire
Memory
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Les amnésies rétrogrades disproportionnées :
à propos des amnésies fonctionnelles
Catherine Thomas-Antérion
SYNDR OME AMN é S IQUE
Le syndrome amnésique associe classiquement une amnésie antérograde avec ou non
des signes positifs (fabulations, fausses reconnaissances, anosognosie) et une amnésie
rétrograde plus ou moins importante. De façon un peu caricaturale, le plus souvent,
l’oubli rétrograde s’étend sur deux à trois ans dans l’amnésie hippocampique et sur
plusieurs décennies dans l’amnésie diencéphalique. La mémoire antérograde concerne
l’acquisition de nouveaux souvenirs et est affectée par de nombreuses lésions focales
laissant à penser qu’un processus centralisé est nécessaire à l’enregistrement et à la
Ḁxation des souvenirs. L’atteinte de la mémoire rétrograde traduit un défaut de consolidation des souvenirs les plus récents ou un problème massif d’accès. La description
par Papez en 1937 d’un circuit reliant entre eux hippocampe, corps mamillaire, thalamus et cortex cingulaire marque une date importante dans l’identiḀcation de régions
anatomiques essentielles à l’enregistrement en mémoire. Plus tard, en 1957, la description historique d’une amnésie antérograde déḀnitive après chirurgie bitemporale pour
épilepsie réfractaire au traitement pharmacologique (cas H.M.) a permis d’afḀrmer
l’existence d’une aire corticale – temporale interne – dont la lésion provoquait une
perte sélective et durable de la capacité de mémorisation. L’hippocampe est impliqué
dans l’acquisition des souvenirs épisodiques, liés à notre histoire intime, et intervient
durablement dans leur restitution. La trace mnésique en elle-même est répartie sur de
grands volumes de cortex et le stockage ou la conservation des souvenirs est diffuse.
De ce fait, une lésion cérébrale focale ne peut pas « théoriquement » provoquer une
perte isolée des souvenirs du passé, c’est-à-dire une amnésie rétrograde pure.
AMN é S IE RÉTR
OGRADE
PURE (ou d is pr opor t ionnée)
U ne des premières observations de la littérature
Dans la littérature taoïste du viième siècle, nous avons retrouvé un texte, « La difḀcile
guérison », qui nous paraît bien illustrer la présentation singulière de certains de ces
patients (encadré).
92
Les amnésies rétrogrades disproportionnées : à propos des amnésies fonctionnelles
Il nous semble pouvoir suggérer que nous avons retrouvé là l’une des premières descriptions dans la littérature d’amnésie fonctionnelle au sens qu’il est difḀcile d’éliminer une cause organique ou d’afḀrmer une cause psychique. Le sujet
est plongé dans l’amnésie (on ignore d’ailleurs dans quelles circonstances celle-ci
Houa-tseu de Yang-li, dans l’état de Song, fut frappé d’amnésie dans le milieu
du cours de sa vie. Ce qu’il prenait le matin, il l’oubliait le soir ; ce qu’il donnait le soir, il l’oubliait le lendemain. Quand il marchait, il oubliait le but de sa
marche. Chez lui, debout, il oubliait de s’asseoir ; aujourd’hui, il ignorait ce qui
s’était passé la veille. L’instant d’après, il oubliait l’instant précédent. Toute sa
maison en était affligée.
On consulta un astrologue qui interrogea les sorts mais n’obtint aucune
réponse. On mit à contribution un sorcier qui fit des prières, mais sans réussir à
l’exorciser. Puis ce fut le tour du médecin d’être appelé pour s’attaquer au mal,
mais il s’évertua en vain.
À Lou vivait en ce temps-là un lettré qui offrit à guérir le malade. Les parents de
Houa-tseu lui proposèrent la moitié de leurs biens s’il parvenait à le sauver.
« Il s’agit là d’un cas, dit le savant, qu’on ne peut, en vérité guérir ni en consultant le sort, ni en priant, ni même avec l’aide de la médecine ; pour ma part,
j’essaierai de transformer son esprit, de changer ses soucis. Peut-être ira-t-il
mieux après. »
Sur quoi, il se mit à appliquer au malade sa méthode. Il le dévêtit et attendit
qu’il demandât ses habits ; il le laissait sans manger jusqu’à ce que le malade
lui réclamât de la nourriture. Il l’enferma dans le noir et le malade réclamait la
lumière. Alors le savant dit joyeusement au fils du malade : « La maladie est
guérissable ; mon remède est cependant un secret qu’on ne peut dévoiler à
des tiers. Faites éloigner tout le monde et laissez-moi seul sept jours avec le
malade. »
Ils se conformèrent à la demande du lettré, sans savoir ce qu’il faisait du malade.
Et, en effet, la maladie qui traînait depuis des années disparut en une matinée.
Houa-tseu, rendu à la conscience, fut saisi d’une terrible colère. Il chassa de
sa maison sa femme, battit son fils et, se saisissant d’une pique, il se mit à
poursuivre le savant. Les gens de Song le retinrent et lui demandèrent la raison
de sa conduite. Houa-tseu s’expliqua en ces termes : « Avant, plongé dans une
amnésie profonde et dans l’indifférence, je n’étais plus conscient de la réalité
du monde, de son existence ou de son inexistence. Maintenant que je suis
éveillé, ce qui s’est passé depuis quelques décennies en fait de deuils, de gains
et de pertes, de peines et de joies, d’amour et de haine surgit dans un enchevêtrement inextricable ; j’ai bien peur que dans l’avenir, ces deuils, ces gains et
ces pertes, ces peines et ces joies, l’amour et la haine ne troublent de même
mon cœur. Comment trouverai-je seulement un instant d’oubli ? »
Extrait de Lie-Tseu, Le vrai classique du vide parfait, III, VIII.
93
Catherine Thomas-A ntérion
survint : on sait seulement qu’elle est Ḁxée depuis longtemps et inchangée) dans un
état quasi crépusculaire (devenu inconscient de la réalité du monde). Le bénéḀce
primaire est évident puisque le malade énonce lui-même cette possibilité comme
seule disponible pour oublier déḀnitivement (hors la mort dont elle est un équivalent). Le sujet n’a pas de passé mais il oublie également ce qu’il est en train de faire :
le voyage dans le temps est interrompu. On doit alors penser à la première leçon
faite à la Salpêtrière, le 22 décembre 1891, par Charcot, concernant une amnésie
dont l’intitulé était le suivant : « Sur un cas d’amnésie rétro-antérograde probablement d’origine hystérique. » Il est intéressant de voir que le « blocage » est inaccessible à l’astrologue, au sorcier-exorciste (les levers des phénomènes hystériques
se prêtant, comme on le sait, parfois à la suggestion et à l’exorcisme), ni même au
médecin. Par contre, un tiers (un lettré qui pourrait être l’ancêtre d’un psychothérapeute) peut, en isolant le malade, en interrompant les bénéḀces secondaires (l’aide
de ses proches), en employant quelques règles magiques (on notera que la « cure »
dure 7 jours), déplacer le symptôme (transformer son esprit, changer ses soucis),
faire une catharsis et permettre une « récupération spectaculaire » en une matinée.
L’éveil du malade est précédé par une mise à nu authentique (précédant la mise à nu
symbolique) (habits), une diète (nourriture) et une mise au cachot (enfermé dans le
noir). Le traitement est donc douloureux et fort coûteux (la moitié de leurs biens).
Aussi, Houa-tseu récupère la mémoire… mais pas le « bien-être » pour autant. De
plus, le fait qu’il s’en prenne avec violence à ses proches pourrait bien suggérer quelque « interprétation sauvage » à la cause de son amnésie… Surtout, la conclusion de
l’histoire rappelle à bon escient ce que le philosophe taoïste veut nous transmettre :
c’est-à-dire ne pas chercher à guérir tous les symptômes à tout prix – certaines pertes
étant préférables à certains gains ! – ou, du moins, accompagner la guérison, laisser
au sujet assez d’espace pour guérir ou non et, surtout, lui permettre d’exprimer sa
souffrance et de la mettre en mots.
Littérature neurologique « lésionnelle »
Cette situation exceptionnelle est en fait rapportée dans la littérature neurologique.
Il faut souligner que la plupart des observations concernent des pathologies diffuses
hormis un cas exceptionnel de lésion du faisceau unciné dans le cadre d’un traumatisme crânien bénin [1]. Les principales situations cliniques s’accompagnant d’une
amnésie rétrograde pure sont les traumatismes crâniens [1-5], les accidents vasculaires cérébraux (AVC) [6], un kyste colloïde [7], un méningiome opéré et traité par
radiothérapie [8], les encéphalites [4, 9-11] et une vascularite [12]. Trois hypothèses
générales sont alors proposées pour expliquer une telle amnésie [12] : une atteinte
frontale, une perturbation transitoire du lobe temporal interne, une atteinte du réseau
néocortical. L’amnésie concerne le plus souvent la mémoire biographique épisodique avec éventuellement, en plus, une atteinte de la mémoire sémantique personnelle et de la mémoire sémantique collective (événements publics, célébrités). EnḀn,
94
Les amnésies rétrogrades disproportionnées : à propos des amnésies fonctionnelles
l­’imputabilité de certains tableaux à la pathologie neurologique est parfois discutée par leurs propres rapporteurs. Ainsi, le patient G.R. [6] a présenté un accident
vasculaire cérébral capsulaire et thalamique gauche mais a également un contexte
psychologique « particulier » qui fait évoquer des troubles psychogènes surajoutés à
un tableau neurologique lésionnel.
A mnésie fonctionnelle
Les cas, également rares, qui prêtent le plus à discussion, entraînant parfois des
débats passionnés, sont ceux qui surviennent au décours d’un épisode neurologique
bénin. Pour certains auteurs (dont nous faisons partie), l’absence d’atteinte neurologique lésionnelle et la fugacité des troubles neurologiques font discuter des troubles
d’origine psychique, pour peu que l’on mette en évidence des antécédents psychologiques ou des circonstances l’évoquant, même si cet élément n’est pas indispensable
(épisode stressant occulté). L’épisode neurologique survient là comme une épine irritative. Parmi les cas très évocateurs, nous pouvons citer le cas M.M. [6]. Le patient a
présenté un traumatisme bénin, sans contexte psychologique notable, mais la présentation et la récupération spectaculaire pendant un match de tennis où le sujet « se
revoit » dans un match plus ancien l’évoquent [13]. On peut noter le cas P.A. [14],
qui n’a jamais récupéré, dont l’amnésie s’est installée après une perte de connaissance mal authentiḀée, ou le cas S.M. [15], qui installe une amnésie après un traumatisme crânien bénin et récupère rapidement. Nous avons nous-mêmes rapporté le
cas de F.F. [16, 17], homme de 41 ans, marié, ayant deux Ḁlles (14 et 10 ans) et trois
belles-Ḁlles (33, 30 et 28 ans) ; alors qu’il était au téléphone et seul dans son bureau,
il tomba de sa chaise. Trouvé à terre, il reprit connaissance, présentant d’emblée
une amnésie rétrograde pure touchant toute sa biographie et un certain nombre de
connaissances collectives. Il exista un élément identitaire transitoire. Le patient fut
suivi très régulièrement et une levée de l’amnésie survint au bout de 9 mois. La récupération des souvenirs fut progressive avec une conscience autonoétique préservée
et parfois même des phénomènes d’ecmnésie. Outre le ἀou des circonstances qui
entourent ce type d’amnésie, il faut souligner, dans la littérature médicale, la variabilité de la récupération et le fait que, lorsqu’elle survient, elle se fait le plus souvent
en quelques jours (comme une « levée » d’amnésie), voire de façon spectaculaire.
En 1997, De Renzi, et al. [18] ont proposé, pour décrire ces tableaux, l’expression
« amnésie fonctionnelle », avec l’idée que l’on ne peut afḀrmer l’étiologie organique
de ces tableaux ni l’éliminer. Cette dénomination a pris davantage de sens (et un autre
sens) lorsque Markowitsch, et al. [19] l’ont proposée en 1998 pour décrire le tableau
d’amnésie rétrograde isolée du patient A.M.N. Ce sujet, dans un contexte neurologique
ἀou (appel des pompiers devant un départ de feu dans son grenier sans suspicion
d’anoxie) et un contexte psychologique suggérant qu’un souvenir traumatique de
l’enfance ait pu intervenir dans le déclenchement du tableau (réminiscence pendant
95
Catherine Thomas-A ntérion
une séance de psychothérapie d’une voiture ἀambant sur l’autoroute, le conducteur
prisonnier des ἀammes, scène survenue pendant la petite enfance, occultée et conḀrmée comme véridique par la mère du sujet), présentait sur le PET-scanner un hypodébit majeur, impliquant les hippocampes mais étant, en fait, très étendu. D’autres
auteurs (de plus en plus rares aujourd’hui), au contraire, n’admettent pas qu’un
mécanisme psychique quel qu’il soit puisse « déclencher » un blocage de l’accès aux
souvenirs passés et suggèrent l’existence de lésions de très petite taille non vues sur
des examens structuraux, éventuellement visibles sur de l’imagerie fonctionnelle.
A mnésie psychiatrique : psychogène (ou amnésie dissociative)
Des observations authentiquement psychiatriques sont rapportées de façon encore
plus exceptionnelle (mais peut-être ne le sont-elles pas). Le cas N.N. est un cas rare
de voyageur sans bagages de la littérature neuropsychologique [20]. Deux observations de troubles identitaires fugaces ayant récupéré en 3 jours ont été également
rapportées récemment [5]. Et un tableau reste insolite : le cas R.M. [21]. Il s’agissait
d’une jeune Ḁllede 17 ans sans pathologie neurologique, sans contexte psychologique
évocateur ni contexte favorisant, qui présenta une amnésie avec un élément identitaire transitoire, un oubli massif de tous ses proches et de sa mémoire personnelle
épisodique, et ce sans récupération après 3 ans de suivi. Il faut noter que les auteurs
réfutent (et argumentent) l’idée d’une simulation. Le cas N.N. présente une modiḀcation du débit cérébral sur une IRM fonctionnelle au repos. Par ailleurs, les auteurs
ont réalisé des études savantes, en imagerie fonctionnelle, montrant le fonctionnement singulier de la patiente pour récupérer des événements personnels épisodiques
et notamment des modiḀcations des débits en région fronto-temporale. Nous avons
nous-mêmes publié le cas de monsieur X, voyageur sans bagages n’ayant pas récupéré son identité et qui présentait sur un examen PET-scanner réalisé 15 mois après
qu’on l’ait retrouvé errant dans la rue, des modiḀcations de débit temporal interne
gauche massives [22]. Cela, si besoin était, rapproche singulièrement les amnésies
« fonctionnelles » [19] des amnésies psychogènes. L’amnésie fonctionnelle pourrait
être alors une amnésie psychogène avec ou sans épine irritative (épine biologique ou
événementielle).
Deux tableaux d’amnésie psychiatrique sont clairement identiḀés dans le DSM-IV
comme pouvant donner des amnésies rétrogrades pures. D’une part, il s’agit des
troubles somatoformes : tableaux de somatisation qui s’accompagnent d’un cortège
d’autres symptômes fonctionnels ou tableaux de conversion. D’autre part, il existe
les tableaux d’amnésie dissociative appelée encore amnésie psychogène (DSM-III).
Dans ces derniers, « la perturbation principale est constituée par un ou plusieurs
épisodes durant lesquels le sujet présente une incapacité à évoquer des souvenirs
personnels importants, habituellement traumatiques ou stressants ». Il existe pratiquement toujours un caractère d’amnésie identitaire et le tableau peut s’accompagner
96
Les amnésies rétrogrades disproportionnées : à propos des amnésies fonctionnelles
d’un tableau d’errance (fugue dissociative). Ces tableaux sont observés de façon
prépondérante, dans les contextes traumatiques tels que les guerres, les catastrophes naturelles et les déplacements de population. Il ne vient là à personne l’idée de
rechercher des épisodes neurologiques sous-jacents. Les mécanismes sous-tendant
ces tableaux psychiatriques ne sont pas clairs et s’agit-il des mêmes que dans les
cas « avec épine irritative » ? Il a pu être évoqué des phénomènes de stress et de
blocage neuronal (où ? quand ? comment ?) en lien avec une élévation des sécrétions
d’hormones surrénaliennes (en particulier les glucocorticoïdes) et dans la conversion, dont le mécanisme reste bien obscur, des phénomènes d’inhibition (de quoi ?
où ? comment ?) [23].
Q ue nous apporte une modiἀcation de l’imagerie fonctionnelle ?
Il nous semble, après avoir exposé ces cadres nosologiques, pouvoir faire trois
remarques. Si, bien sûr, l’absence de lésion structurale ne permet pas d’éliminer des
lésions microscopiques (en particulier des lésions axonales diffuses dans les traumatismes bénins), le fait que l’on observe une modiḀcation de l’imagerie fonctionnelle
ne permet pas davantage de porter un diagnostic « neurologique » ! Il est clairement admis que des modiḀcations de débit sont observées dans de très nombreux
tableaux psychiatriques, y compris des tableaux de conversion, et que ces images ne
traduisent qu’une modiḀcation du fonctionnement « normal » du cerveau. Ainsi, en
2006, Ghaffar, et al. [24] ont publié les observations de trois patients présentant des
anesthésies hémicorporelles répondant aux critères diagnostiques du DSM-IV de
conversion, en IRM fonctionnelle. Ces sujets présentaient une absence d’activation
dans le cortex somato-sensitif controlatéral lorsqu’on stimulait, par une vibration
tactile, le côté atteint, alors que l’activation était observée lors d’une stimulation
bilatérale ! Les auteurs suggèrent que la double stimulation puisse intervenir comme
un « distracteur » levant un phénomène d’inhibition.
D ISCUSS ION
En résumé, la caractéristique commune de tous ces tableaux – quels qu’en soient la
cause et les mécanismes – est d’être un tableau clinique d’amnésie rétrograde dont le
caractère est, selon les auteurs, déḀni comme isolée (isolated retrograde amnesia, ou
IRA) ou focalisée (focal form of retrograde amnesia, ou FRA), les deux termes étant
parfois confondus (isolated and focal retrograde amnesia) ! Pour certains auteurs, le
terme « focalisé » doit être réservé aux amnésies observées dans les tableaux neurologiques lésionnels et ne peut donc être utilisé pour des tableaux d’amnésie rétrograde « isolée » survenue après une pathologie neurologique minime et sans lésions
identiḀées [13]. À l’inverse, en 1995, Spinnler, et al. [25] ont proposé de ne pas séparer les causes supposées « organiques » ou « fonctionnelles » et de décrire d’abord la
situation clinique d’amnésie rétrograde, telle qu’on la rencontre en pratique.
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Catherine Thomas-A ntérion
Les cas neurologiques restent rares dans la littérature médicale, suggérant que
seule une pathologie diffuse puisse donner un tel tableau. Cela reste difḀcile à
­comprendre. On peut pour cela se rapporter à des modèles issus de l’imagerie fonctionnelle comme le modèle HIPER (HIPpocampal Encoding Retrieval) qui suggère
que le rôle du lobe temporal interne serait différent selon son axe antéro-postérieur :
la partie antérieure interviendrait dans l’encodage de la mémoire épisodique et la
partie postérieure dans la récupération [26]. L’organisation anatomique de l’hippocampe, qui est une structure enroulée sur elle-même de façon complexe et dont les
afférences et efférences sont différentes selon les régions, peut suggérer des régions
préférentielles pour l’organisation des souvenirs antérogrades et rétrogrades. EnḀn,
un travail récent a démontré, chez des patients épileptiques implantés dans la région
hippocampique et qui présentaient des crises temporales avec sensation de « déjà
vécu », que des neurones hippocampiques pouvaient sélectivement coder des informations biographiques épisodiques et sémantiques, y compris des souvenirs de l’enfance [27], rendant le phénomène d’oubli sélectif physiologiquement possible sans
expliquer pourquoi il est peu fréquent.
L’amnésie dissociative est une entité psychiatrique rare. La nature du trouble est
mal connue et le plus souvent rapportée à un trouble de type conversion. On sait
maintenant que l’imagerie fonctionnelle peut objectiver des anomalies. Il est difḀcile
d’aller plus loin dans la discussion hormis que ces anomalies sont franches et impliquent des régions déjà rapportées comme impliquées dans les amnésies rétrogrades
pures fonctionnelles [19]. Le fait d’observer une modiḀcation du fonctionnement
cérébral, impliquant les régions frontales et/ou temporales, ne permet toutefois pas
d’impliquer plus précisément une région dans la genèse des troubles, ni d’afḀrmer le
caractère du trouble. On peut évoquer, au regard de la littérature récente sur l’impact
cognitif des événements traumatiques [28], un stress oxydatif neuronal lors d’une
hyperactivité corticotrope ou noradrénergique centrale, aux effets réversibles ou
non. Le trouble dissociatif peut être expliqué comme une stratégie défensive de type
coping par les sujets confrontés à une situation stressante et notamment rappelant
une situation survenue pendant l’enfance ayant alors servi d’ancrage [29]. Il est intéressant de souligner que des auteurs signalent la récupération temporaire de souvenirs perdus sous hypnose ou sous injection de sodium amytal [1, 19].
La plupart des tableaux d’amnésie fonctionnelle survenant au décours d’épisodes
neurologiques bénins nous semblent pouvoir répondre aux critères de diagnostic d’amnésie dissociative ou psychogène et, comme le prévoit la classiḀcation du
DSM-IV dans le cadre d’un traumatisme (éventuellement sans tableau de stress posttraumatique identiḀé), d’une conversion ou d’un autre trouble psychique. L’épisode
neurologique intervient alors comme une « épine irritative ». Les circonstances
pourraient faire développer aux patients une attitude de type coping : traumatisme
crânien bénin [15], chute et coup sur la tête alors qu’il est au téléphone pour F.F. [16,
98
Les amnésies rétrogrades disproportionnées : à propos des amnésies fonctionnelles
17], avec l’installation d’une amnésie qui « prolonge » la perte de conscience brève
ou simplement l’interruption de l’activité, sans exclure que des phénomènes biologiques (neurotransmetteurs excitateurs) prédisposent à un « blocage » du système.
Le patient F.F., lors de la récupération, restitua un souvenir personnel traumatique
survenu quelques jours avant l’amnésie. Dans certains cas, il est retrouvé des antécédents de traumatismes infantiles, comme le patient A.M.N. qui évoqua en psychothérapie une scène traumatique de l’enfance (voiture en feu) [19].
Deux éléments s’observeraient plus volontiers dans l’amnésie dissociative (et
fonctionnelle) que dans l’amnésie neurologique. D’une part, l’amnésie d’identité
serait un élément en leur faveur, particulièrement les tableaux dissociatifs dont
c’est un des maîtres symptômes. D’autre part, si on observe une récupération,
celle-ci est volontiers dans les tableaux psychogènes, spectaculaire et survient peu
de temps après le début des troubles. C’est le cas des trois patients de Stracciari,
et al. [5] qui récupèrent tous en moins de 8 jours. Il a pu être rapporté également
des récupérations à la suite des « mises en situations contextuellement similaires ».
Le patient P.N. [30] récupéra en voyant une scène de funérailles à la télévision (un
épisode de ce type avait précédé son amnésie) ; le patient M.M. [6] se revit, alors
qu’il jouait au tennis, jouer une partie de tennis antérieure, et le patient G.R. [6]
revécut une anesthésie précédente alors qu’il en subissait une nouvelle. Un certain
nombre de sujets présentant une amnésie fonctionnelle ne récupèrent pas. Ainsi,
le patient A.M.N. [19] est devenu amnésique après avoir découvert un incendie et,
lorsqu’il a retrouvé « un événement traumatique infantile », il n’a pas pour autant
récupéré de l’amnésie. Le fait que certains sujets récupèrent suggère qu’il puisse y
avoir un « blocage » de l’accès aux souvenirs passés probablement par une perturbation des phénomènes de contrôle. Les mécanismes intimes restent inconnus.
Des processus de contrôle motivationnel ou émotionnel pourraient bloquer des
processus de contrôles plus exécutifs pour la recherche de souvenir puisque ces
trois types de contrôles semblent pouvoir être décrits de façon indépendante au
niveau neuronal [31]. La levée des troubles de F.F., les associations faites par le
sujet, le fait qu’il n’ait rien oublié (ecmnésie) vont dans le sens d’un problème de
contrôle et d’une levée possible du trouble en « travaillant » sur le symptôme ou du
fait de l’éloignement du stress traumatique [16, 17]. La récupération dans ce cas a
été tardive et est survenue 9 mois après le début des troubles, et ce malgré une prise
en charge immédiate. Il est possible que les troubles ne récupèrent pas dans les cas
où les systèmes d’accès, de convergence ou de stockage sont détruits et dans les
cas où le stress traumatique ne peut être maîtrisé que par une mise en distance déḀnitive, de la même façon que les troubles neurologiques peuvent ne pas récupérer
du fait des lésions diffuses interrompant le système d’accès ou détruisant le stock.
On ne peut exclure que certains niveaux de stress oxydatif très intenses entraînent
une destruction neuronale [19].
99
Catherine Thomas-A ntérion
C ONC LUS ION
Nous suggérons que les tableaux d’amnésie fonctionnelle [18, 19] et d’amnésie
dissociative sont en fait la même entité. Nous proposons d’utiliser plus largement la
dénomination « amnésie rétrograde disproportionnée » et, si on le peut, de préciser
au décours d’une pathologie neurologique lésionnelle (et avec des lésions authentiḀées en imagerie structurale), au décours d’une pathologie neurologique bénigne et
sans lésion objectivable ou sans contexte neurologique particulier avec ou non des
anomalies sur des examens d’imagerie fonctionnelle, ou dans un contexte dissociatif
(au sens du DSM-IV). Le tableau clinique pourra ensuite être brossé. On identiḀera
––l’étendue : amnésie lacunaire, massive ou totale ;
––la durée : transitoire, avec récupération partielle ou durable ;
––le proḀl : amnésie biographique épisodique isolée ou amnésie biographique globale
(épisodique et sémantique) ou amnésie biographique (isolée ou globale) ;
––le fait de s’accompagner d’autres troubles : amnésie collective (en précisant le
secteur touché : personnes célèbres, événements publics) ou plus rarement amnésie
procédurale.
Le fait qu’il existe un caractère identitaire devrait être précisé, de même que des
circonstances évoquant un stress, une conversion ou un antécédent psychologique
(personnalité, pathologie, stress traumatique de l’enfance). Il nous semble ainsi, par
cette démarche, simpliḀer le travail du clinicien, aider mieux les sujets en les observant globalement et augmenter les chances dans l’avenir de comprendre le mécanisme biologique et neuronal commun à tous ces tableaux. IdentiḀer les événements
traumatiques (ou les épines irritatives neurologiques) nous semble également participer à la qualité de l’accompagnement du sujet. EnḀn, si des entretiens se mettent en
route, il est bon de rappeler qu’il s’avère parfois utile de ne pas chercher à faire disparaître l’amnésie que l’économie psychique du sujet a installée pour se protéger.
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La mémoire
Memory
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La mémoire et l’oubli
Janine Chanteur
La mémoire est une déesse, l’une des plus anciennes. Son nom, Mnémosyne, et le
nom commun, mnèmè, signiḀent l’un et l’autre mémoire. Ils ont la même étymologie
indo-européenne (smer) qui indique l’antériorité la plus archaïque. En grec, le verbe
mimnesco (connaître, se souvenir) est issu de la même racine. Il nous apporte une
indication devenue banale mais qui reste précieuse : la connaissance est inséparable
de la mémoire. Une mémoire corporelle précède ce que nous appelons communément
la mémoire. En est-elle la cause ? En est-elle seulement la condition de possibilité ?
On sait que des atteintes spéciḀques du cerveau peuvent perturber, voire détruire,
la mémoire. Les progrès de nos connaissances scientiḀques ne sont pas aujourd’hui
assez convaincants pour régler un problème posé depuis des siècles. Platon a pensé
le résoudre, Aristote l’a repris, il a été développé par saint Augustin, au livre X de
ses Confessions, les Scolastiques s’en sont occupés, Spinoza, Descartes, Kant et
bien d’autres s’y intéressèrent. L’école matérialiste du xixe siècle a voulu donner des
solutions déḀnitives. Mais en 1896, paraît Matière et Mémoire de Bergson, qui rend
à la mémoire la liberté et entreprend d’unir matière et esprit. Nos contemporains,
Heidegger ou Ricœur, pour ne citer qu’eux, poursuivent le débat : la mémoire est-elle
matière ? Est-elle esprit, ou les deux à la fois ? Nous tenterons d’apporter quelques
réἀexions à ce débat.
Revenons d’abord à la déesse Mnèmosyne. Elle était Ḁlle d’Ouranos, le Ciel, et
de Gaïa, la Terre, et devint la mère des Muses. En dépit des crimes commis par ses
parents, l’idée de spiritualité est introduite par Ouranos, celle de matérialité avec
Gaïa. Dans sa richesse, la symbolique du couple grec apporte aussi au débat un
mythe intéressant. À la naissance de la déesse, à la fois Ciel et Terre par son origine,
surgit, en Béotie, une source appelée la Source de Mémoire. Chaque être humain,
pour venir au monde, doit boire de l’eau de cette source : son âme doit ignorer d’où
elle vient. C’est la condition indispensable à son union à un corps. La vie humaine
ne commence qu’après l’oubli d’un éventuel avant la vie : néant, paradis ou enfer,
tout est effacé en naissant. La vie n’a pas de souvenir de ce qu’elle n’était pas, elle
s’élance, en chacun de nous, sans mémoire. Nous allons pouvoir vivre notre présent,
en accumulant des souvenirs relatifs à la vie humaine et nécessaires à son développement, au point que présent et passé, désormais vécus, pourront s’aider à se projeter
vers l’avenir. La continuité entre passé, présent et futur est assurée.
103
Janine Chanteur
Cependant, à côté de la Source de Mémoire, coule la Source de l’Oubli, celle dont
les morts doivent boire, pour oublier la vie. Dans leur opposition, d’une part les deux
sources effacent une éventuelle mémoire d’avant la vie pour permettre de vivre et,
d’autre part, c’est la mémoire qui doit disparaître pour annihiler la vie. Promesse
d’avenir et destruction du passé vécu sur la terre, les contraires donnent à la vie, en
amont et en aval, des limites infranchissables pour la conscience. C’est entre ces deux
bornes de la naissance et de la mort que se constitue, se développe et se dégrade la
mémoire. D’autres traditions croiront à un rappel possible de nos souvenirs d’avant la
vie, les traditions occidentale et hébraïque n’iront pas en deçà. La mémoire, de génération en génération, c’est à l’histoire qu’il convient de l’assurer. Quant à l’au-delà, c’est
affaire de religion, voire de philosophie, pas de science ni de médecine au sens strict.
Ce qui n’empêche pas les médecins et les scientiḀques de pratiquer une religion.
Les mythes nous engagent à réἀéchir sur la situation de la mémoire et de l’oubli
l’une par rapport à l’autre. Bien que les contraires impliquent en général une rupture,
il faut, en l’occurrence, rechercher ce que chacun exclut en l’autre mais aussi ce qu’il
lui apporte. Mémoire et oubli sont-ils toujours des contraires ? Ne leur arrive-t-il pas
d’être des partenaires dans le dynamisme de la vie, tantôt devenant une négativité
qui peut en détruire le sens, voire l’effectivité, tantôt un lien positif qui permettrait
d’envisager sinon une réponse, du moins des éléments éclairants sur la présence et la
fonction du corps et de l’esprit.
Nous n’aborderons pas les pathologies de la mémoire, elles relèvent de la médecine. En revanche, nous nous intéresserons à ses ambiguïtés, à ses richesses et aux
désastres que le couple antinomique peut provoquer. Nous savons tous que l’intégrité de la mémoire est indispensable à l’acquisition des connaissances, comme aux
actions les plus simples de la vie. Pour comprendre le moment présent, pour le vivre,
il nous faut avoir la mémoire du passé. Sans la conservation des souvenirs, c’est-àdire la possibilité de nous rappeler ce que l’on a fait, ce que l’on a appris, du plus
simple au plus complexe, ce que l’on a vécu, sans la possibilité de faire un tri dans
l’ensemble de nos souvenirs et de retenir ceux qui sont utiles à tel moment précis,
nous ne pourrions pas avoir conscience des exigences du présent ni y faire face. En
conséquence, la pensée d’un futur, non encore advenu, qu’il faut créer ou subir, en
essayant de l’améliorer, n’aurait aucune réalité. L’intérêt que l’on peut porter à la
vie dans tous les domaines (actions, travail manuel ou intellectuel) est fondé sur la
mémoire, donc sur le passé, réapparaissant au présent qui l’enrichit à notre service et
donc à celui de notre futur, à la condition de se rappeler, comme l’a écrit Marguerite
Yourcenar, dans un livre de souvenirs, que « la mémoire n’est pas une collection
de documents déposés en bon ordre au fond d’on ne sait quel nous-mêmes ; elle
vit et change : elle rapproche les bouts de bois morts, pour en faire de nouveau une
ἀamme ». Oui, mais la ἀamme éclaire et réchauffe, elle peut aussi brûler et laisser
des blessures incurables ou bien difḀciles à guérir.
104
La mémoire et l’oubli
Un exemple : abandonné par la femme qu’il aimait, Apollinaire écrivit plusieurs
poèmes admirables. De l’un d’entre eux, La chanson du mal-aimé, on peut retenir les
allées et venues tragiques de la mémoire et de l’oubli. Entre souvenir et folie, c’est
l’errance tout au long du poème. En voici quelques aperçus. Dès la dédicace à Paul
Léautaud :
Et je chantais cette romance
En 1903 sans savoir
Que mon amour a la semblance
Du beau Phœnix s’il meurt un soir
Le matin voit sa renaissance.
Plus loin, sans illusion, il s’écrie :
Regrets sur quoi l’enfer se fonde
Qu’un ciel d’oubli s’ouvre à mes vœux…
Il appelle l’oubli, il veut revivre :
J’ai hiverné dans mon passé
Revienne le soleil de Pâques.
Mais le souhait est un leurre. La mémoire est là, bien présente, l’amoureux va tenter
de s’abuser lui-même, comme si la souffrance pouvait s’évanouir : l’angoisse de
l’interrogation en témoigne :
Mon beau navire ô ma mémoire
Avons-nous assez navigué
Dans une onde mauvaise à boire
Avons-nous assez divagué
De la belle aube au triste soir.
Divaguer : aspirer à l’oubli dans la détresse, mais se souvenir, malgré tout. La claustration dans la mémoire se referme :
Mais en vérité je l’attends
Avec mon cœur avec mon âme
Et sur le pont des Reviens-t-en
Si jamais revient cette femme
Je lui dirai Je suis content.
Et puis la douloureuse vérité, la volonté de se souvenir, même sans espérance :
Je ne veux jamais l’oublier […]
Mon île au loin ma Désirade […].
Un des plus beaux poèmes de la langue française, l’un des plus tristes aussi !
Nous ne sommes pas maîtres de notre mémoire ni de l’oubli. Si un choix judicieux dans nos souvenirs nous donne l’énergie qui génère l’avenir, le déferlement de
certains d’entre eux peut venir écraser le présent : immergé dans le passé, le présent
ne peut pas vivre, il est sans espoir de créer du nouveau. Le présent a besoin de
105
Janine Chanteur
souvenirs, mais s’il se laisse engloutir en eux, il perd toute liberté, le goût de l’avenir
a disparu, il n’a plus la force de nous intéresser à lui. On pourrait donner bien des
exemples de ce terrorisme de la mémoire. Ainsi, un homme (ou une femme) qui ne
peut pas rompre un attachement morbide au passé, que ce soit à ses parents, à leur
maison, aux habitudes anciennes…, passe sa vie enfoui dans des souvenirs devenus
mortifères. Le pire, c’est qu’ils sont souvent inconscients. Bien que l’adulte soit en
vie, il est comme mort : son avenir a été fabriqué pour lui, à sa place, ce n’est pas lui
qui l’a voulu. Que de détresses, de révoltes manquées, de suicides aussi, dans cette
vie qui n’est pas la sienne.
Avis aux mères possessives, aux gourous de toute sorte qui s’arrogent le droit de
conḀsquer l’avenir d’un être humain ou de lui apprendre à se le conḀsquer lui-même,
en jouant sur son affectivité et son immaturité. La sortie de l’inclusion, si elle est
possible, est longue et difḀcile. Il faut la vouloir sans se décourager, parce que les
souvenirs, inconscients ou non, dans lesquels nous sommes englués ont accaparé la
vie de la mémoire. Celle-là ne peut que nourrir la répétition du passé, rester la proie
d’un faux oubli qui la tient prisonnière ou inspirer les actes les plus néfastes. Quoi
qu’il en soit, c’est le futur, c’est la vie qui sont paralysés et peut-être détruits. On a
oublié de vivre sa propre réalité.
Certaines circonstances douloureuses peuvent transformer la mémoire en obsession. Les souvenirs personnels, mais aussi ceux qui viennent des malheurs collectifs,
occupent la conscience à tel point que la vie se Ḁge, dès le moment où ils se forment.
Rappelons que vivre, c’est se souvenir, mais c’est aussi oublier. Ce genre d’oubli
n’est pas pathologique, c’est le souvenir obsessionnel qui bloque l’avenir et devient
anormal. Car le souvenir pétriḀé et pétriḀant nous interdit le présent et l’avenir.
Pouvons-nous ne pas rester rivés à ce genre de souvenirs que nous voulons obscurément garder vivaces parce que, en dépit de leur tyrannie, ils sont légitimes ? Si nous
ne nous accrochions pas à eux, nous aurions l’impression de commettre une faute.
Avons-nous d’ailleurs les moyens d’oublier la douleur que la mort ou le malheur de
ceux que nous aimons nous force à ressentir si profondément ? La mémoire nous
ramène au temps du malheur comme à un remords lancinant. Peut-on seulement
tenter d’apaiser les assauts du souvenir que nourrit la mémoire ? S’il ne s’agit pas
d’oublier (nous ne pourrions pas) alors, que faire ?
Une longue rencontre avec le mal – la mort d’un enfant, le handicap incurable d’un
autre – m’a appris que s’il n’est pas question d’oublier, la mémoire (le non-oubli)
peut paradoxalement nous amener à une vision plus ouverte que l’enfouissement
dans le désespoir. C’est en effet la mémoire qui nous rappelle que nous ne sommes
pas seuls au monde. L’autre le plus proche, nos autres enfants, des amis, mais aussi
des inconnus, ont éprouvé, comme nous, le malheur, ils ont subi les retours lancinants des souvenirs et les ravages qu’ils font. Ce n’est pas une consolation. Mais leur
106
La mémoire et l’oubli
présence est la faille par où peut se glisser, comme une aube hésitante, l’ébauche
d’un apaisement. La mémoire réveille alors le souvenir de ce qu’on peut appeler
la fraternité, son accueil, son soutien, sa générosité. Sans avoir subi les mêmes
malheurs, d’autres les comprennent intuitivement. Ils nous écoutent et adoucissent
l’âpreté des souvenirs, comme le feraient des frères.
Si nous nous permettons d’en accepter l’appui, la fraternité ouvre en nous un
chemin oublié : celui de l’avenir qui, petit à petit, assumera le passé dramatique et
désespérant. Il y faut du temps… Mais une énergie nouvelle se crée, elle désenclave
la mémoire. Elle lui rend la possibilité de faire vivre le présent en tant que tel, d’en
ranimer l’intérêt, de le transformer. La mémoire, à son insu, repart vers un avenir qui
acceptera de nouveaux souvenirs. Les épreuves les plus dures nous resteront toujours
en mémoire, mais elles oublieront, au Ḁl du temps, de nous barrer la route de la vie.
Encore faut-il n’être pas resté seul.
La violence du mal, son amplitude, son horreur ont déḀguré le xxème siècle et
menacent le xxième. Comment oublier les tortures, les déportations dans des camps,
conçus pour la mort, les entreprises atroces de déshumanisation dans les prisons et
les camps de concentration ? Il y a des noms : Hitler et ses séides, Staline et ses apparatchiks, Mao Tsé Toung, Pol-Pot et sa bande d’assassins, et combien d’autres… que
la mémoire collective retransmet avec le nombre effarant de leurs victimes. Ne pas
oublier l’inhumain est un indéniable devoir : laisser les jeunes générations ignorer
que des hommes peuvent être endoctrinés au point de se conduire de façon monstrueuse envers d’autres hommes, ne pas prendre conscience que se livrer à la déshumanisation d’un ou d’innombrables hommes, c’est se détruire soi-même. On donne
alors toutes ses chances à la résurgence de l’inqualiḀable. L’Histoire est aussi l’histoire de ces terribles recommencements.
Cela dit, s’il est juste de reconnaître un devoir de mémoire, de commémorer les
moments les plus tragiques de l’histoire où des hommes se sont conduits comme
des démons, s’il ne faut pas laisser s’engourdir la mémoire, il est clair que cette
dernière ne doit pas non plus rester enkystée dans le passé. L’avenir, même s’il doit
être conscient de crimes irréparables, a le droit et le devoir d’exister.
Le mot pardon peut-il convenir ? Les victimes, seules, pourraient pardonner : elles
sont mortes. Nous ne pouvons pas, nous n’avons pas le droit de nous mettre à leur
place. Nous savons seulement que certaines d’entre elles, avant de mourir, eurent la
force de pardonner. Ainsi, le prêtre polonais, Maximilien Kolbe, avait pris la place
d’un père de famille condamné au bunker de la faim, à Auschwitz. Privé totalement
d’eau et de nourriture, il y est mort, dans d’horribles souffrances. Avant sa mort, il
avait pardonné à ses bourreaux.
Pardonner n’est pas oublier, mais c’est indiscutablement, si le pardon est vrai,
transmettre au tueur, selon l’étymologie du mot pardon, la possibilité, seulement la
107
Janine Chanteur
possibilité, de sortir hors de ce qu’il a commis, Celui qui pardonne ouvre, à l’homme
déshumanisé, la porte de l’avenir, il lui donne la liberté de se retourner sur son crime,
de le juger, de le condamner, de s’en repentir et la volonté de l’expier. Il est étrange
de penser que l’oubli de l’offense, pour la victime, est entre les mains du criminel,
celui à qui a été donné le pardon et qu’il ne dépend pas de la mémoire de la victime :
en effet, si le criminel, par la grâce du pardon, arrive à reconnaître l’ignominie de sa
conduite, si, de lui-même, il peut appeler l’expiation, le fait d’avoir réhumanisé un
homme perdu apporte à la victime, concrètement si elle est encore en vie, abstraitement si elle est morte, une ouverture sur le sens de la destinée humaine. Dans la
vérité retrouvée par le criminel, peut-être une fragile fraternité germe-t-elle ? Ce
serait aller au cœur de la mémoire du bien pour l’un comme pour l’autre : la victime
a été plongée au fond du mal, en dépit de son innocence ; le criminel est arrivé à
détester son crime. Le geste du pardon a pu réveiller en lui le souvenir qu’il était né
homme et qu’il peut le redevenir.
Nous nous sommes demandé si la mémoire est matière ou esprit, ou les deux à la
fois. Autrement dit, la matière est-elle la condition de possibilité de la mémoire ? En
est-elle la cause ?
Un regard rapide sur la réminiscence pourrait peut-être nous apporter quelque indication. La réminiscence n’est pas le souvenir. Il ne faut pas la confondre non plus
avec la mystique qui, selon saint Jean de la Croix (l’un des plus grands mystiques du
xvième siècle), élimine mémoire et réminiscence dans les ténèbres de la Nuit obscure
de l’âme. La réminiscence est au contraire l’un des dons les plus inattendus et les
plus merveilleux de la mémoire. Elle consiste à nous faire quitter, sans nous en apercevoir, le courant de notre présent conscient. Nous ne dormons pas, nous ne rêvons
pas, nous sommes… ailleurs, inconsciemment, involontairement. C’est par exemple
la contemplation sereine d’un paysage que nous n’avons pas connu, devant lequel
nous ne sommes pas, dont nous ne prendrons conscience que lorsque la vision aura
disparu. Quand la réminiscence a laissé la place à la mémoire, on vit la sérénité, le
bonheur. Bien que la réalité revenue nous ait comme dépossédés de ce qu’on devine
être l’essentiel, on se sent transformé.
La réminiscence est une manifestation de la mémoire dans la mesure où elle nous
permet de nous rappeler dans le temps un état vécu hors du temps. Ce serait une
erreur désastreuse d’imaginer que l’usage des stupéḀants puisse la susciter : les
drogues n’apportent, avec le délabrement de la santé, que l’opposé de la réminiscence, de la sérénité et de l’émerveillement paisible qu’elle nous offre. Platon a eu
l’expérience de la réminiscence. Elle était pour lui « l’harmonie éternelle ».
La mémoire serait alors à la fois matière (ce qui est indéniable) unie à l’esprit,
comme nous en évoquions la possibilité. Mais les recherches sur la question incitent
plus à la prudence qu’aux afḀrmations déḀnitives.
108
La mémoire
Memory
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M émoire des souvenirs, mémoire des savoirs.
H .M ., K.C . et quelques autres
Michel Poncet
L’étude de patients victimes de lésions cérébrales et de troubles de la mémoire a
largement contribué aux connaissances des systèmes de mémoire. Je voudrais en
quelques minutes rendre hommage à quelques-uns d’entre eux pour leur participation d’importance à l’histoire de la neuropsychologie clinique de la mémoire dite
déclarative.
A tte inte de la mém oire déc lara t ive (é pis od iq ue
et sémant
iq ue) : H .M . et B rend a Mil ner
H.M. est né en 1926 et décédé en décembre 2008 à l’âge de 82 ans. Victime de crises
comitiales ayant débuté à l’âge de 10 ans et devenues invalidantes par leur sévérité
et leur fréquence vers l’âge de 16 ans, malgré un traitement médicamenteux bien
suivi, il est opéré à l’âge de 27 ans. Scoville [1] pratique une résection bitemporale
interne. H.M., dont l’état s’en trouve très amélioré sur le plan de l’épilepsie, va
malheureusement présenter un syndrome amnésique des plus sévères jusqu’à son
décès. H.M. a été étudié pendant une cinquantaine d’années, et ce principalement par
Brenda Milner et ses collaborateurs.
H.M. oublie tout ce qu’il a vécu et tout ce qu’il a vu et entendu depuis son intervention (amnésie antérograde), et tout ce qui concerne les 10 années qui l’ont précédée (amnésie rétrograde). Il vit dans l’ici et le maintenant et résume son ressenti en
disant : « Chaque jour est seul, isolé. »
Larry Squire, dans un article publié dans la revue Neuron en janvier 2009 [2],
résume l’apport majeur d’H.M. aux connaissances sur la mémoire. On peut le résumer comme suit :
––la mémoire est une fonction cérébrale en soi. Les capacités linguistiques, visuoperceptives, gestuelles et intellectuelles (raisonnement, fonctions exécutives) de
H.M. sont normales et il a un QI à 112 ;
––la mémoire à court terme et la mémoire de travail sont fondamentalement distinctes
de la mémoire à long terme. Elles sont préservées chez H.M. Voici des commentaires de Brenda Milner qui illustrent bien ce fait : « Ainsi, quand je lui demandais de
109
Michel Poncet
retenir le nombre 584, il put le rappeler au bout de 15 minutes, alors qu’il était resté
seul sans être dérangé. Impressionnée par son succès, je voulus savoir comment il
avait réussi, et il me donna l’explication suivante. “C’est facile ; je me souviens du
8. Ensuite 5, 8 et 4 font 17. Je me rappelle le 8, je l’enlève de 17, il reste 9. Je divise
9 par 2, ça fait 5 et 4 et voilà 584. C’est facile.” Je l’entretins alors d’un autre sujet
pendant 2 minutes environ. Après cette brève distraction, je vériḀais s’il se souvenait
toujours des chiffres. Il s’étonna. “Des chiffres ? Quels chiffres ?” » ;
––il y a plusieurs types de mémoires dans le cerveau. H.M. peut apprendre et retenir,
un apprentissage perceptivo-moteur complexe. Dans l’épreuve du dessin en miroir
de l’étoile, ses performances sont identiques à celles des témoins. Sa mémoire procédurale est intacte [3] ; il apprend en quelques essais les procédures nécessaires à la
réalisation de l’épreuve sans se rappeler (consciemment) qu’il a été soumis plusieurs
fois à cette épreuve ;
––le lobe temporal médian joue un rôle essentiel dans la mémoire. L’IRM de
H.M. montre que la résection chirurgicale a intéressé les amygdales, les hippocampes
et les structures sous-hippocampiques (Ḁg. 1) [4].
F igure 1. IRM de H.M : lésion des hippocampes (à l’exclusion de leur partie caudale) ; lésion des
cortex sous-hippocampiques.
A tte inte de la mém oire é pis od iq ue sans a tte inte
de la mém oire sémant
iq ue : K.C . et E nde l T u lv ing
K.C. est victime d’un traumatisme crânien à l’âge de 30 ans en 1981. Depuis, et je
cite Tulving [5] : « Il ne se souvient d’aucun événement personnel de sa vie […] alors
que les connaissances sémantiques acquises avant l’accident restent relativement
intactes. […] Il connaît de nombreux faits exacts concernant sa propre vie. […]
K.C. a la capacité d’apprendre de nouveaux faits en l’absence totale de souvenirs
110
Mémoire des souvenirs, mémoire des savoirs. H.M., K.C. et quelques autres
é­ pisodiques. […] L’atteinte n’intéresse pas uniquement le passé ; elle touche également l’avenir […]. Il est tout aussi incapable d’imaginer son avenir que de se souvenir du passé. » L’IRM cérébral objective des lésions hippocampiques bilatérales sans
lésion des structures sous-hippocampiques (Ḁg. 2) [6]. Comme H.M., K.C. a une
atteinte très sévère de sa mémoire épisodique et des lésions hippocampiques mais,
contrairement, à H.M., il a une mémoire sémantique préservée et des structures soushippocampiques épargnées.
Cette observation illustre bien plusieurs des concepts fondamentaux élaborés par
Tulving : dans la mémoire déclarative, il faut distinguer la mémoire épisodique
(mémoire des événements, des souvenirs, qui implique la conscience autonoétique) de la mémoire sémantique (mémoire des faits, des savoirs, qui fait appel à
la conscience noétique) ; dans la mémoire autobiographique, il faut distinguer la
mémoire autobiographique épisodique de la mémoire sémantique personnelle ; la
mémoire épisodique concerne le passé mais aussi le futur.
L’observation de K.C. suggère qu’au sein du lobe temporal médian, il faut distinguer les hippocampes, qui jouent un rôle critique dans la mémoire épisodique, des
structures sous-hippocampiques qui, elles, seraient plus impliquées dans la mémoire
sémantique. Les travaux de Faraneh Vargha-Khadem sur Beth, Jon et Kate étayent
cette hypothèse [7]. Ces adolescents ont été victimes d’une anoxie cérébrale dans les
premières années de leur vie. Leur mémoire épisodique est sévèrement atteinte et ils
sont très handicapés dans leur vie quotidienne mais leur mémoire sémantique, leurs
connaissances sur les choses et le monde, est remarquablement préservée. L’imagerie
de leurs cerveaux (IRM et spectrographie IRM) objective une atteinte hippocampique
F igure 2. IRM de K.C. : lésion massive des hippocampes ; préservation des cortex sous-hippocampiques.
111
Michel Poncet
sans atteinte sous-hippocampique. L’amnésie développementale n’est pas exceptionnelle et l’observation de P.C. présentée par Bernard Laurent en est un remarquable
exemple.
A tte inte de la mém oire sémant
de la mém oire é pis od iq ue
iq ue sans
a tte inte
En 1975, Elizabeth Warrington publie les observations de trois patients adultes (A.B.,
E.M., C.R.) qui présentent une altération de leur mémoire sémantique d’installation
insidieuse et d’aggravation progressive [8]. Ils perdent progressivement leurs savoirs
sur les personnes, les objets, les faits d’actualité, les faits historiques, les connaissances didactiques, tout en conservant une bonne mémoire des événements personnels actuels et passés. Leur mémoire épisodique est préservée. La localisation des
lésions, de toute évidence dégénératives, de ces patients n’est pas précisée. Depuis
ces observations princeps de Warrington, de nombreux articles de cas semblables ont
été publiés. Aujourd’hui, on qualiḀe ce syndrome de « démence sémantique » et il
est reconnu que les lésions qui en sont responsables intéressent les pôles temporaux
et les structures sous-hippocampiques et épargnent longtemps les hippocampes.
Le patient T.J., étudié par Narinder Kapur et ses collaborateurs [9], a présenté,
dans les suites d’une radiothérapie pour carcinome naso-pharyngien, des troubles
­mnésiques décrits comme suit : « Au niveau clinique, notre patient n’était pas amnésique, mais il existait une atteinte des tests de mémoire antérograde avec mise en
évidence d’une perte notable de la mémoire sémantique des connaissances acquises
avant et après la survenue de son carcinome. » Les lésions de T.J. sont comparées
F igure 3. IRM de T.J. : lésion des structures sous-hippocampiques ; épargne des hippocampes.
112
Mémoire des souvenirs, mémoire des savoirs. H.M., K.C. et quelques autres
à celles de H.M. (Ḁg. 3) : chez T.J., les hippocampes sont épargnés alors que « les
structures antérieures et inférieures des lobes temporaux droit et gauche étaient
sévèrement atteintes ».
c onc lus ion
Ces quelques observations tendent à montrer qu’au sein de la mémoire déclarative
existent deux systèmes de mémoire distincts qui impliquent des structures cérébrales
différentes : rôle critique des cortex hippocampiques dans la mémoire épisodique et
des cortex sous-hippocampiques dans la mémoire sémantique.
Je veux, en terminant, remercier les patients qui acceptent de participer à la
­recherche clinique de leur générosité. Ils savent bien qu’ils ne tireront pas de bénéḀce direct de ces recherches mais ils se disent souvent très Ḁers de faire progresser
la connaissance. H.M., K.C. et quelques autres ont largement contribué à ces progrès
dans le domaine de la mémoire.
B ibliographie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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temporal lobe structures: lesion proḀle and pattern of memory disorder. Neuropsychologia 1994 ;
32 : 23-38.
113
Memory
Memory
La mémoire
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
Introduction
Pierre Godeau
The Memory, the topic of this Symposium, tabled three years ago by the Institut
Servier, is of interest to both the medical profession and the general public.
The subject is not new, but it remains a topical one. Fear of Alzheimer’s disease (now
a political concern) is certainly one issue, but 50 years ago Memory was a frequent
subject of literary and philosophical essays. A common post-war Baccalauréat exam
question was - “Why do people often complain of their memory, but never of their
judgment?”. We were admitting we were powerless and hoping to play down memory
loss, for which no real solution could be found! With age, we sigh at our increasingly
frequent memory lapses and marvel at how fast children can learn and remember
things. French-Canadian writer Nancy Huston, in her Essay entitled “Nord Perdu”,
used as metaphors a sponge and a sieve – a child’s memory absorbs and stores facts
like a sponge, while they trickle through an adult’s memory like a sieve!
Besides these empirical everyday observations, a more scientiἀc (or merely medical) look at human memory opens the door to a vast and still largely unexplored
new world. Disease ἀndings from anatomo-clinical correlations and, in recent years,
medical imaging have shed some light on the particularly complex mechanisms
involved. However, many questions remain, and there are so many forms of memory
and such diverse memory disorders that it would be unrealistic and pretentious to
imagine that one day devoted to the study of human memory could possibly cover
everything.
This is why today’s Symposium is actually in three parts - instigated by two
members of the Institut Servier Scientiἀc Committee (Marie-Germaine Bousser and
Michel Haguenau), and produced with the assistance of three French specialists of
international repute, namely (in alphabetical order) Francis Eustache, Robert Jaffard
and Michel Poncet. This trio of experts helped draw up today’s programme.
The second part of the Symposium is honoured by the presence of Professor Endel
Tulving. Every three years the Institut Servier gives an award to a leading ἀgure in a
different ἀeld of medical research, and this year the Pasteur-Weizmann/Servier jury
unanimously decided that the 150 000 € award should go to this eminent Professor,
for his work in the ἀeld of neuro-psychology of memory. Endel Tulving has spearheaded research in this ἀeld, convincing the scientiἀc community of the multiplicity
117
Pierre Godeau
of memory systems, highlighting the concept of “episodic memory”, and making real
headway in our understanding of the subject. It is interesting to note that several of
the ten shortlisted nominations were Tulving’s students, either directly or indirectly.
Finally, the third part of the Symposium is the Claude Bernard Day, to be held
tomorrow at the Académie Nationale de Médecine under the auspices of the Société
de Biologie, with particular thanks to Françoise Dieterlen, who has worked closely
with the Institut Servier for several years now, producing a manual which complements Servier’s own symposium publication. Several specialists have been invited
to discuss the physiological aspects of memory. I look forward to seeing Francis
Eustache again and (amongst others) former student and good friend Bruno Dubois
who, as everyone knows, has played a prominent role in research on the memory.
To non-specialist physicians like myself, the multifold aspects of Memory can be
resumed by a contrast between short-term (working) memory and long-term memory,
which is subdivided into four types – episodic, semantic, sensory and procedural.
Long-term memory may also be explicit or implicit, depending on whether information is acquired consciously or unconsciously. How can these two approaches be
reconciled? We may ἀnd out in the course of the day. Even more mysterious is the
role of memory in our construction of the Future. We blithely claim that this capacity is the prerogative of human beings, other animals being incapable of projecting
themselves into the Future. To me, this “prospective” memory has a much wider
application, venturing into the realm of literary, artistic or scientiἀc creation. In most
cases is it not based on memories of the past, which only a few great minds are able
to break away from, propelling their imagination literally onto a different plane?
Time is moving on, and since my chief duty as Chairman is to remember to
ensure that the speakers respect their allocated time, I shall now give the Ḁoor to
Francis Eustache. However, I would not like to close without mentioning Jean-Louis
Signoret with whom I spent my ἀrst years of medical practice at the Pitié-Salpêtrière
University Hospital. His intellectual capacity impressed all those who came into
contact with him. His passed away prematurely and was therefore unable to deliver
the opening speech at the Congress of the Société Nationale Française de Médecine
Interne Congress which I organised and chaired in Paris in December 1992. A JeanLouis Signoret Seminar now exists, and I feel it would be ἀtting if we also dedicated
today’s event to his memory.
118
Memory
La mémoire
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Memory: news from the front
Robert Jaffard
Studies regarding memory currently focus on three main and interdependent questions: the consolidation process, of which forgetting is one aspect, the nature of
memory images (engrams), and the plurality of memory systems. Naturally, the
weighting attributed to these three questions varies within the different disciplines
(ranging from cell and molecular biology to cognitive psychology), which are still
relatively compartmentalised. However, it is clear that the knowledge acquired within
these different disciplines is becoming more and more complementary and can exercise great pressure on the strategies and concepts developed outside the individual
ἀeld in each case.
In this article, I would like to provide a rapid, and personal, review of recent developments relating to these questions and their origins.
Forgett
ing, consol
and inter ference
ida t ion , reconsol
ida t ion
In chapter 16 of his “Principles of Psychology” [1890] on the subject of memory,
William James wrote: “In the practical use of our intellect, forgetting is as important a function as recollecting,” and added, “This peculiar mixture … is but one
instance of our mind’s selective activity” [p. 17]. He also paid homage to the
series of observations, which he described as heroic, made several years previously by Hermann Ebbinghaus who, performing the ἀrst experimental studies on
the memory using himself as subject, established the well-known time-correlated
“forgetting curve” for lists of meaningless syllables. In his work “The Diseases of
Memory” [1881], in which he developed his “Law of Regression” [p. 95], Théodule
Ribot invoked the concept of consolidation: “For the ἀxation of recollections, time
is necessary” … “In cases where amnesia follows cerebral shock, forgetfulness is
always retrograde”, because “organic registration … is for some reason wanting”
[p. 157]. However, we have Georg Müller and Alfons Pilzecker (1900, in [1]) to
thank for the ἀrst experimental studies that showed that, following the acquisition
of a list of associated pairs (of meaningless syllables), “mental occupation” led
to a “retroactive inhibition” whose intensity decreased over time (gradient). They
119
Robert Jaffard
proposed the existence of “physiological processes” that “continue with decreasing intensity for a period of time”, enabling these associations to be reinforced and
“consolidated”.
Apart from a failure of consolidation – a hypothesis put forward by Brenda Milner
[2] to take account of the memory deἀcits caused by bilateral lesions in the medial
temporal lobe (MTL) – forgetting may be attributed to a decline in the memory
trace over time, to interferences (both proactive and retroactive), to a problem of
“recovery” caused by insufἀciency or unsuitability of the cues for recall, and lastly
to repression of other analogous processes (e.g. directed forgetting).
R etroactive and reproductive inhibition
We owe the ἀrst clear distinction between the retroactive and proactive effects of
interference on the memory to E.B. Skaggs [3]. In the former case, forgetting is
caused by major “neuro-mental” activity that interferes with the consolidation of
traces recently formed (retroactive inhibition), whereas in the latter, it is the result of
a reproductive inhibition phenomenon that acts during recovery and depends strictly
on the similarity between the material that was memorised and the material causing
the interference. This hypothesis was supported by the results of numerous experiments performed from the 1930s to the 1950s (see [4] for a review), which showed
that, in the paradigm of lists of associated pairs A-B / A-C, cued recall of B is altered
only if learning of the interfering list A-C takes place immediately following the
learning of A-B or immediately prior to its recall, but not between the two (inverse
U curve, see ἀg. 1a).
These two forms of inhibition have been analysed in recent studies that incorporate
questions of particular current interest such as the role played by sleep or the interaction between memory systems. For example, one of these experiments [5] showed
that sleep, by enabling the consolidation of declarative memory, protects it from
proactive interference, i.e. it suppresses the phenomenon of reproductive inhibition
(ἀg. 1c). The results of the experiment performed by Brown & Robertson [6] are
more surprising. They show that, if the learning of a motor sequence (serial reaction
time test, SRT) is followed by the learning of a list of words (declarative memory),
the subsequent retention of the learned motor sequence will be improved. However,
this “off-line” improvement is observed only in subjects for whom the SRT is based
simultaneously on procedural (movement) and declarative components (knowledge
of the sequence); in this case, the improvement appears to be the result of suppressing
the declarative component by retroactive inhibition (the list of words) (ἀg. 1b). More
generally, consolidation is accompanied by reciprocal interactions between declarative and procedural memories that may, in some cases, have deleterious effects in that
one memory retroactively inhibits the other (see [7] for a detailed analysis of these
phenomena, including the role of sleep).
120
Memory: news from the front
Cued recall of B
A
Consolidation
interference
(“retroactive inhibition” )
Retrieval
interference
(“reproductive inhibition” )
Immediately
Immediately
following acquisition of A-B Intermediate
prior to recall
Position of acquisition A-C (hours / days)
C
SRT
Procedural Declarative
100
120
Sleep
80
Recall B (%)
1-3-2-4-1-4-2…
SRT performance ( ms)
{B
90
60
60
40
20
30
1
SRT training
List of words
Test 1
2
0
Test 2
Learning
sessions
12 h
List
A-B
Awake
List
Recall B
A-C
12 h
Figure 1. Interferences and forgetting. A. The inverse U curve separates the retroactive (consolidation)
and proactive (restitution) effects in the learning paradigm for lists A-B / A-C. Whereas reproductive
inhibition depends on the similarity between the target material and the interfering material, retroactive
inhibition depends on mental effort independently of the material used (based on [3]; [4]). This dissociation is illustrated by the results of two recent experiments. B. Retention (tests 1 and 2) of a learned
motor sequence (serial reaction time test, SRT) is improved (test 2 > test 1) if this learning is followed
by the learning of a list of words. This effect appears to be caused by the retroactive inhibition of the
declarative component of the SRT that “blocks” the expression of the procedural component (from
Brown and Robertson [6]). C. The cued recall of a list of words A-B is disturbed by the acquisition
of a list A-C that precedes the recall (32% vs. 76% correct). The reproductive inhibition (or associative interference) observed is suppressed if the 12-hour retention interval includes a period of sleep in
excess of six hours (from Ellenbogen [5]).
D ecline or “erasure” of engrams (memory traces)
In “Die Mneme” (1904; [English translation “The Mneme”, 1921), Richard Semon
was the ἀrst to use the term “engram”, deἀned as “the change in the nervous system
—the “memory trace”— that preserves the effects of experience”, as well as the
terms “engraphy” (encoding) and “ecphory” (recovery), the latter describing “the
evocation of a disposition from a latent to a manifest state“. There are two facets to
121
Robert Jaffard
the study of engrams: one relating to their location in the brain (the “where”) and
another relating to the cell mechanisms that create them (the “how”). The ἀrst studies, performed by Karl Lashley (1950 / 1929) [8] on rats, conἀrmed the existence
of widely distributed cortical engrams (principles of the action of mass and equipotentiality), which led Donald Hebb [9] to suggest the notion of cell assemblies and
to imagine the mechanism that enables them to form, i.e. that the covariant activity
of two neurons strengthens the connection between them. In 1973, these hypotheses
found support in the discovery of the phenomenon of long-lasting potentiation (LLP)
[10]. The idea (or the theory) that long-term memories (LTMs) represent the stable
state in which changes in synaptic efἀcacy are complete, including, besides LLP,
long-term depression (LTD) (e.g. [11]), thereafter constituted the “catechism” of
neurobiology.
This cell theory raises at least two particular problems. Firstly, how can we explain
that memory, once consolidated, is retained despite the turnover of the molecules
concerned? And how can this cell theory, in which long-term memory (LTM) is
deἀnitively ἀxed and immutable, be reconciled with cognitive theories that, since the
studies by Bartlett (1932), have emphasised the reconstructed and malleable nature
of memories? Recent results provide initial answers to these two questions.
A few years ago, a molecule was discovered whose activity is both necessary and
sufἀcient to maintain LLP and LTMs for multiple instances of learning. This molecule is an enzyme, the protein kinase M zeta (PKMz). PKMz inhibitors infused
locally in the hippocampus, amygdala or gustatory cortex delete, selectively and
apparently irreversibly, LTM relating to the learning mediated by these various
structures, but have no effect on LLP induction or the acquisition of such learning (see [12] for a review). This result causes us to reḀect on the possible existence of a link between the total or partial blocking of this enzyme activity and the
possibility of suppressing or modifying an LTM by reactivating it. Indeed, at the
time of recovery (ecphory), we know that information stored in LTM becomes
sufἀciently adaptable to be transformed or even erased. This state of transitory
plasticity, analogous to the state that prevails at the time of consolidation although
based on different mechanisms, is called “reconsolidation”. In highly schematic
terms, it appears that, following reactivation, this instability appears to affect either
all or only some of the elements in the initial memory. In the former case, reactivation of an LTM followed by the application of a physical, chemical or behavioural
“forgetting agent” causes the memory to be erased or weakened (for two recent
examples in humans, see Kindt, et al. [13] and Schwabe & Wolf [14]). In the latter
case, reconsolidation would appear to enable memories to be revealed by incorporating new elements into a core of stable elements (e.g. pre-existing knowledge
or patterns), which tends to reconcile the cellular and cognitive theories of LTM
outlined above [15].
122
Memory: news from the front
Permanence of amnesia
Despite its interest, most of the above information does not show why amnesia, once
produced, persists. In 1881, Ribot considered that it was impossible to know, in amnesia, whether “the registration of anterior states is effaced” or whether “their power
of reviviἀcation by association with the present is destroyed” [p. 74]. This debate,
which was highly animated in the 1970s, when numerous experiments showed the
spontaneous and/or induced reversibility of experimental amnesia (e.g. Lewis 1969),
is still not over. We need look no further than the results of some recent experiments
that show that, in animals, memories [apparently] “effaced” can be “recovered” in
the absence of any speciἀc re-acquisition (or re-encoding). In these experiments,
learning was followed, for example, by lesions in the hippocampus (rats, marmosets) or by the induction of neurodegeneration (transgenic mice), which caused total
amnesia (i.e. memory no longer detectable). Various subsequent actions such as a
recall test, foetal cell grafts or placement in an enriched environment, none of which
represent a speciἀc source of information for what was initially learned, nonetheless
restored the memory of what had been learned in each case [16-18].
E ngra ms: R e present
the outs
ide w orld
a t ion and use o
f in for ma t ion fr o m
Determining how the brain constructs and records representations of the outside
world and how it uses them to guide its behaviour and assess the consequences are
questions that I would now like to discuss with the aid of the data obtained by recording the unitary cell activities of the MTL – in the hippocampus in particular – in
humans and animals.
A ctivation, reactivation and preactivation of hippocampal cells: behavioural
correlates
In both rats and humans [19], the hippocampus is known to contain “place cells” that
form a “cognitive map” representing the location of the subject within a given spatial
environment [20]. In recent years it has been shown that the activity of these cells
is not controlled only by the perception of local external stimuli—corresponding
to the position of the subject in the ἀeld of activity of the cell (ἀg. 2a)—but can
also manifest itself independently of this position, either retrospectively (reactivation
or “replay”) or prospectively (preactivation or “preplay”). Chronologically-ordered
reactivation of the place cells—accelerated or “condensed” in relation to the original
experience—was ἀrst demonstrated during slow-wave sleep in rats (ἀg. 2b) and used
as an argument in support of the role played by sleep in the consolidation process
([21], for example). Reactivations of this nature have also been observed in awake
animal models, for example when a rat remains stationary after completing a speci123
Robert Jaffard
ἀed course (ἀg. 2c). In contrast, preactivation of these same cells is observed by way
of anticipating the course to be followed (ἀg. 2d); in some cases, this is also correlated with the hesitation behaviour traditionally observed when, in a discrimination
test, the animal has to choose between two possible routes [22]. The most recent
experiments show that cell activity may “reproduce”, in an accelerated form, routes
located several metres away from the subject’s actual position in a very long maze,
both in the same direction as the animal’s last movement through the maze and in the
opposite direction [23].
Place cell
cell
Place
field
A
1
C
2
3
{
c
b
a
B
Reverse
Replay
Local activations
Cells
a
d
{
b
c
Stationary
Movement
e
f
g
h
D
Preplay - Forward order
1
2
3
a
b
c
Slow-wave sleep
Figure 2. Place cells, local, retrospective and prospective activities. A. Place cell. Each dot represents
a discharge by the cell along the course followed by the animal, which is shown in grey. B. Schematic
representation of place cell reactivation or “replay” during slow-wave sleep following exploration of
a circular pathway. Only the ἀelds of activity for each cell (a, b, c, etc.) are represented. C. Activation
of place cells after following a straight path. The activity of cells 1, 2 and 3 is ἀrst observed when the
animal crosses their respective ἀelds of activity in succession (a, b and c: local activations), then upon
completion of this course (replay), but in reverse order: 3, 2, 1 (based on [24]). D. Anticipatory activation of place cells prior to following a course (preplay) and in the order in which these cells will be
activated during the actual course (same rules as C; based on [25]).
Analysis of prospective activity by cells in the rat hippocampus has recently shown
that we can predict the correct or incorrect responses that the animal will make in a
spatial alternation test between the two arms of a maze [26] and, in humans, the video
sequence from among those that have previously been shown that the subject will
remember [27] (ἀg. 3). Apart from their interest with regard to the cell mechanisms
associated with recall processes, these results support the idea that spatial navigation,
124
Memory: news from the front
MTL
MTL
2. INTERVAL
1. VIEWING
SESSION
Harry
Potter
Potter
5s
Tom Cruise
T
Cruise
Niagara
Niagara
Falls
3. FREE RECALL
RECALL SESSION
Harry
Potter
O.J.
O.J.
Simpson
Simpson
Niagara
Falls
Falls
Tom
Tom
Cruise
Cr
2s
Figure 3. Discharge by human hippocampus cells during free recollection of speciἀc episodes. The
presentation of various audio-visual sequences triggers the selective discharge by the cell for one of
these sequences, in this case “Tom Cruise”, which persists following this presentation (dotted lines).
During the free recall test that follows, the same cell is selectively reactivated two to three seconds
before the subject explicitly mentions the recall of this same sequence (based on [27]).
episodic memory and the ability to project oneself into the future are the expression
of a single function in which the hippocampal neurons play a crucial role.
C oding of information by MTL cells in humans
In recent years, a series of experiments has been performed to record unitary activity
in the MTL of epilepsy patients. These show the existence of neurons that selectively
respond to individuals, objects or categories (e.g. animals, faces, houses) and without
variation, i.e. with no change in response to any changes that do not modify the identity of the item (see [28] for a review). The selective (i.e. a small number of stimuli
provoke the response by a given cell), scattered (the number or density of the cells
activated by a given stimulus is low) and abstract (invariability of the cell response)
nature of this coding is close to what is attributed to the much talked-about “grandmother cells” [29]. The latest data also show that the invariability of cell responses to
a given entity does change depending on the position of these cells within the MTL
structures. In particular, while more than a third of the “reactive” cells in the hippocampus respond to images (photos, drawings) or the name of a personality in either
written or spoken form, no cells in the parahippocampal cortex – a large proportion
of which display visual invariability (i.e. images) – display invariability in all three
aspects (i.e. images, sound and text). Taken as a whole, these results show that, at
the highest level of the treatment hierarchy, some neurons encode percepts explicitly,
selectively and invariably, which supports with the hypotheses that underline the
convergent and associative or relational nature of the treatment and storage of information by the hippocampus.
125
Robert Jaffard
C onclus
ion
In 1913, John B. Watson wrote, “Psychology, as the behaviorist views it, is a purely
objective, experimental branch of natural science which needs introspection as little
as do the sciences of chemistry and physics” [30]. He recommended that we should
“never use the terms consciousness, mental states, mind, content, introspectively veriἀable, imagery, and the like”. “What we need to do is to start work upon psychology,
making behavior, not consciousness, the objective point of our attack.” His study of
the conditioned emotional responses of Albert B., aged one year [31], is, at least in
part, the culmination of these theories.
We cannot help being struck by the contrast between the positions adopted by
Watson and the conclusions drawn from experiments conducted over the past decade
on the scrub-jay by the team led by N. Clayton [32]. From the results of these experiments, in which these birds cache – and/or re-cache – food in different situations,
the authors draw the following conclusions. Firstly, these creatures “recall speciἀc
past caching episodes by forming integrated memories of what they cached” (what
food, when and where they cached it, and who was watching them), which “fulἀls the
behavioural criteria for episodic memory”; moreover, they adapt their behaviour to
suit their future needs, i.e. they possess “some elements of future planning” [32]. The
only question that appears to remain unanswered is whether they “travel mentally in
their past and future”, a skill that exists only in humans, according to various authors,
including Tulving [33]. They then consider it a “fascinating possibility” that these
animals are capable of attributing “mental states to other conspeciἀcs”, by “reference to their own experiences” (the theory of mind), which assumes an “introspective” capacity.
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127
Memory
La mémoire
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Images of memory: N euroimaging of episodic
memory and priming effects
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
Functional cerebral imaging has greatly contributed to the understanding of human
memory function and organisation. Based on neuroimaging studies analysing episodic
memory and priming effects (a form of implicit memory), this chapter aims to illustrate the value of functional cerebral imaging, which has allowed major advances
in the ἀeld and is currently an essential technique in memory studies, together with
experimental investigation and lesion studies.
Imaging techniques enable an in vivo approach to understanding brain function,
based on the principle that cognitive activity triggers a cascade of distinct measurable neuronal events (electrical, neurochemical, vascular and metabolic Ḁuctuations
in synaptic activity). Haemodynamic methods indirectly measure synaptic activity via radioactively labelled markers in the case of positron-emission tomography
(PET) or paramagnetic markers in the case of functional magnetic resonance imaging (fMRI, for the Blood-Oxygen-Level-Dependent [BOLD] effect). Thus, fMRI
can precisely map cognitive cerebral activity associated with cognitive activity by
the millimetre on a spatial scale and by the second on a time scale. Early studies
using oxygen-15-water PET assessments and fMRI block designs mainly instigated
“hierarchical” experimental paradigms and the subtraction principle that allowed
the identiἀcation of signiἀcantly activated cerebral regions during an experimental
cognitive task, compared with other reference cognitive tasks (in theory only distinguishable from one another by the task being studied). Owing to its non-invasive
quality and its broad availability, current studies preferentially use fMRI and are
implementing event-related paradigms that can record a neuronal response associated with each stimulus in a sequence and offer multiple possibilities for response
analysis [1, 2].
C ere bral su
bstra tes o
f e pisod ic me mor y
Overall, studies that analysed and identiἀed cerebral substrates of episodic memory
have shown that it depends on a wide neuronal network that includes the medial
temporal lobe (MTL), the frontal cortex, and other posterior regions including the
128
Images of memory: Neuroimaging of episodic memory and priming effects
parietal cortex that would appear to play a particular role [reviewed in 3; 4, 5]. The
speciἀc contribution of these individual regions is intensely debated and may vary
according to the type of information being processed, the underlying cognitive processes, the encoding and retrieval steps of an event, or whether they contribute to a
sense of recollection or familiarity during the recognition of an event.
Following difἀcult beginnings, due mainly to the limitations of subtractive methods, activation of the MTL during episodic tasks has been conἀrmed. Various roles
have been attributed to the MTL, including the detection of new material. Because
imaging studies offer the possibility of exploring different steps in episodic memory,
such as encoding and retrieval (not easily distinguishable with standard experimental methods), these studies have contributed to a better understanding of the role of
the MTL. A meta-analysis by Lepage et al. [6] proposed the hippocampal encoding
retrieval (HIPER) model, which measures the composite role of hippocampal formation in encoding and retrieval on a rostro-caudal gradient. The model states (without
however providing an explanation) that the anterior hippocampus is predominantly
involved in episodic memory encoding, whereas the posterior hippocampus has a
role in retrieval. Controversy on the role of the hippocampus can partly be attributed
to the spatial and temporal limitations of imaging techniques.
Since the end of the 1990s, intensive use of event-related fMRI has led to the creation of novel methods that allow a more detailed and targeted analysis of episodic
memory. These methods have identiἀed key regions involved in efἀcient memory
function, once again surpassing standard experimental techniques. Studies have
contributed to a better understanding of the respective roles of the different subregions of hippocampal formation in episodic memory. For instance, the “subsequent
memory” (or “difference due to memory”) paradigm used by Wagner et al. [7] and
Brewer et al. [8] speciἀcally identiἀed cerebral regions contributing to successful
encoding. The method is based on a retrospective analysis of an individual’s performance in a subsequent recognition test that compares cerebral activity during encoding of items that were correctly remembered with those that were forgotten. These
ἀrst two studies showed that the MTL activity at the time of encoding could predict
the ability of subjects to subsequently recognise items. This type of study laid the
groundwork and ἀne-tuned our understanding of the types of processes dealt with by
different subregions of the MTL (ἀg. 1) [reviewed in 9]. Davachi suggested that the
identity of an event, such as a visual scene and the spatial relations unifying them
would be treated in parallel. During this initial step, the perirhinal cortex deals with
processing and coding of the higher-level surface characteristics with the semantic
information within the event, whereas the parahippocampal cortex is implicated in
coding of space-related information between these elements, or the context of the
experience. At a later stage, these different data provide input to the hippocampus
129
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
via the entorhinal cortex, to allow a uniἀed, coherent and integrated representation
of these elements.
Several studies have also analysed the role of the hippocampus during the recognition of an episode along with its multiple phenomenological details leading to a
recollection, as opposed to a sense of familiarity [reviewed in 10; 11]. Whether these
two kinds of memory depend on varying strengths of the same engram or whether
they are anatomically and functionally distinct processes is a matter of controversy in
organisational models of human memory. Several designs have been used to distinguish between recollection and familiarity. The Remember/Know (R/K) paradigm
measures recollection subjectively. Eldridge et al. were among the ἀrst to observe
that correct recognition of “R” items, for which the subject decided he/she remembered the encoding details, led to a greater bilateral hippocampal activity compared
with items which were correctly rejected, forgotten or recognised based on familiarity (‘K’ response) [12]. More recently, using a different experimental design,
Daselaar et al. isolated retrieval-related activity associated with recollection, familiarity, and novelty by distinguishing between linear and non-linear oldness functions
derived from recognition conἀdence levels. They observed that the posterior half of
the hippocampus showed a non-linear oldness function with a sharp increase for the
highest oldness level indicating that this region is associated with recollection [13].
In contrast, posterior parahippocampal activity increased continuously as a function
of oldness (familiarity). Finally, the authors also showed that novelty processing,
which displayed a linear inverse function compared with familiarity, mainly depends
on a region of the anterior hippocampus and the rhinal cortex.
Whereas lesion studies have described the role of the MTL in episodic memory,
the role of frontal cortex has mainly been revealed using functional cerebral imaging studies. The possibility to observe distinct encoding and retrieval processes led
Tulving, et al. to perform a meta-analysis of PET studies, which resulted in the new
hemispheric encoding retrieval asymmetry (HERA) model [14]. HERA proposes
that prefrontal cortex (PFC) regions play different roles in encoding and retrieval
depending on their lateralisation: left prefrontal cortical regions are more involved in
encoding of information, whereas right prefrontal cortical regions are more involved
in retrieval [14]. A number of studies have since consolidated this assumption and
a hemispheric differentiation has also been described in other regions, leading to
the formulation of an extended HERA model. Using PET, Bernard, et al. in our
laboratory thus highlighted that prefrontal regional cerebral blood Ḁow (rCBF)
increases were predominantly left-sided during intentional encoding and essentially
right-sided during retrieval, the latter being associated with bilateral precuneus
activation [15 and ἀg. 1 page 148]. However, signiἀcant correlation between rCBF
values obtained during intentional encoding and performance scores obtained during
retrieval involved (among other regions) the left parahippocampal gyrus, indicating
130
Images of memory: Neuroimaging of episodic memory and priming effects
Figure 1. Schematic representation of the role of distinct MLT subregions in memory function, adapted
from Davachi [9]. A: amygdala; Hipp: hippocampus; PhC and post. parahipp: parahippocampal gyrus;
PrC: perirhinal cortex.
131
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
that the higher the neuronal activity in this medial temporal region during encoding, the better the retrieval performance. This study illustrates the complementary
values of PET analysis methods, where subtraction analyses allow the identiἀcation
of memory regions dubbed by Tulving, et al. as “what sites”, and correlation analyses reveal “how sites”, the essential cerebral regions of successful memory [16].
Respective contributions of different subsections of the PFC have since also been
described along an antero-posterior axis. Daselaar, et al. showed that ventrolateral
PFC activity was associated with recollection, conἀrming this region’s role in associative memory, whereas a right dorsolateral PFC region showed novelty-related
activity, in agreement with lesion neuropsychology data [13].
Finally, imaging studies have also uncovered the role of different cognitive processes in episodic memory function. Recent studies underlined the key role of attention-related processes attributed to the parietal cortex, whose activity is typically
observed during episodic memory tasks. Within the parietal cortex, the parietotemporal region plays an important role in recollection, whereas the parieto-occipital
region is associated with familiarity [13]. The parietal cortex has been associated
with recollection in other studies, showing that an individual’s performance is mainly
dependent on attention-related processes during recollection [reviewed in 17].
A n a t o mical
and funct ion al su bstra tes o
f pr iming
Functional cerebral imaging has also had a major impact on the unravelling of priming
mechanisms, which are a key measure of implicit memory, as was ἀrst demonstrated
by Squire, et al. [18]. Cerebral blood Ḁow was measured using PET while subjects
performed tasks involving completion of three-letter word beginnings. The results
formed the neural basis of repetition priming: following presentation of a stimulus,
less neural activity is required to process the same stimulus. This effect, known as
“repetition suppression” (RS), has since been demonstrated and conἀrmed using
other designs and materials [reviewed in 19; 20, 21]. For instance, in 2001, using
a tachistoscopic identiἀcation task, we showed that the identiἀcation of previously
studied drawings was greater and associated with reduced CBF in the right lingual
gyrus compared with unprimed pictures [22]. Other studies have highlighted RS
of priming effects based on semantic stimuli, thus demonstrating a neurofunctional
correlate of this memory phenomenon. However, in some situations, behavioural
priming has been associated with increased cerebral activity, known as “repetition
enhancement” (RE), particularly in the case of material lacking pre-existing memory
representation. For example, Henson, et al. demonstrated that the activity of the left
fusiform gyrus region was greater during a second presentation of non-familiar faces
and symbols, compared with their ἀrst presentation, which was in contrast to that
observed for familiar stimuli [23]. A similar pattern was observed by Fiebach, et al.,
who investigated the spatiotemporal correlates of repetition priming in cortical word
132
Images of memory: Neuroimaging of episodic memory and priming effects
recognition networks and their modulation by stimulus familiarity (words vs. pseudowords) [24]. Recently, in our laboratory, Gagnepain et al. investigated the auditory
priming for words and pseudowords. Brain activity was measured during a repetition
priming paradigm, in which the items were acoustically degraded by low-pass ἀltering [25]. The data were the ἀrst to highlight the existence of long-term spoken word
memory traces within the human auditory cortex. The data also showed that certain
regions are associated both with word and pseudoword priming, whereas others are
speciἀcally associated with words. Thus, word-speciἀc RS can be jointly observed
with a pseudoword RE in the secondary bilateral auditory cortex and the left posterior superior temporal sulcus (STS). Conversely, the right STS, the right superior
anterior temporal gyrus and the left middle temporal gyrus show a word-speciἀc RS
effect with a non pseudoword-speciἀc RE effect. Latency analyses also demonstrated
a faster haemodynamic response associated with primed words compared with nonprimed words. Accordingly, multiple-regression analyses showed statistically signiἀcant relationships between word priming reaction times and word-speciἀc RS in the
right middle/posterior STS and the repetition latency shift in the right middle/posterior STS. In other words, the greater the RS effect, and the earlier the haemodynamic
response peaks, the more behavioural priming increases. These data show the value
of neuronal response analysis methods with event-related fMRI in uncovering the
regions involved and in allowing an understanding of underlying neuronal mechanisms relating to speciἀc behaviour. Repetition suppression observed in imaging
has been subjected to different interpretations [reviewed in 26]. The ἀrst model of
repetition-related reductions in neural activity proposed that cerebral activity was
linked to a fatigue effect, in which neurones responded less to a second stimulus. The
second “sharpening” model, which attracts greater consensus, proposed that with a
repeated stimulus, only key neurones respond strongly and inhibit non key neurones.
A third recent facilitation model suggested that the same number of neurones react
to a repeated stimulus, but with a shorter response, as seen in fMRI by a latent peak
and a shorter haemodynamic response.
Imaging studies investigating priming have allowed a better understanding of the
neuronal mechanisms at play in this implicit memory effect and conἀrm the idea of a
memory system speciἀc to perceptive representations, in agreement with the hypothesis proposed by Tulving and Schacter [27, 28]. They also demonstrated that priming
depends on anatomical and functional substrates that are distinct from those involved
in episodic memory. However, recent data indicate that there may be some overlap.
C orrela
t ion between
pr iming and e pisod ic me mor y
Recently, we investigated a link between priming and episodic memory with the use
of a novel paradigm in three phases [in press, 29]. During the initial phase, subjects
heard words that were repeated three times. The next day, the priming task consisted
133
Karine Lebreton, Pierre Gagnepain, Béatrice Desgranges, Francis Eustache
of a lexical decision during which cerebral activity was recorded. The items were
presented in a different auditive context (for instance over clapping or motor sounds).
The introduction of a different auditive context aimed to enhance the probability of
observing a priming effect by interfering with subject perception and to create a
context in which words were retrieved as unique events. Subjects were then required
to undergo a recollection task during which the same items were played with an auditive context and had to decide whether they had a precise memory of the words and
their context, either recollection of the priming situation (a “remember” R response),
or with a sense of familiarity without recollecting the context (a “know” K response).
The novelty of this design resides in the fact that the second phase combined the
priming task with the episodic memory encoding phase, thus exploring the effect
of earlier priming of words on their encoding into episodic memory. In agreement
with an earlier experimental study, the behavioural results showed that the primed
items were those that were subsequently better recognised and gave rise to more R
responses [30]. Imaging data reveal that word priming is associated with an RS effect
in the left STS. Moreover, an interaction between priming and subsequent recollection has been observed in the left parahippocampal gyrus and the left hippocampus. In the left hippocampus, data reveal a reduction in the haemodynamic response
for primed items that were recognised with a sense of recollection. This interactive
effect indicates that priming plays a role in recruiting the MTL during encoding
into episodic memory. In order to further investigate the nature of this relationship,
an effective connectivity analysis was conducted using a causal dynamic modelling
method. The main outcome is the presence of signiἀcant positive coupling between
the STS and the hippocampus observed only during the formation of a memory. In
other words, the more the activity diminishes in the STS, the more it diminishes
in the hippocampus during the formation of a memory. This work suggests that,
more than hippocampal activity per se, connectivity between neocortical regions
and the hippocampus could be predictive, under certain conditions (when an item
is primed), of the efἀcacy of episodic memory encoding. Thus the RS mechanism
not only underpins the facilitation of perceptual processing, but could also act as a
bottom up signal that modulates recruitment of the MTL during encoding of information into episodic memory.
C onclus
ion
The studies reviewed clearly demonstrate the inḀuenceof functional cerebral imaging in understanding the function of human memory. Different models have been
proposed, such as those by Tulving [31] or Eustache and Desgranges [32], both of
which describe three main systems of memory representation organised in a hierarchical way and postulate the serial encoding of information from a less-evolved to a
more-evolved system: perceptual memory, semantic memory and episodic memory.
134
Images of memory: Neuroimaging of episodic memory and priming effects
However, these models do not specify the possible nature of direct relations between
perceptual memory and episodic memory, a question that can now be addressed
with functional cerebral imaging [33]. Owing to novel experimental paradigms and
sophisticated methods of analysis, functional cerebral imaging data can shed light on
the neurofunctional mechanisms of the different expressions of memory and the links
between them. Functional cerebral imaging is thus an essential tool that contributes
to an improved and integrated understanding of the function of human memory.
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136
Memory
La mémoire
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
Memory and aging
Michel Isingrini
This chapter will cover the question of the effects of aging on the different memory
systems, and in particular, on episodic memory. We will speak about different
neuropsychological hypotheses, notably the frontal-executive hypothesis of cognitive
aging, which serves as a basis for the strong inter-individual variations in the effects
of aging. And lastly, we will look at recent neuroimaging data that have demonstrated
cerebral reorganisation during aging, and we will attempt to distinguish between
dysfunction on one hand and compensatory phenomena on the other.
C ogn it ive a g ing: a heter
ogen E ous pheno menon
Cognitive psychology has shown that aging is a heterogeneous phenomenon.
According to the model by Raymond Cattell and John Horn [1], intelligence is made
up of two primary components: “crystallised” intelligence which relies on cultural
background (and can be considered similar to semantic memory), and “Ḁuid” intelligence, which applies to new situations (and can be considered similar to working
memory). It has been shown that the cultural component of intelligence is well maintained with age, and can even progress with the accumulation of knowledge, while
the Ḁuidity of intelligence tends to diminish. Thus, not all of the components of intelligence weaken with age; some are maintained, or even improve, and compensatory
processes could come into play.
Diff erent
me mor y
ial a g ing o f the neur
ocogn
it ive syste
ms o f
In Tulving’s model [2] of the ἀve neurocognitive systems of memory, four refer to
long-term memory, and the remaining system refers to short-term memory.
Park, et al. [3] studied the impact of age on three of the neurocognitive systems
relating to long-term memory (semantic, implicit and episodic memory). They
showed that semantic memory, which is the memory of deἀnitive knowledge (for
example, the number of days in a week), is very well preserved with age or even
improved. This evolution seems to be strongly correlated with that of crystallised intelligence. Implicit memory is unconscious; it is the result of learning and
137
Michel Isingrini
enables us to carry out automatic tasks, such as playing tennis. Like semantic
memory, implicit memory remains intact for a long time during aging. Episodic
memory however, is clearly the memory system that is most affected by increasing
age (ἀg. 1).
IMPACT O F AGE ON Epi sod ic me mor y
According to Wheeler, Stuss and Tulving [4], episodic memory is “the kind of
memory that enables conscious recollection of personal happenings and events from
one’s personal past and mental projection of anticipated events into one’s subjective
future”. The study of the aging of episodic memory requires that the simple feeling
of familiarity be distinguished from true contextualised memories, comparable to a
journey in time making us re-live certain events. These two components of episodic
memory can be operationalised by the Remember-Know paradigm. Recollective
studies based on this paradigm show that it is precisely this possibility to re-live
Episodic memory
Average performance, Z-score
1
0
-1
Semantic memory
1
0
35-40
45-50
55-60
65-70
75-80
-1
35-40
55-60
65-70
75-80
Implicit memory
1
Long term memory
45-50
0
-1
35-40
45-50
55-60
65-70
75-80
Age
Figure 1. Impact of age on three of the cognitive systems of long-term memory [3].
Semantic memory and implicit memory are well conserved with age. Episodic memory is however,
largely affected by the aging process.
138
Memory and aging
certain rich, contextualised memories that fails during aging, while the feeling of
familiarity, on the other hand, persists [5,6]. Consequently, the memory of elderly
individuals is based primarily on familiarity, which could compensate for the deἀcit
observed in strict episodic memory.
T he ev oked
po tent
ials
method
in e pisod ic me mor y
Electrophysiological studies, notably using event-related potentials, have contributed to the understanding of the phenomena at work in episodic memory, through,
amongst others, the “old-new” effect. This effect enables the identiἀcation of two
electrophysiological correlates of memory retrieval: an early frontal wave of familiarity-based retrieval processes, between 300 and 500 ms post-stimulus, and a parietal
wave of memory-controlled research from 400 ms. This tool gives us a measure
of episodic memory. Comparison of electrophysiological correlates obtained during
cued recall tasks shows lesser magnitude and duration, and a general discrepancy in
elderly subjects compared to young subjects [7] (ἀg. 2).
300-800 ms
7
Young
group
µV
200
2
-3
0
200
7
Old
group
400
-3
800
µV
500-800 ms
2
200
600
0
200
400
600
800
Figure 2. Evoked potentials in episodic memory (parietal “old/new effect”) [7].
The old/new effect on electroencephalograms: in elderly subjects, the evoked potential effect is of
smaller amplitude and shorter duration, and is delayed in a cued recall task of episodic memory.
139
Michel Isingrini
T he encod
ing pr ocess
and a g ing
Memory is made up of two essential stages: encoding, during which the memory
trace is formed, and retrieval, which refers to the process enabling us to recover this
memory trace. Which of these mechanisms is affected in episodic memory in elderly
subjects? Craik and Lockhart hypothesised that learning can involve different levels
of information processing. Shallow processing relies simply on the structure of the
stimulus, the number of vowels in a word for example, while deep processing gives
meaning to the stimulus, exploring its relations with other objects/situations, which
in the end, has a very strong impact on the memory trace. These operations of information-processing during learning can be stimulated in a laboratory setting and the
learner’s attention can be directed towards more perceptive or phonologic processing, such as the number of letters or rhymes, or towards more signiἀcant processing,
such as the production of adjectives or mental images. These studies show that young
adults gain more beneἀt from deeper processing than older adults, and that the process of encoding seems to be altered in the latter [8]. Castel [9] compared learning of
grocery prices in young and older adults in two situations: in the ἀrst, the prices were
realistic, whereas in the second they were not. The participants were therefore faced
with two situations: in the ἀrst they could rely on their semantic experience, while in
the other, the situation was completely new. The elderly subjects only had difἀculty
remembering when the items to be learnt were not realistic. On the other hand, when
the prices were realistic, well deἀned in an “ecological-cultural” context, they had
no trouble remembering them. There is therefore a certain amount of plasticity in the
phenomenon of memory aging.
cogn
it ive resources de
fic iency hy
po thes is
Schematically, the cognitive resources deἀciency hypothesis supposes that the
origin of episodic memory impairment in normal aging lies in a deἀcit in resources
rather than a structural alteration. Aging seems to be marked by a decline in attention and therefore in executive control, which could be responsible for a decrease
in the effectiveness of memory strategies during encoding and retrieval. In this
hypothesis, it follows that elderly individuals would be more dependent on external help, and so the differences between younger and older adults should decrease
when the level of support is high, and should increase when there is little support.
This hypothesis was recently conἀrmed in a study by Angel, et al. [7] which used
a word-stem cued recall task in young and older adults. Speciἀcally, the participants were required to learn a list of words, and retrieve, for example, the word
“cavern”. Weak support was deἀned as giving the subjects the ἀrst three letters
of the word to be retrieved (cav…), and strong support was deἀned as when the
ἀrst four letters were given (cave…). The effect of age practically disappeared
140
Memory and aging
with strong support. The event-related potentials method also demonstrated this
effect. The young/elderly differences between the electrophysiological correlates
of memory retrieval were large under conditions of weak support, but were nonexistent under conditions of strong support.
T he fr ont al-execut
ive hy po thes is o f cogn
it ive a g ing
The “frontal-executive” hypothesis of aging was introduced into neuropsychology during the last decade [10-12]. This hypothesis is based on the observation of
more prominent structural and metabolic modiἀcations in the frontal cortex than
in other parts of the nervous system during aging [13-18]. Neuroimaging has also
demonstrated age-related declines in frontal activity linked to encoding and retrieval
[14, 15]. Furthermore, “executive” neuropsychological tests, which measure frontal
performances, show major deἀcits in normal aging [16]. Lastly, there are important
similarities in the memory proἀles of normal elderly subjects and frontal patients,
with frontal cerebral lesions [16].
Francis Eustache reminds us that “the prefrontal cortex is activated in strategic
recall while the hippocampus is in charge of ecphoric recall …: in the ἀrst case,
remembering a shopping list requires great effort; in the second case, the smell
of mulled wine and cinnamon immediately brings back memories of a hike in the
mountains … at the Blanchot refuge” [17].
It has been shown that hippocampus and prefrontal cortex volumes are highly
correlated with age [18], while the posterior regions of the brain are much better
preserved during aging. These frontal modiἀcations translate into deἀcits in executive control that can nowadays be measured by a number of tools. If this executive hypothesis of memory aging is true, we ought to be able to demonstrate a link
between age, memory and individual executive capacities.
Fr ont al-execut
ive de fic it : val ida t ion o f the hy
po thes is
S troop test
The Stroop test assesses the inhibition of previously over-learned information, which
is one of the principal components of executive functioning. In this test, visual stimuli, presented in the form of red, blue or green dot-squares, are shown to the subject
who must name the colours as quickly as possible. Secondly, the investigators create
a situation of conḀict by presenting the word “YELLOW” written in red, “GREEN”
written in blue, etc. The subjects must name the colour and so say “red” even though
“YELLOW” is written. There is interference, since saying the colour of the word
conḀicts with the automatic behaviour of reading which is learned continually from
the beginning of primary school. The subject will read “YELLOW”, and will have to
141
Michel Isingrini
inhibit the predominant answer in order to give the correct response which is “red”.
This process takes time and the difference in response times between these two tasks
is a good indicator of a subject’s inhibitory capacities.
DR M parad ig m
The DRM paradigm is a phenomenon in cognitive psychology in which, when lists
of strongly associated words (salt, chocolate, bitter, etc.) are given to be learned,
subjects have a tendency to introduce words which were not in the original list, but
which are strongly associated with them, “false” words: such as the word “sugar” in
this case.
Elderly subjects introduce many more false words that they think they have seen in
these learning lists, which indicates a deἀcit in source memory. We know that source
memory is strongly dependent on executive function.
The Stroop test classes people as “high-executive functioning” or “low-executive
functioning” and identiἀes potential interference between this characteristic and
memory. Butler, et al. [19] used the DRM paradigm in three groups of subjects: young
subjects, elderly subjects with high executive functioning, and elderly subjects with
low executive functioning. The subjects with low executive functioning made the
most memory errors during recall, which demonstrated that there is a link between
age-related deἀcits in episodic memory, notably source memory, and executive function. The electrophysiological signature also shows that the executive component
intervenes in episodic memory in these three groups of subjects [7].
N ormal aging and A lzheimer’s disease
The study of normal aging has led to the development of a reference model, which
has improved our understanding of pathological aging. These studies have shown
that difἀculties in episodic memory experienced by elderly people result more from
attention deἀcit, cognitive resources, and probably executive function impairment,
than from purely amnestic disorders as seen in Alzheimer’s disease patients for
example.
N eur on al reorgan
isa t ion , co mpensa t ion dur
ing a g ing
It has been shown that elderly subjects show greater usage of the two hemispheres
than younger subjects [20]. Is this use functional (compensatory) or dysfunctional?
Recent work would appear to show a correlation between this bilateralisation and
memory performance. It is characteristic of subjects with high memory performance.
The event-related potential method leads to the same observation: young individuals
more frequently show left lateralisation, as is the case in elderly subjects with low
executive performance, while elderly subjects with high executive functions are not
142
Memory and aging
µV
(Mean amplitude)
4
Left hemisphere
Right hemisphere
2
0
Young
group
Elderly
highexecutive
functioning
group
Elderly
lowexecutive
functioning
group
Figure 3. Executive function level and bilateralisation [21].
The correlation between bilateralisation and memory performance can be observed in event-related
potentials.
lateralised and use both cerebral hemispheres. We calculated a bilateralisation index,
and this alone can explain a signiἀcant part of the variance in memory performance
[21] (ἀg. 3).
C onclus
ion
Aging of the memory is a heterogeneous phenomenon which mainly affects episodic
memory. It is linked to variables which can be characteristics of individuals or situations. The decline in episodic memory is strongly modulated by the level of executive
functioning of the subjects, and cerebral reorganisation could be a compensatory
mechanism.
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Memory
La mémoire
© 2010 Wolters Kluwer Pharma Solutions. Tous droits réservés
Memory, aging and cerebral imaging
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette,
Fausto Viader, Francis Eustache
Cerebral imaging studies have greatly contributed to the understanding of the functioning of human memory, and its evolution during normal aging. This chapter
focuses in particular on two types of memory: episodic memory, which is sensitive
to the effects of aging, and procedural memory, which is relatively well preserved
during normal aging. The contrast between normal and pathological aging, more
precisely Alzheimer’s disease (AD), will be underlined on several occasions.
N eur o ima g ing and the
a g ing
“fr ont al ” hy po thes is o f cere
bral
Morphological imaging studies have demonstrated a linear decline in total grey
matter volume during normal aging, while white matter volume is, on the whole,
maintained [1]. Beyond this global modiἀcation, it is particularly interesting to
study the respective evolution of individual brain structures and to identify those
which are most sensitive to the effects of aging. Various studies based on the “region
of interest” approach provide elements of information. Firstly, a linear decline
in frontal cortex volume is always demonstrated [2]. This is consistent with the
“frontal” hypothesis, whereby the cognitive functions impaired in aging (executive
functions, episodic memory) are dependent on the prefrontal cortex, while those
that are dependent on more posterior structures (semantic memory, the perceptual
representation system, procedural memory, etc.) appear to be less affected. One
example is the cross-sectional, longitudinal study carried out by Kennedy, et al. [3]
which evaluated modiἀcations in cerebral volume at two time points, 5 years apart.
In line with the frontal hypothesis, this work demonstrated a marked decline in the
frontal cortex whereas other structures, including the entorhinal cortex, showed
strong resistance to the effects of aging. Studies using the voxel-based morphometry (VBM) method, in which imaging analysis software automatically assesses the
entire brain, do not need to specify regions of interest. These studies also show that
the prefrontal cortex is primarily affected [4].
The cerebral modiἀcations that occur during aging are both morphological and functional. Functional neuroimaging studies show an overall decrease in cerebral metabo145
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
lism during normal aging [5]. Again, the study of the metabolism in different regions
of the brain reveals that this decline is particularly apparent in frontal regions [6].
Mor pholog
ical stud
ies o f h ippoca mpal a g ing
The results of studies of the evolution of the hippocampus appear contradictory.
Some, such as the above-mentioned study by Kennedy, et al. [3], show a decline in
hippocampal volume during normal aging. Numerous other studies however, show
that hippocampal volume is maintained [7]. These contrasting results raise a number
of questions. It has been suggested that while the frontal cortex shows linear decline
during aging, the decline in hippocampal grey matter appears non-linear, beginning
only after the age of 70 [8].
We have investigated this question. We studied the normal aging of all brain regions,
in order to identify the regions which are most severely affected and those which
are best preserved. This work combined MRI (Magnetic Resonance Imaging) and
PET (Positron Emission Tomography) imaging techniques to analyse both morphological and functional cerebral aging. In line with data from the literature, the MRI
morphological study showed that the frontal cortex was the primary target, but that
the parietal cortex was also affected. It also demonstrated that the hippocampus was
affected; this was however limited to the posterior region, while the anterior region
was preserved [9]. During aging, the evolution of the posterior and anterior regions
of the hippocampus would therefore appear to be contrasting and this observation
could explain the divergences seen in the literature.
On a functional level, our work also showed that the hippocampus is one of the best
preserved regions during normal aging, along with the posterior cingulate cortex.
In contrast, this latter structure is particularly affected during AD; this distinction
between normal aging and AD clearly demonstrates that these two situations are
radically different [10].
It must also be noted that while the morphological study demonstrated preservation of the anterior part of the hippocampus and deterioration in the posterior part
during normal aging, it is the anterior part of the hippocampus which is most affected
in AD [11]. Finally, the study of hippocampal subἀelds shows that CA1 is the most
strongly affected sub-region in AD. In normal aging, the evolution of CA1 is comparable to that of the entire hippocampus while the subiculum is the zone that is most
sensitive to the effects of aging.
According to the HIPER (HIPpocampal Encoding/Retrieval) model proposed
by Lepage, et al., the anterior part of the hippocampus seems to be preferentially
involved in episodic memory encoding and the posterior part in retrieval [12]. In
normal aging, retrieval processes are more readily affected than encoding procedures. The demonstration that the posterior part of the hippocampus is affected
during normal aging is therefore perfectly coherent with this model.
146
Memory, aging and cerebral imaging
Li nks between
funct ion al neur
o ima g ing and cogn
it ion
Other links between functional cerebral data and cognitive data have been established through the use of “cognitive-metabolic correlation” methods. This involves
establishing correlations between cognitive test scores and resting cerebral metabolic
rates, and identifying the cerebral regions which can explain the observed cognitive
decline. Applied to the study of normal aging in a population of normal young and
elderly subjects, this method systematically shows the involvement of the frontal
cortex. We carried out three studies of this type, using three different episodic memory
tests (story recall, word list learning and a prospective memory task), applied in three
distinct subject populations. In accordance with the frontal hypothesis, frontal cortex
dysfunction was identiἀed in the three studies as being responsible for the decline in
episodic memory during normal aging [13].
Another approach, known as the activation approach, consists of studying the cerebral regions activated during completion of a task. Based on several studies carried
out in healthy young subjects, Tulving, et al. suggested the HERA (Hemispheric
Encoding/Retrieval Asymmetry) model in 1994 in order to explain the following
data: in episodic memory, the left prefrontal cortex is preferentially involved in
encoding operations, while the right prefrontal cortex is preferentially involved in
retrieval operations [14]. In elderly subjects, most studies have shown bilateral activation both during encoding and retrieval, and this has led to the proposal of a
new acronym, the HAROLD (Hemispheric Asymmetry Reduction in OLD adults)
model [15]. This phenomenon seems to play a compensatory role, since it is mainly
observed in individuals with good performance, rather than in those with poorer
performance.
In our laboratory, we carried out an activation study during encoding and word
retrieval in young [16] and elderly [17] subjects. Using the subtractive method, which
involves contrasting an experimental task (for example, encoding of a written word
list) and a control task (simple reading of words) in order to eliminate activations
which are common to both tasks and not the aim of the study, in line with the HERA
model, we observed in both young and elderly subjects, preferential activation on the
left during encoding and right frontal activation during retrieval (ἀg. 1).
The lack of hippocampal activation may seem surprising, given the key role of this
structure in episodic memory functioning. However, this is probably due to the fact
that the control tasks also stimulate memory activity, even if it is unintended. Another
approach involves establishing correlations between cerebral blood Ḁow measured
during word encoding, and subsequently obtained memory scores. This method
enables the identiἀcation of cerebral regions that are essential for effective memorisation. In young subjects, the left hippocampal region is clearly crucial for successful memorisation. In elderly subjects, the left hippocampus is still involved, but its
correlation with memory performance is less than that of the right inferior frontal
147
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
Young subjects
Elderly subjects
Encoding
Retrieval
Figure 1. Neuroimaging of encoding and retrieval in episodic memory in young [16] and elderly [17]
subjects. The authors wish to thank Philippe Conejero for his help in producing this ἀgure.
gyrus. In our opinion, the implication of the inferior frontal gyrus is a compensatory
mechanism [17].
A g ing and pr ocedural
me mor y : the contr
o f funct ion al neur o ima g ing
ibut ion
Procedural memory allows us to acquire verbal, cognitive or motor skills, such
as driving a car or riding a bike. It is possible to study the reproduction of previously acquired procedures or the acquisition of a new procedure, such as solving
the Tower of Hanoi or Tower of Toronto problems. During this latter task, subjects
have to move a set of disks from one rod to another whilst respecting two simple
rules: only one disc may be moved at a time, and lighter discs may not be placed on
top of a darker disc (ἀg. 2a). This task is given during several learning sessions in
order to help it become automatic. A behavioural study in young subjects showed
that a high number of attempts, about 40, is necessary for the procedure to become
automatic [18]. The acquisition of a procedure takes place during three distinct
phases:
–– a cognitive phase during which the subject tries to ἀnd the solution. This phase
is costly for the subject in terms of cognition, as it requires executive function and
attention control;
–– an associative transitory phase, during which the subject has found the solution,
but still makes mistakes;
–– an autonomous phase during which the procedure is completely automated. This
phase, during which the subject is at the top of his/her performance, is less costly
from a cognitive perspective (ἀg. 2b).
148
Memory, aging and cerebral imaging
A
B
Time (seconds)
Completion time per trial
Cognitive
phase
Associative phase
Autonomous phase
Trial
Figure 2. Study of procedural memory using the “Tower of Toronto” [18].
A: Tower of Toronto, and B: learning curve. The authors wish to thank Philippe Conejero for his help
in producing this ἀgure.
We conducted a behavioural study in elderly subjects that demonstrated a slowing
down in the dynamics of the three phases necessary for the automation of the process for solving the Tower of Toronto task [19]. Episodic memory deἀcits in elderly
149
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
subjects impair the correction of learning errors and could be the cause of this slowing down.
To identify the cerebral regions involved in the different phases, we carried out
H2O15 PET cerebral imaging studies during which subjects solved the Tower of
Toronto problem 40 times, with cerebral blood Ḁow measured during trials 1 and
3, 10 and 15, and 30 and 35, corresponding to the cognitive, associative and autonomous phases respectively. In young subjects, the cerebral regions involved were
different during each of the three phases [20]. The bilateral frontal cortex and the
anterior cingulate cortex were activated during the cognitive phase, consistent with
the involvement of reasoning and executive functions as the subject tries to solve the
problem. Although frontal activation persisted during the associative phase, it was
unilateral (right) and less pronounced than during the cognitive phase. Other regions,
such as the caudate nucleus, known to be active in procedural learning, were also
stimulated. During the autonomous phase, frontal activation remained unilateral and
continued to decline, while other regions become activated, in particular the occipital
cortex and the cerebellum.
As mentioned above, we observed a slowing down in the dynamics of procedural
learning in elderly subjects. During the cognitive phase, the activated regions were
identical in young and elderly subjects [21]. These latter subjects appear to encounter
difἀculties that they are unable to overcome by mobilising additional cerebral regions.
On the other hand, during the associative and autonomous phases, some regions were
signiἀcantly more active in the elderly subjects than in the young subjects, in particular in frontal areas (ἀg. 3). Furthermore, frontal activation was bilateral in elderly
subjects, but unilateral in young subjects. Consistent with our behavioural data, this
prolonged activation of the frontal regions that are known to be involved in controlled cognitive processes, seems to suggest a delay in the automation of the cognitive
procedure in elderly subjects.
The bilateral frontal activation in elderly subjects can be interpreted as a partial
compensatory mechanism as described in the HAROLD model (see above) [15]. The
late recruitment of the frontal regions seems to allow elderly subjects to continue to
progress in the task, without enabling them to reach the same level of automation as
the young subjects. To our knowledge, this is the ἀrst study showing that the HAROLD
model, initially described in the ἀeld of episodic memory, then elsewhere, e.g. in semantic memory and working memory, is also applicable to the ἀeld of procedural memory.
More recently, a second type of compensation has been described in a model
known as PASA (Posterior-Anterior Shift in Aging). According to this model, there
is a decrease in elderly subjects in the activation of occipital regions and an increase
in frontal activations, and thus a compensatory posterior-anterior shift, involved in
several processes [22]. In line with this model, our work clearly demonstrated greater
frontal activation in elderly subjects.
150
Memory, aging and cerebral imaging
Cognitive phase
Associative phase
Autonomous phase
Figure 3. Comparison of cerebral blood Ḁow (H2O15 PET) during the 3 phases of procedural learning in
young subjects versus elderly subjects. The darker zones represent the regions that are more activated
in elderly subjects than in young subjects (see text) [21]. The authors wish to thank Philippe Conejero
for his help in producing this ἀgure.
C onclus
ions
The aim of this chapter was to underline the importance of imaging in our understanding of the cognitive and structural aspects of normal aging. Cerebral imaging
has conἀrmed the frontal hypothesis, although this is still incomplete since other
structures, such as the parietal cortex or the posterior part of hippocampus, also
appear to be affected during normal aging. The frontal cortex is responsible for the
decline, but also for compensatory mechanisms. Further in-depth studies are now
needed to clearly distinguish the structures involved in each of these phenomena.
It is also important to note that our approach of normal aging has changed. While
researchers are still focussing on the mechanisms of decline, more and more studies
are being conducted on compensatory processes and preserved mechanisms, which
is undeniably a more positive approach. As Park and Reuter-Lorenz so wisely pointed
out [23], “the puzzle for cognitive neuroscientists is not so much in explaining agerelated decline, but rather in understanding the high level of cognitive success that
can be maintained by older adults in the face of such signiἀcant neurobiological
change”.
151
Béatrice Desgranges, Hélène Beaunieux, Vincent de la Sayette, Fausto Viader, Francis Eustache
Finally, it is important to remember that the structures the most affected in
Alzheimer’s disease are those which are the best preserved during normal aging. The
message is clear: the two processes are radically different.
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Memory
La mémoire
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D evelopmental amnesia
Bernard Laurent
K no w ing w ithout re
me mber ing
A 12 year old child comes home from school knowing how to draw the shape of Italy
but is unable to say who gave the lesson or if there had indeed even been a lesson.
This is the case of PC, a child who acquired knowledge without any memory of the
situation in which it was acquired. This extremely interesting case raises the question
of an interaction between semantic and episodic memory and how an individual can
build a cultural foundation in the absence of event-related memory.
The relationship between the semantic and episodic memories is complex. In the
independent and hierarchical Tulving model, the semantic memory must be able to
function independently of the episodic memory. Classically, it is acknowledged that
repeated episodic information gradually becomes more semantic. New information
acquired at a given moment can be relived later whilst remembering the source of
the information, and the visual and temporal context. This return to the moment of
acquisition helps to consolidate the information, which will progressively become
independent and spontaneously accessible, without the need to relive the visual and
temporal context of the acquisition.
Hipp oca mpal funct ion ing and me mor y
The classic model of hippocampal function is a result of studies dedicated to the case
of HM. In 1953, at the age of 23, HM was treated for a pharmacoresistant epilepsy by
bilateral hippocampal excision. During the following 40 years, HM no longer had the
capacity for explicit learning and learned nothing, or very little. In contrast, both the
non-declarative, working and implicit memories remained intact. Short-term recall
remained possible, though without consolidation [1]. The proἀle of HM suggested
that it was impossible to acquire new episodic memories or semantic concepts without the involvement of the hippocampus. For a long period of time, no studies were
able to demonstrate that HM was capable of acquiring new semantic information,
such as the names of famous people, or words that had recently entered the vocabulary. The model of hippocampal function was therefore that the declarative memory
is blocked in the absence of the hippocampus.
154
Developmental amnesia
In 2005, Rosenbaum [2] presented the case of KC, which questioned the accepted
model. This patient, who suffered multiple ischaemic brain lesions following a car
accident, had severe episodic amnesia, but remained capable of acquiring semantic knowledge, notably, the ability to learn new words with an awareness that new
vocabulary had been learnt.
This ability to acquire new semantic knowledge whilst suffering from hippocampal amnesia has become the subject of debate: while it is possible to observe
the acquisition of semantic knowledge in subjects with bilateral temporal lobe
lesions, the knowledge is acquired slowly, in lesser volume, and less Ḁexible
than that acquired by subjects without lesions. The contribution of the group of
Vargha-Khadem [3] has been important in our understanding of the role of the
hippocampus in the acquisition of declarative, semantic and episodic memories.
The group described the case of 5 children with perinatal ischaemic lesions who
had severe episodic amnesia, but retained a normal ability for cultural learning.
A surprising feature was that at least 1 of the 5 children had received normal
schooling. Thus, how can one build a cultural foundation in the presence of
bilateral hippocampal atrophy that makes the hippocampus highly likely to be
non-functional?
These studies have changed our view of the hippocampus by demonstrating that
severe episodic amnesia does not prevent cultural learning.
T he case o
f ch ild P C
Child PC was brought to our department by his mother, a physiotherapist at
St-Etienne university hospital, because she found the child surprisingly “in the
clouds”. This absent-mindedness had been attributed to a rupture of the diaphragm
at birth that had caused a brief anoxia. The child was operated on, but 6 days
later a further rupture of the wound caused period of anoxia that lasted 6 minutes.
Recovery from the episode was described as “miraculous” with normal development and schooling. Nevertheless, the mother found the child very absent-minded.
For example, as a motivation, and as he was a football fan, his mother gave him a
ticket to the local derby between Lyon and St-Etienne, the main football event in
the region, as a reward for good school results. PC remembered the promise that
had been repeated to him, but on the day after the match he was unable to remember if he had seen it or not. His mother had also noticed that in order to learn his
lessons, he needed to repeat them many times and did not beneἀt from revision on
the day of an examination; only the number of previous repetitions made a difference. Nevertheless, despite these learning difἀculties, the child’s semantic knowledge and scholarity were normal.
155
Bernard Laurent
N europsychological assessment
The Gröber and Buschke test adapted for children includes learning 16 words from
a list to assess semantic coding. This test demonstrated that PC had difἀculties in
learning and consolidating words. He did however, have good identiἀcation capacities in multiple-choice tests. Recalling the Rey complex ἀgure (which evaluates the
episodic visio-spatial memory) was also perturbed after a 5-minute interval.
Evaluation of the semantic memory by tests of language, likeness, reading, writing, Ḁuency, and antonyms was normal, as was semantic knowledge assessed by the
Pyramids Palm Tree Test.
Knowledge of the world of football was excellent!
The MRI images were normal (ἀg. 1), with at most a minor lateral atrophy of the
left hippocampus while the right hippocampus appeared normal. On the other hand,
the PET-FDG showed a greatly reduced metabolism in the hippocampus that also
extended over the left lateral temporal region and left temporal pole. The remainder
of the cortex was normal.
Figure 1. The MRI image was normal; in contrast the PET-FDG showed a greatly reduced metabolism
at the level of the hippocampus. The expected value at the cortical level is shown in black, and the zone
with reduced metabolism appears in white (left temporal lobe, lateral and medial; right medial temporal
lobe).
156
Developmental amnesia
E pisodic memory assessment
The components of episodic memory, such as time, place, and events were assessed
using the Picard test [4] (ἀg. 2). This test, aimed a children, consists of carrying out
9 actions that include the notions of time, space, and an object which the subject can
handle. For instance, the following scenario is proposed: after breakfast (temporal
context), a broken vase must be repaired (the action) in the dining room (spatial
context). The child is then asked to recall the spatial and temporal context along with
the action. In the case of PC, the test highlighted a large deἀcit in all three episodic
memory components, with even more pronounced difἀculties with the temporal
component. The performances of PC in the visual recognition test of DMS-48 [5]
were, however, normal.
These results raise the question of how the passing of time is perceived: the episodic
memory deἀcit clearly hinders the perception and projection in time, leaving PC
lacking memory of the events, place and time. In contrast, the memory that does not
involve a temporal component is good. This likely explains PC’s autonomy and his
ability to acquire new information.
Figure 2. The Picard test for children evaluates episodic memory. It consists of carrying out 9 actions
that include the notions of time, space, and manipulation of an object. Reproduced from Picard, et al.
[4].
157
Bernard Laurent
Episodic Memory: the House test
Indexed recall
Number of correct responses
Number of correct responses
Spontaneous recall
PC
Controls
Event
Space
Time
PC
Controls
Event
Space
Time
Number of correct responses
Recognition
PC
Controls
Event
Space
Temporal deficit
Time
Figure 3. Episodic memory: the House test
The results of the Picard test revealed a massive deἀcit in all three episodic memory
components; the difἀculties of PC were particularly pronounced in the temporal
component (ἀg. 3).
A utobiographical memory assessment
During our study of the autobiographical memory of PC we discovered a dichotomy
between the “conceptual” self on the one hand and the “operational” self on the other.
This was studied with the help of two tests initially developed for adults that were
adapted for children (Autobiographical Memory Interview [AMI] by Kopelman, and
the Robinson index word test).
PC was able to recall autobiographical memories that had been repeated to him
(personal semantic), but had almost no episodic memory. As a consequence, when he
arrives in a school he has problems for the ἀrst 2-3 days, then manages to memorise
the teachers’ names, the name of the school and how to get there perfectly. Despite
this slight delay compared with the other students, there is no obvious difference
after 8 days.
Concerning episodic memory and the ability to recollect events, the results were
catastrophic compared with children of the same age. PC was unable to recompose
an event in its temporal, spatial and emotional context, as for example, one would
describe a fall in the school playground or a punishment given by a teacher.
158
Developmental amnesia
During the Robinson test, the subject must generate a memory based on a given
word. When the psychologist proposed the word “accident” PC replied, “I jumped
on a bed. I fell and twisted my ankle. Afterwards, I was unable to do any sport.
They were double beds”. He recited the information that had been repeated to him (I
twisted my ankle) or events that lasted long enough to be memorised (I was unable
to do any sport), whereas, in contrast, he was unable to accurately describe the events
of the accident.
H ow does he react? W hat is his idea of time?
With repetition, PC can acquire new knowledge quite rapidly; however, this knowledge is somewhat static. PC gives plausible answers to questions, from a semantic
perspective. To a certain extent he relies on his general knowledge. If he is asked if he
has won a football match against a certain team, he will give the reply that he considers is most likely to be correct. For example, he will reply “we won” if the other
team in question is usually weaker than his own. His notion of time is disturbed; it
no longer exists and has never existed as far as PC is concerned. His idea of time
is ἀxed, such as a date in a diary (on Wednesdays I play football). He has a form of
prospective memory, but this is also frozen in time (this year I will ἀnish my third
year of school, later I will be a football coach), and cannot be modiἀed by related
developments.
What are the repercussions of such a deἀcit of the metamemory (memory capabilities and strategies that can aid memory, as well as the processes involved in
memory self-monitoring)? PC has a perfect semantic metamemory, and for
instance responds correctly to the question “what is the capital of Italy?”. On the
other hand, his episodic metamemory is very deἀcient, and a question such as “do
you know what happened on your younger sister’s birthday 8 days ago?” is met
with a complete blank.
Autonoetic knowledge gives the individual the possibility to become conscious of
their own identity in a subjective notion of time, the self, that extends from the past
to the future and allows a subjective impression of a memory. How can one build
a “self ” with such a deἀcit in episodic memory and such a “semantic” and poorly
adaptive self-knowledge?
The “conceptual” self of PC is based on an autobiographical semantic memory
(identity, administrative facts, address, etc.) that is well conserved and on an
“episodic” self (personal history, sequence of events) that is very deἀcient. Without
permanent modiἀcations that stamp the “episodic” self on his identity, PC has quite a
rigid impression of himself, slightly idealised, removed from his social and emotional
difἀculties. PC talks about himself in a manner that is extremely inḀexible. He does
not feel different from others, but is slightly anxious. He very often asks whether he
has correctly answered a question about recent events.
159
Bernard Laurent
W hat works normally or better…
We became interested in PC’s processes that work normally or better than normal.
The results of the test of executive functions (Tower of London) and working
memory (Wisconsin Card Sorting Test) (table 1) were clearly superior to those of
control subjects. It is as if PC has developed an extraordinary compensation of both
these functions. The DMS-48 [5] is a visual recognition test that evaluates the role
of familiarity. It consists of quickly learning a series of 48 images. After a 3 minute
interval and then a one hour interval, the examiner shows the subject a pair of images
that the subject has already seen accompanied by a distracting image in one of 3
different conditions (unique, similar, and abstract). PC always succeeded in the test
T able 1. Study of the executive functions of PC: it is as if the patient had developed an exaggerated
compensation of executive functions and working memory.
E valuation of executive functions
Tower of London
Wisconsin card sorting test
(Milner version)
Number of succesful models at the
ἀrst attempt
10 (6.3 ± 1.6)
Total number of attempts
14 (22 ± 5.3)
Planning time
3.5 (4.5 ± 1.7)
Time to complete test
4 (4.8 ± 1.1)
Total number of errors
8 (21.6 ± 16.7)
Perseverative responses
1 (13 ± 9.1)
Perseverative errors
0 (10.4 ± 8)
Number of categories completed
6 (5.6 ± 1)
Failure to maintain a set
0 (0.8 ± 4.9)
Number of attempts to complete the
1st category
10 (12.4 ± 4.7)
Backward digit span
7
Sequence of letters/digits
13
N–2
9 (8 ± 1.13)
N–3
9 (3.83 ± 1.95)
E valuation of working memory
Subtests of the WISC 4
Update test
(n – back)
TMT Stroop: Nx
Cubes WAIS: 9
Arrows NEPSY: 9/19
Working Memory index IMT WISC 4: 124 (95e percentile)
160
Developmental amnesia
8 days after learning. However, only familiarity played a role and he was unable
to specify whether the objects had been presented on a computer or on paper, who
had presented them, in what room etc. The response was correct but based only on
familiarity.
conclus
ion
Patients with hippocampal lesions are fascinating. To understand their neuropsychological deἀcit serves to understand a part of the memory and adds to existing
models. Notably, they conἀrm it is possible to acquire information independently
from episodic memory.
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161
Memory
La mémoire
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O ne or several amnesic syndromes?
Emmanuel J. Barbeau
Declarative (or explicit) memory designates all the information that an individual
can consciously remember and manipulate at will. It is generally expressed through
language and constitutes all the long-term knowledge acquired throughout life, either
relating to general knowledge such as famous monuments, or to events experienced
personally. The identiἀcation of declarative memory as a functional complex that
is relatively independent from other memory systems (such as procedural memory,
perceptual representation memory and working memory) was one of the major
advances during the 1980s and 1990s.
Models o
f declara
t ive me mor y
Declarative memory relies on the medial temporal structures. During this presentation, we will discuss whether declarative memory can be divided into different
memory subtypes. One of the main hypotheses behind this question is that, since the
medial temporal structures are made up of different regions (the hippocampus and
the perirhinal, entorhinal and parahippocampal cortices), these may support different
types of memory within declarative memory.
There are two main competing declarative memory models. The unitary model,
mainly developed by Squire [1], considers that declarative memory cannot be easily
dissociated into different types of memory and that it fully depends on the medial
temporal structures. This model is supported by a wealth of robust experimental data.
The authors who adhere to this model support the idea that the amnesic syndrome
resulting from medial temporal lesions is more dependent on the size of the lesions
than on their location. It is known as the “size, not site” effect.
The unitary model is in opposition to modular models, which are essentially
anatomo-functional: a given structure is attributed to a particular type of memory,
although a neophrenologist attitude must be avoided. Broadly speaking, contextrich memory, such as episodic memory, is thought to depend strongly on the hippo­
campus. On the other hand, context-free memory, covering semantic memory and
feelings of familiarity, is thought to depend on the perirhinal cortex and the anterior
subhippocampal structures. In this case, amnesic disorders resulting from medial
temporal lesions depend more on the site of the lesions than on the size. It is the “site,
162
One or several amnesic syndromes?
Unitary model
Modular model
Contextual
memory
Declarative
memory
Hippocampus
Medial temporal structures
Semantic
memory
Episodic
memory
Spatial
memory
Decontextualised
memory
Perirhinal cortex
Size not site
parahippocampal
cortex
Site not size
Figure 1. Unitary and modular models of declarative memory.
not size” effect. Several authors, including Tulving, Mishkin, Aggleton and Brown,
have suggested modular models, which, although different, broadly converge on the
principles mentioned above (ἀg. 1).
We are going to consider three clinical cases whose proἀles provide arguments in
favour of modular models. The three cases were assessed with recognition memory
tasks, which consist of presenting the patient with a series of stimuli (images or
words), and after varying time intervals, presenting each of the stimuli (targets) again
among distractors. The patients were required to designate the images they had seen
earlier.
Pa t ient F .R .G .
Before discussing this ἀrst case, it is worth reiterating the case of H.M., who is the
“gold standard” cited in the literature. Following bilateral resection of the medial
temporal lobe, this patient developed a serious amnesic syndrome, which has been
studied since the end of the 1950s [2]. Patient F.R.G. suffered herpes simplex
encephalitis at 44 years of age. Cerebral MRI showed a massive lesion in the left
medial temporal structures, which were totally destroyed along the anteroposterior
axis. In the right hemisphere, the amygdala and the hippocampus had completely
disappeared, but the anterior subhippocampal structures were spared, in particular
the perirhinal cortex (ἀg. 2).
163
Emmanuel J. Barbeau
Control
Figure 2. Cerebral MRIs from patients H.M. and F.R.G. and a control subject. In the right hemisphere,
the MRI of F.R.G. shows a complete disappearance of the amygdala and the hippocampus, but preservation of the anterior subhippocampal structures, in particular of the perirhinal cortex. Reproduced
from Corkin, et al. [2].
This patient suffered from a serious amnesic syndrome. She was disorientated in
time and space, became forgetful, and, having lost her autonomy, had to quit her
job. According to modular models, this patient should have had good memory task
results relying on the perirhinal cortex. In particular, she should have been able to
complete recognition memory tasks based on feelings of familiarity.
We gave F.R.G. 18 visual recognition memory tasks using different types of stimuli
and paradigms. The results of the tests were expressed as Z-scores, i.e. in terms
of number of standard deviations from the mean of control subjects. A Z-score of
zero showed a performance identical to that of control subjects. It is conventionally considered that any Z-score less than -2 standard deviations is indicative of a
pathological performance. F.R.G. demonstrated normal performance in 14 of the 18
visual recognition memory tasks, with a mean Z-score for the 18 tasks of -0.8. Her
164
One or several amnesic syndromes?
performance was therefore within the normal range of control subjects. Her very
long-term (one week) visual recognition memory was preserved, which is one of the
characteristics of declarative memory [3].
We sought to conἀrm whether this good performance was related to the ease of the
tasks. It could be that F.R.G. was only successful in the easiest tasks, and failed in
the more difἀcult tasks. We calculated a difἀculty index for each of the 18 tasks, and
established the correlation between performance expressed as a Z-score for each of
the tasks and its difἀculty index. F.R.G. tended to do better than the control subjects
on the more difἀcult tasks.
Consequently, this patient who presented severe hippocampal lesions had a serious
associated amnesic syndrome, but her performance on recognition memory tasks,
which depend on the perirhinal cortex and decontextualised memory, was preserved.
Patient H.M. showed no such dissociation since all of the medial temporal structures
were damaged. In contrast, the case of F.R.G. provides clear support in favour of
modular models.
Pa t ient M. S .
The ἀndings from the case of F.R.G. would be even more convincing if we could ἀnd
the opposite dissociation and describe patients with anterior subhippocampal lesions
and preservation of the hippocampus. We believe that we may have observed patients
corresponding to such a proἀle.
M.S. ἀrst consulted at the age of 83. He complained of memory problems, such as
forgetting bridge calls or appointments. Fairly quickly, we diagnosed pure progressive amnesia [4], a probably atypical variant of Alzheimer’s disease characterised by
isolated memory problems, which eventually progress towards dementia [5].
The patient was evaluated using the TEMPau test, which enables the evaluation
of autobiographical memory [6]. During this exam, subjects are questioned on 5
different periods of their lifetime (0-17, 18-30, 32-77, 78-82 years and the previous
year) in order to try and evaluate the stock of episodes that they can remember for
each of these periods. M.S. had no autobiographical memory problems, including
during the most recent years, after the presumed date of disease onset. The subject
was also evaluated on a variety of spatial memory tests, which showed that his
anterograde spatial memory was also preserved. Thus, this patient who consulted
for memory complaints did not display any of the usual symptoms of amnesic
patients.
However, M.S.’s performances in 11 recognition memory tasks using both verbal
and visual stimuli were very poor. In contrast to F.R.G., performance decreased with
increasing task difἀcultly. His capacity to recognise visual and verbal stimuli was
clearly affected [4].
165
Emmanuel J. Barbeau
Imaging contributed little, as it showed fairly generalised atrophy, including in the
medial temporal structures, without demonstrating any dissociations. We have some
arguments suggesting that the contextual memory and hippocampus were preserved,
since M.S. completed the autobiographical and spatial memory tasks perfectly. On
the other hand, he failed in all of the recognition memory tasks, suggesting that the
subhippocampal structures were bilaterally affected. This raises the question of how
the autobiographical and spatial memories can be preserved, while, if our hypotheses are true, one of the major channels relaying to the hippocampus is damaged.
We therefore hypothesised that there may be direct neocortical connections to the
hippocampus, which could compensate for the information deἀcit to the hippocampus. Such connections have been described in animals, in particular from the parietal
cortex and the frontal lobe to the hippocampus.
Pa t ient J .M.G .
Patient J.M.G. presented similarities with M.S., while simultaneously being probably more demonstrative. He was referred to our centre several years after M.S. His
cerebral lesions on MRI were considerable on the left and affected almost all of the
temporal lobe. They were also substantial on the right, and more important than
those of H.M. This patient had meningoencephalitis at the age of 20 but only began
to undergo observation in memory consultations much later at the age of 54. The
cerebral MRIs of F.R.G. and J.M.G. were compared. The left hemisphere section
showed that all medial temporal structures had completely disappeared in F.R.G.
The scale of the lesions was similar, or even greater in J.M.G., with a complete
lack of vestigial tissue. Concerning the right hemisphere, there was destruction of
the hippocampal formation in F.R.G., and the anterior subhippocampal regions were
preserved. In contrast, J.M.G.’s anatomical proἀle was the reverse, with complete
destruction of the subhippocampal structures and preservation of the right hippocampus. It should also be noted that in J.M.G., the hippocampus was thicker than in
control subjects.
The lesion proἀles of patients J.M.G. and F.R.G. were therefore totally opposite. As
such, if the modular models are correct, this anatomical dissociation should translate
into functional dissociation. The comparison of these two patients is even more interesting because they probably suffered from the same herpetic encephalitis pathology
and they are of a similar age (48 and 54 years old). It is therefore possible to compare
them in terms of neuropsychology and to set them the same recognition tasks.
F.R.G., who has a severe amnesic syndrome, had very poor performance on visual
free recall tasks, around -3 standard deviations, but performed well in visual recognition memory tasks. In contrast, J.M.G. performed well in the same visual free recall
tasks and does not suffer from amnesic syndrome, despite the size of his lesions. His
memory is subnormal and inferior to that of control subjects, but it remains compat166
One or several amnesic syndromes?
ible with a normal life. This observation provides some answers to the controversy
opposing proponents of the “size not site” effect to those of the “site not size” regarding medial temporal lesions. The case of J.M.G. clearly shows that it is not the size
of the lesions that is decisive, but rather the site.
Furthermore, unlike F.R.G., J.M.G. demonstrated very poor performance on the 18
visual recognition memory tasks. Consequently, as predicted by the modular models
of declarative memory, a double functional dissociation between F.R.G. and J.M.G
was observed.
J.M.G. presented other extraordinary characteristics. After his illness, he developed a passion for anything relating to spatial cognition. He has thus acquired excellent geographical knowledge. When control subjects are asked to ἀll in as many
department numbers as possible on a blank map of France, they generally manage
about 30 answers, with several mistakes. J.M.G., on the other hand, can correctly ἀll
in 94 of the 96 departments. The patient has also developed a passion for copying
Institut Géographique National (IGN) maps, and his reproductions are extraordinarily precise. Finally, J.M.G. is a keen cyclist, covering 12000 to 16000 km per year,
and easily cycles 200 km per day. He sets off alone on long journeys without a map,
often to places that he does not know, and never gets lost, despite the substantial
lesions observed on his MRI.
In line with the hypothesis based on modular models of declarative memory,
J.M.G.’s contextual memory is preserved. The distinct amnesic proἀles associated
with the different lesions of J.M.G. and M.S. in relation to F.R.G. thus provide a
strong argument in favour of modular models.
Di rect neocor
t ical connect
ions
Large lesions were also observed in the parahippocampal cortex of J.M.G. It had
entirely disappeared on the left, and more than 50% was damaged on the right.
For this patient, as with M.S., we hypothesised the presence of direct connections
between the parietal cortex and the hippocampus in order to explain the thickness
of the hippocampus and J.M.G.’s devotion to activities relating to spatial cognition
(ἀg. 3).
The existence of such connections has not been conἀrmed in man. To date, we
have not been able to observe them in J.M.G. Fairly advanced neuroimaging capacities would be required in order to improve our understanding of declarative memory
models. These investigations could also result in improved care and treatment of
various pathologies, in particular Alzheimer’s disease (in which pre-dementia alterations involve subhippocampal structures). We are currently working on the hypothesis that these direct connections associated with other compensatory phenomena
could, at least initially, compensate for the hippocampal dysfunction caused by the
information deἀcit coming from related structures. These direct connections could
167
Emmanuel J. Barbeau
Parietal
cortex
Frontal lobe
Contextualised
memory
Hippocampus
Decontextualised
memory
Perirhinal cortex
Spatial
memory
Parahippocampal cortex
Figure 3. Modiἀed modular model, representing direct neocortical connections to the hippocampus, as
suggested by the cases of M.S. and J.M.G. The crosses represent the damaged areas in J.M.G.
notably explain the plateau of progression observed over approximately 3 years in
mild cognitive impairment patients before developing dementia.
C onclus
ion
Validation of modular models in declarative memory is a lengthy process that takes
several decades, due to difἀculties in identifying adequate pathological models, the
small numbers of patients in each case, and difἀculties in establishing pertinent,
recognised and accepted concepts. The three cases presented above support modular models and illustrate the value of a pathological model in order to further study
herpetic encephalitis.
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Memory
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T ransient global amnesia
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette,
Fausto Viader, Francis Eustache
Transient global amnesia (TGA) or “ictus amnésique idiopathique” in French was ἀrst
described in 1956 by two investigators from Lyon, Guyotat and Courjon [1]. Two years
later, the English term was coined by Fisher and Adams [2]. By TGA, the authors refer
to a transient amnesia with remarkably stereotyped symptoms: it is deἀned by the
sudden onset in subjects around sixty years of age of severe anterograde amnesia and
a more variable retrograde amnesia with no identity problems. The clinical description includes disorientation in time and almost systematic reiterative questioning. No
neurological disorder is detected. The amnesia progressively resolves within 4 to 6
hours. A lacunar amnesia persists over the duration of the episode and over the period
preceding it. Because of its selective effect on memory and owing to its sudden and
reversible properties, TGA has been a focus for neurologists and memory specialists
since it was ἀrst observed, especially to distinguish it from other forms of transient
amnesia. In 1990, Hodges and Warlow [3] described strict criteria for the diagnosis
of idiopathic TGA, which are still in use to differentiate it from symptomatic TGA.
Although data published over the last 20 years have improved our understanding of
TGA, the mechanisms involved and addressed in the present review, are still under
debate. TGA will also be discussed from the perspective of cognitive neuropsychology,
by reviewing patient data and overall human memory function.
Pa tho phys iolog
ical hy
po theses
Despite the growing wealth of neuroimaging data, the origin of TGA remains
a mystery. At least four mechanisms have been suggested to explain this form of
amnesia.
An epileptic mechanism hypothesis to explain the amnesia onset was proposed in
the 1960s [2]. Initially based on the presence of visible EEG discharge, this hypothesis was soon abandoned, probably reḀecting confusion between TGA and transient
epileptic amnesia. Nowadays, signs and/or a history of epilepsy actually constitute
exclusion criteria for TGA diagnosis.
Novel cerebral imaging techniques such as diffusion-weighted MRI have suggested,
at least in a subgroup of patients, that a vascular mechanism may cause hippocam170
Transient global amnesia
pal dysfunction [4, reviewed in 5, 6]. However, the nature of this vascular mechanism remains controversial, as both a haemodynamic mechanism and a vascular
mechanism resembling a transient ischaemic attack (arterial occlusion) have been
suggested.
The vascular hypothesis is supported by several factors: on one hand, an elevated
vascular risk factor (particularly atherosclerosis of the carotid artery) and MRI diffusion anomalies in a subgroup of patients for which TGA may be the result of arterioembolic ischaemia [4]; on the other hand, the presence of a patent foramen ovale in
TGA patients, which increases the risk of a paradoxical embolus [7]. However, these
factors remain controversial. Overall, the absence of associated neurological disorders and the uniformly favourable prognosis contradict this hypothesis.
The second haemodynamic mechanism proposed by Lewis [8] is of venous origin.
This hypothesis relies on triggering factors. Intense physical activity mimicking
Valsalva’s manœuvre could cause abnormal venous blood Ḁow, as supported by studies showing that TGA patients had signiἀcantly more jugular valve anomalies during
Valsalva’s manœuvre compared with a control group. In these circumstances, an
increase in thoracic pressure could prevent blood Ḁow and cause retrograde Ḁow to
the brain. A venous congestion could therefore be the source of hippocampal venous
ischaemia in patients with jugular vein deἀciency.
The ἀnal proposed mechanism is based on the neurochemical phenomenon
of “spreading depression”, or the propagation of a wave of depression in cortical
electrical activity, which has also been suggested for migraines. This hypothesis
is supported by the frequency of migraines in TGA patients, and by the presence
of headaches during the episode. In TGA, spreading depression may be caused by
excessive glutamate release following physical and/or emotional factors, which may
provoke transient and reversible hippocampal dysfunction [9]. However convincing
this mechanism appears, and despite being compatible with the various physical or
psychological causes associated with the ictus [10], with the exception of some very
rare cases it has yet to be demonstrated in humans.
Although the hypotheses outlined above rely on solid epidemiological and
neuroimaging arguments, there is no consensus on the mechanism for the origin of
TGA. As a result, the possibility that multiple causes may be involved is currently
being considered; different insults could lead to a spreading depression through
the hippocampal cortex, which would explain the clinical homogeneity of this
syndrome. The results from our study in 142 patients support the idea of different
TGA proἀles [6]. Based on patient characteristics (gender, age, number of episodes,
risk factors and personality) and on the actual episodes (triggers, associated symptoms, onset and length), an analysis of ascending hierarchical classiἀcation was
carried out. This analysis allowed the description of patient proἀles and determined the variables that best ἀt each subgroup (ἀg. 1). The ἀrst subgroup includes
171
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
women with emotional risk factors (emotional triggers, a medical history of anxiety and/or depression, and personality disorders). The second subgroup includes
men in which a physical factor has been identiἀed. The analysis also distinguishes
patients according to age (below 56 years old) and history of migraines. Vascular
risk factors such as hypertension and hypercholesterolaemia do not appear to be
directly associated with a subgroup. The description of patient subgroups associated with particular risk factors (emotional, physical and migrainous) is key
to understanding the syndrome’s aetiology. Some cases of TGA, notably those
followed by headaches, may be the equivalents of migrainous auras, and others
may be triggered by physical or emotional stress. Further cases may be the result of
transient ischaemia. These various causes may all lead to the same consequence of
spreading depression, a possible common outcome to these different insults. This
hypothesis does not exclude the promoting role of anatomical factors cited above
(jugular deἀciency or patent foramen ovale leading to intracranial venous hypertension in cases of Valsalva), nor does it exclude “classical” transient ischaemia,
which would occur upstream and remain compatible with the different aetiologies
observed. Further investigations will be necessary to conἀrm this hypothesis.
Pathological personality
Personality disorder
Emotional triggering factors
History of anxiety
Women
Age <56
History of migraines
Men
Physical trigerring factors
No associated symptoms
Hypercholesterolaemia
High Blood Pressure
Figure 1. Dendogram of the ascending hierarchical classiἀcation analysis based on the clinical and
demographical characteristics of 63 patients. Four clusters of variables relating to three patient categories are described: i) women with emotional risk factors, i.e. pathological personality or personality
disorder, emotional triggering factors and a history of anxiety, ii) patients under 56 years of age and
patients with a history of migraines, iii) men with physical triggering factors and no symptoms associated with amnesia, iv) vascular risk factors, i.e. hypercholesterolaemia and hypertension. Reproduced
from Quinette et al. [6].
172
Transient global amnesia
In addition to the investigations outlined above describing the mechanisms that trigger TGA, this pathology is particularly interesting in the context of novel neuropsychological investigation.
Studies investigating patient memory during the acute phase and neuropsychological examinations have conἀrmed the strictly episodic nature of the resulting
amnesia. TGA is nowadays the human model for episodic amnesia and as such,
offers a unique opportunity for neuropsychological exploration of memory systems.
We will therefore review studies that used TGA as an interaction model between
different memory systems. Following the evolution of theoretical concepts, we will
review recent studies that explored the relationship between memory and more
complex cognitive domains, such as those associated with self and identity, selfawareness, the ability to project into the future or to experience emotion.
T rans ient glo
bal a mnes ia as an intera
ct ion model
E pisodic memory – semantic memory
The question of whether knowledge can be modiἀed or new knowledge acquired
without explicit memorisation of learning episodes is hotly debated. Two hypotheses
are currently discussed. The ἀrst, proposed by Tulving, stipulates that new semantic knowledge is independent from episodic memory [11]. Information may thus
ἀrst be encoded into semantic memory before being encoded into episodic memory.
Arguments from analyses of memory pathology support this hypothesis. Several
authors have highlighted the learning of new semantic knowledge in patients with
permanent amnesia [12, 13] and in children with developmental amnesia [14, 15].
The second hypothesis, put forward by Squire and Zola [16, 17] suggests the existence of a shared neurocognitive system of episodic and semantic memory. According
to these authors, the creation of new semantic knowledge requires corresponding
episodic representation. Thus, two criticisms of an apparent dissociation between
episodic and semantic memory are developed. On one hand, acquisition of semantic
knowledge is slower and often less Ḁexible compared with control subjects. On the
other hand, patients retain a capacity for “residual” episodic memory, highlighted
by low pathological performances but that may be adequate to acquire semantic
knowledge.
With the aim of adding weight to either hypothesis, we used a semantic priming
method consisting of sentences that were difἀcult to understand, to test the acquisition of new meanings in the semantic memory of three patients during the acute
phase of TGA [18]; their amnesia was such that it did not allow for cognitive and
neurobiological reorganisation.
The semantic priming test implies a modiἀcation of the conceptual knowledge
network, essential for interpretation of sentences that are difἀcult to understand. Ten
173
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
sentences such as “the haystack is important because the cloth is torn” were presented
to patients who were required to suggest an explanation. In the absence of an answer
or in the case of a wrong answer (which is absolutely normal), a word (target item)
was given to the subject. In this example, the target item was “parachute”, which
allows an immediate understanding of this sentence. These sentences were presented
a ἀrst time during the acute phase of the episode (study phase), then a second time
still during the acute phase but after a given interval (1st test phase) and ἀnally, a third
time, the following day, once the patients had recovered (2nd test phase). The priming
effect was measured during both test phases, by subtracting the number of spontaneously understood sentences during the study phase from the number of sentences
understood without the use of a target item.
For example, one patient examined during the acute phase was presented with the
following sentence: “the cords were affected because of the smoke”. The patient
gave the wrong interpretation that ἀremen’s cords were attacked by ἀre. When the
target item “vocal cords” was given, the patient offered the correct interpretation:
“the tobacco smoke affected the vocal cords”. An hour and a half later during the test
phase, with no recollection of having undergone a memory test, the patient spontaneously gave the correct interpretation. The following day, the patient again gave the
same correct interpretation.
This study thus demonstrated a priming effect during the episode that persisted
the following day. The study clearly shows that the formation of novel connections
among semantic representations can occur despite severe episodic memory perturbation and demonstrates the relevance of pathological models in improving our understanding of human memory. The results argue in favour of Tulving’s memory model,
which proposes that novel semantic representations can be acquired independently
from episodic memory, even though semantic and episodic memory are in close
collaboration during normal memory function.
E pisodic memory – working memory
Neuropsychological investigations of the acute phase of TGA have mostly focused on
episodic memory. Few studies have analysed working memory during the acute phase
of TGA. We therefore chose to investigate it in more detail according to the theoretical models of Baddeley [19] and Miyake [20]. In a ἀrst set of studies, we observed
a preservation of different components, such as the phonological loop, the visuospatial sketch pad and central executive processing functions (updating and shifting
mechanisms, inhibitory control, dual task performance) [21]. With the aim of exploring relationships between episodic memory and working memory, we investigated
the episodic buffer, a novel component of working memory proposed by Baddeley
[19]. Because the episodic buffer comprises a capacity system that provides storage
of information in a multimodal code (verbal, spatial, or from long-term memory),
174
Transient global amnesia
it could play an important role in the formation of episodic memory. Two tests were
created to analyse association processes of visuo-spatial and verbal information and
the capacity for storage of associated verbal and visuo-spatial information, which are
proposed functions of the episodic buffer [22]. Sixteen patients were included in this
second study. In order to address the role of the episodic buffer in episodic memory
encoding disorders, we made a distinction between the performance of patients with
preferential encoding deἀcits and those of patients with preferential storage disorders. Whereas patients with a storage disorder (but no encoding deἀcit) performed
well in the episodic buffer tests, those with an encoding deἀcit had pathological
results. These results support the existence of an episodic buffer and also suggest
that this novel component of working memory is involved in initial encoding into
episodic memory. This outcome may be viewed in parallel with a neuroimaging
study that measured cerebral blood Ḁow and oxygen metabolism with positron emission tomography (PET) in a TGA patient incapable of learning episodic associations.
PET ἀndings disclosed a hypoperfusion proἀle in the left posterior hippocampus, a
region that could be responsible for episodic buffer functions [23].
E pisodic memory – episodic future thinking
Episodic memory is the memory of personally experienced events associated with
a precise spatio-temporal context and is characterised by autonoetic consciousness
or a sense of re-living an event [24]. This memory component allows mental time
travel. Tulving described the case of K.C., an amnesic patient with difἀculties in
imagining details of personal events from the past and future events. Similar cases
were recently reported in 5 patients with permanent bilateral hippocampal amnesia
who were asked to complete scenarios in as much detail as possible (for example:
“imagine that you are lying on a tropical beach…”) [25]. Compared with matched
controls, the patients were markedly impaired at imagining new experiences and
lacked spatial coherence, consisting instead of fragmented images. With the goal
of exploring the ability to project into the future in patients with profound disorders
in episodic memory, we initiated a study in 7 individuals during the acute phase of
TGA [26]. We ἀrst studied the inḀuence of temporal distance on the mechanisms of
projection in varying different periods of time (the near future vs. the remote future).
We also analysed the nature (the degree of episodicity) of patient answers by using
a method derived from the autobiographical memory test described by Piolino [27].
The patients were asked to relate a future personal event “as if they were there”, in
the greatest detail possible. They could use planned events or completely imaginary
events as long as they made the effort to project themselves into the future.
The next 12 months and the next 5 years were thus explored and we recorded a total
recall score that allowed the description of the quality of patient responses (varying
from vague details to speciἀc descriptions). Moreover, at the end of each response,
175
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
we asked the subjects to rate their state of associated consciousness based on the
Remember/Know paradigm [28].
As expected, the patients had a signiἀcantly inferior total recall score compared with
control subjects both for the 12-month and the 5-year periods. In addition, compared
with the near future period, the remote future period was more difἀcult to imagine.
This temporal distance effect, already described in the literature and observed in
control subjects, is even more pronounced in the patients, who are incapable of imagining speciἀc detailed long-term future events. Concerning the near-future period,
two patients were able to imagine speciἀc detailed events, but the scores observed
when measuring the associated state of consciousness showed that these responses
were devoid of a subjective sense of living the event, of self-projection, reḀecting a
damaged autonoetic consciousness.
These data support the role of episodic memory in the ability to project into the
distant future. We observed serious deterioration in the ability of amnesic patients to
project into the distant future; they respond by describing vague events, few details
and no phenomenology. In the case of the near-future, the ability of certain patients to
describe plausible phenomenological events suggests that episodic memory could be
partly provided by other cognitive processes such as semantic memory (knowledge of
personal identity could for instance allow the creation of plausible future events).
Overall, these results highlight deἀcits related to amnesia. During episodes, amnesia is accompanied by reiterative questioning and disorientation in time, as seen by
a break in the passing of time and associated events, which is likely to alter the
subjects’ perception of the continuity of their existence and cause psychopathological (emotional) modiἀcations. The study of interactions between episodic memory
disorders and psychopathology is particularly interesting in amnesia.
E pisodic memory – emotion
From the very ἀrst observations, several authors noted signs of anxiety, distress,
apathy or symptoms of a panic attack, during the acute phase of TGA. These signs
imply that emotional factors may occur during the episode. Moreover, some studies
suggest that these emotional factors could indirectly interfere with memory [29].
In this context, we evaluated the incidence and intensity of anxiety and depression
disorders in a group of 35 patients during the ictus (17 during the acute phase and
18 during the recovery phase) with the use of different psychopathological scales
[30]. Two methods sought to identify TGA predisposition factors such as anxiety
(Spielberger’s State–Trait Anxiety Inventory [STAI]) and depression (abridged
version of the Beck Depression Inventor) and two other psychopathological scales
measured the level of anxiety (ἀrst part of STAI) and depression (Adjective Mood
Scale or Von Zerssen’s evaluation of the state of subjective well-being), to determine
whether these disorders could be regarded as symptoms speciἀc to TGA.
176
Transient global amnesia
Compared with control subjects and patients during recovery, patients in the acute
phase displayed a signiἀcantly higher level of anxiety (ἀrst part of STAI) and a more
depressed mood (Adjective Mood Scale), suggesting a sudden alteration of mood
and anxiety, which was correlated with deἀcits in anterograde memory (ἀg. 2). TGA
is thus systematically associated with changes in emotional state.
To better understand the inḀuence of psychopathological factors on memory function, we performed correlation analyses between the psychopathological scale scores
and cognitive performances in two episodic memory tasks (learning a list of words
and recalling autobiographical memories). We showed that a patient’s mood affected
performance in a word recognition task and coincided with the autobiographical
episodic memory task, in that a larger proportion of patient memories tended to have
negative content.
Acute phase
Acute phase
Recovery phase
Recovery phase
Controls
Controls
Figure 2. Anxiety (a) and mood (b) scores for acute phase patients, recovery phase patients and control
subjects. **p<0.01; ***p<0.001
177
Peggy Quinette, Audrey Noël, Béatrice Desgranges, Vincent de La Sayette, Fausto Viader,
Francis Eustache
To our knowledge, this study is the ἀrst to show that TGA is systematically accompanied by mood and anxiety disorders. Further studies are, however, needed in order
to investigate the origin of the mood modiἀcations: are they related to psychological repercussions of sudden and profound amnesia or are they related to a broader
dysfunction of the limbic system independent from amnesia? By showing that mood
modiἀcations contribute to memory disorders during the acute phase of TGA, this
study raises the question of how to control patient anxiety during the episode, for
instance by oral reassurance.
C onclus
ion
Despite major advances in neuroimaging, which tend to describe the hippocampus as
the central player in cerebral dysfunction, the intricacies of neuronal disorganisation
remain elusive. A growing number of studies currently support the hypothesis that
TGA can occur in different circumstances, implicating more than one pathophysiological mechanism, which would mainly affect the CA1 hippocampal area. However,
a series of arguments, including visible unilateral hippocampal diffusion MRI anomalies (not easily compatible with amnesia) have suggested that TGA is the result of a
more complex mechanism. Not only have neuropsychological tests during the acute
phase of TGA improved understanding of the patients’ cognitive capabilities, but by
using TGA as an interaction model for memory systems, they have also shed light on
human memory function. Finally, these studies have highlighted the consequences
of this form of sudden and profound amnesia on the patient’s psychological and
emotional state. Together, these novel laboratory-based studies offer much food for
thought.
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179
Memory
La mémoire
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Very long-term memory
Ève Tramoni
Declarative memory, deἀned as factual and event-related memory (semantic and
episodic memory, respectively) [1] involves different regions of the medial temporal
lobe that include the hippocampus and subhippocampal structures. Whereas some
patients present equivalent deἀcits in both semantic and episodic memory following a medial temporal lobe lesion [2, 3], others selectively forget episodic information encoded several minutes before [4-6]. The description of the latter proἀle
argues in favour of models that propose an anatomical and functional segregation
within medial temporal structures, whereby episodic information is supported by the
hippocampus and semantic information by subhippocampal regions [7, 8].
The demonstration of a similar dissociation within an extended time scale could
further support this model. We aim to approach this question using a particular
model of amnesia in relation with temporal lobe epilepsy [9, 10]. Following a clinical description of the patients, we present two studies in which their long-term retrograde (autobiographical) and anterograde (the long-term consolidation of new information into declarative memory) memories were tested.
Pa t ients
Patients had a history of pharmaco-sensitive epilepsy and presented with atypical
gradual memory loss of signiἀcant episodes in their life [10]. These included difἀculties in remembering salient moments such as weddings, birthdays or trips undertaken in previous years. The patients speciἀed that these events were not forgotten
instantly, but gradually, over several weeks. They also complained of difἀculties in
going to unfamiliar places. These complaints contrasted with a complete preservation of general knowledge and an overall intact social adaptation. The patients
remained fully capable of assuming personal and professional responsibilities, some
of the latter being at a high level.
The neurological assessment and brain CT-scan data were normal. Threedimensional magnetic resonance imaging (MRI) did not reveal major signal anomalies, although hippocampal sclerosis was sometimes observed.
The ἀrst clinical signs of epilepsy generally occurred adulthood (between 18 and
50 years of age). Awake electroencephalogram (EEG) recordings and those measured
180
Very long-term memory
during sleep showed spikes and sharp waves in the unilateral or bilateral temporal
regions. These epilepsies were generally successfully controlled by monotherapy.
However, despite the absence of clinical manifestations of epilepsy, patients continued to complain of gradually forgetting personal episodes.
Standard neuropsychological evaluation showed an intact global cognitive functioning, and normal performance to standardised episodic memory assessment on the
Wechsler Memory Scale-III (WMS-III) and different memory tests based on free and
cued recall [11, 12]. The evaluation of executive and speciἀc functions (language,
praxic, visual perceptual and spatial abilities) showed performances comparable to
control subjects.
In summary, despite the magnitude of the patients’ complaints relating to difἀculties in remembering salient episodes of their lives, they did not present any signiἀcant deἀcit in standard cognitive function evaluations. In a ἀrst study involving 3 of
these patients, we speciἀcally investigated their episodic and semantic memory of
past events [10].
Di ssoc ia t ion o f e pisod ic and se mant ic co mponents
retr ograde
me mor y
in
Kopelman’s Autobiographical Memory Interview [13], which assesses episodic
and semantic components of three periods of life (childhood, early adulthood
and recent period), was carried out in 3 patients presenting with autobiographical
amnesia and temporal epilepsy. In each case, normal performances were recorded
a
b
case n°1
case n°2
case n°3
pathological threshold
childhood
adulthood
Lifetime periods
recent period
childhood
adulthood
Lifetime periods
recent period
Figure 1. Performances of the three patients in both sections (a: personal semantic memory, b: episodic
autobiographical memory) of Kopelman’s autobiographical interview [13] according to the three life
periods. Reproduced from Felician et al. [10].
Compared with previously published pathological thresholds (more than two standard deviations from
the average of control subjects), the results fall within normal values for autobiographical semantic
memory (a), whereas they are below the pathological threshold for the recent period in the episodic
component (b).
181
Ève Tramoni
in the semantic component of the test, whereas deἀcits were observed for the recent
period in the episodic component (ἀg. 1).
In order to better characterise the autobiographical gaps in the retrograde memory
of the 3 patients, we used a separate semi-structured questionnaire of long-term
autobiographical memory [14]. This second test assesses the capacity to mentally
re-live the phenomenological and contextual details of speciἀc autobiographical
events across ἀve periods: childhood and adolescence (up to 17 years of age),
young adulthood (up to 30 years old), adulthood (beyond 30 years), the last ἀve
years (excluding the last 12 months), and the last 12 months. For each life period
under investigation, the subjects were required to orally relate speciἀc personal
episodes in the greatest possible detail (in time and space). The ἀrst four periods
were explored with the help of 4 recall themes (an encounter, a school or professional event, a journey, and a family event), whereas the last period was tested using
8 items (last summer, Christmas or New Year’s Eve, last month, last week, last
weekend, the day before yesterday, yesterday, and today). Each recalled event was
scored on a 5-point episodic scale (from 0 to 4) based on Baddeley and Wilson’s
scale [15], taking into account the speciἀcity of the content, the spatio-temporal
situation and the level of detail. Two principal scores were collected per period:
one global autobiographical memory score accounting for all episodes regardless
of their nature and one strictly episodic score only accounting for memories with
a grade 4. In the context of this study, we speciἀcally focused on the latter score.
An interview with close friends or family was conducted subsequently in order to
check the accuracy of responses.
The strictly episodic scores obtained by the 3 subjects are illustrated in Figure 2.
The performance of the 3 patients was within normal limits for the recollection of
childhood, adolescence, young adulthood and the past 12 months. In contrast, the
strictly episodic recollection of more recent adulthood and that of the past 5 years
was altered in all three patients. This retrograde lacuna showed a U-shaped proἀle,
with a severe loss of memories acquired in mid-life, and a relative conservation of
those acquired at the extremities (childhood and recent period).
In summary, these two methods evaluating autobiographical memory documented
the patients’ complaint of gradually forgetting episodes by highlighting a conservation of memory recall over the few months preceding the examination, but deἀcits
over the last 5-10 years. This pattern of results could suggest an insidious deἀcit in
the long-term consolidation of episodes of life, traces of which remain accessible for
several weeks to several months, but which are then progressively deleted [9, 16]. In
contrast, patient performance was normal in the tests assessing the semantic component of memory. Thus, the effect on autobiographical memory could be explained
by a selective deἀcit in long-term consolidation of episodic information. In order
to test this hypothesis, a second study was carried out in ἀve patients to investigate
182
Very long-term memory
Figure 2. Strictly episodic recall scores as a function of the ἀve time periods, obtained from the three
patients compared with control subjects during the TEMPau task [14]. Reproduced from Felician et al.
[10].
In the three cases, preservation of retrieval of memories from childhood and adolescence, young adulthood and the recent period was observed. In contrast, strictly episodic recall of later adult years and of
the last ἀve years was signiἀcantly altered compared with control subjects.
the long-term consolidation of episodic and semantic information. The preliminary
results of this study are presented below [17].
Di ssoc ia t ion o f e pisod ic and se mant ic co mponents o
f
anter ograde
me mor y . Prel imin ar y resul ts in 5 pa t ients
A battery of neuropsychological tests was developed to study consolidation processes
1 hour and 6 weeks after encoding of episodic and semantic information. For each
task, the same protocol was implemented: (i) immediate recall and (ii) early (1 hour)
to long-term (6 weeks) delayed recall, each of the latter being followed by a forcedchoice recognition procedure.
E pisodic memory tasks
Episodic memory tasks included learning two stories from the “Logical Memory”
sub-test (WAIS-III, [11]), two itineraries (one real and one virtual) [18] and a
sequence of experimentally encoded episodes [19].
183
Ève Tramoni
The results did not show any difference between the two groups following a onehour interval, both for recall scores and recognition scores. However, after 6 weeks,
patient performance was signiἀcantly less accurate in all tasks, including recall and
recognition scores.
S emantic memory tasks
A ἀrst set of semantic memory tasks comprised ἀve recognition memory tests
based on single items [6, 18]. A second set of tasks included a list of 15 items of
general knowledge unknown to the patients and control subjects, selected from the
“Wikipedia” database, and relating to different topics (art, science and sport).
Semantic memory task results did not highlight any differences between patients
and control subjects, be it after 1 hour or 6 weeks.
In summary, the evaluation of the consolidation processes after a one-hour interval
highlighted intact performances following the different anterograde memory tests
used. After 6 weeks, however, while pronounced deἀcits were observed during recall
and recognition of episodic information, performance was preserved for semantic
memory tasks, regardless of the way in which the information was recalled.
Di scuss ion
The studies outlined above explored the mechanisms underlying memory deἀcits in
patients who presented with atypical gradual forgetting of personal memories after
several weeks, in the context of moderate pharmacosensitive epilepsy of hippocampal origin. Following the example of data reported in similar cases [9, 16], we have
highlighted an isolated impairment of autobiographical memory and accelerated
forgetting in these patients. However, to our knowledge, no link between these two
effects had been demonstrated to date. By showing that the defect in long-term
consolidation is speciἀc to episodic material, we hypothesise that deἀciencies in the
episodic component of autobiographical memory in epileptic patients could, at least
in part, be a consequence of long-term consolidation deἀcit.
Moreover, preliminary results obtained in a second study also supported dissociation between episodic and semantic components of declarative memory in the
course of long-term consolidation. This pattern has been reported several minutes
after encoding in other patients with a different amnesia syndrome [4-6]. In particular, three adolescents with hippocampal lesions presented defects in autobiographical and spatio-temporal memory, but despite the severity of their amnesia,
they were able to attend mainstream schools and acquired a substantial amount of
semantic knowledge [4]. Similar patterns have been reported following hippocampal lesions that occurred in adulthood [5, 6]. However, in these cases, the deἀcit
did not become apparent after the initial stage of consolidation but several weeks
after successful encoding, suggesting an effect on the mechanisms of long-term
184
Very long-term memory
consolidation. This effect is independent of the modality of retrieval but speciἀc
to material that requires the creation of complex linking between spatial and
temporal elements [20]. In contrast, long-term consolidation of unique items was
preserved.
While many authors recognise that the different structures of the medial temporal
lobe have distinct roles in declarative memory, the speciἀcities of their respective
contributions are a matter of debate [8, 21]. The dissociation reported here supports
the hypothesis that episodic and semantic memory are dissociable and rely on different cerebral structures: semantic memory depends on subhippocampal regions,
whereas episodic memory depends on the hippocampal structure [22, 23].
One important unanswered question concerns the mechanisms by which epileptic
activity interferes with the process of memory consolidation. None of the patients
described in the studies above had experienced seizures for years. One possible
explanation is that a subclinical epileptiform activity within the hippocampal structure hinders the sequence of molecular and cellular events that participate in the
formation and stabilisation of episodic engrams [24, 25]. Spikes and waves were
recorded during nocturnal EEG in all patients; this may point towards an alteration
of consolidation processes during sleep [26].
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186
Memory
La mémoire
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D isproportionate retrograde amnesia:
the question of functional amnesia
Catherine Thomas-Antérion
A MNES IC SYNDRO ME
Amnesic syndrome traditionally includes anterograde amnesia, either with or
without positive signs (confabulation, false recognition, anosognosia), and reasonably signiἀcant retrograde amnesia. Somewhat stereotypically, retrograde amnesia
involves hippocampal amnesia for two or three years and several decades of diencephalic amnesia. Anterograde amnesia involves the acquisition of new memories
and is affected by numerous focal lesions, suggesting that a centralised process is
needed to record and ἀx memories. Retrograde memory impairment reḀects either a
failure to consolidate the most recent memories or a massive problem of access. In
1937, Papez described a circuit linking the hippocampus, mamillary body, thalamus
and cingulate cortex thus marking an important date in the identiἀcation of anatomical regions that are essential to memory registration. Later, in 1957, the historical
description of deἀnitive anterograde amnesia following bilateral medial temporal
lobe resection for drug-resistant epilepsy (the H.M. case) made it possible to assert
the existence of an internal cortical-temporal area in which the lesion caused a selective and lasting loss of the ability to remember. The hippocampus plays a role in the
acquisition of episodic memories, linked with our personal histories, and plays a
lasting role in recovering them. The memory trace itself is distributed across large
areas of the cortex, and the storage or preservation of memories is diffuse. As a
consequence, a focal cerebral lesion cannot, “in theory”, trigger an isolated loss of
memories of the past, i.e. pure retrograde amnesia.
PURE (or d is pr o por t ion a te) RETROGRADE
A MNES IA
O ne of the ἀrst observations recorded in literature
In the Taoist literature of the 7th century we found a text, “A Strange Disease”, which
we consider a good illustration of the singular presentation found in some of these
patients.
187
Catherine Thomas-Antérion
“Yang-li-Hua-tzu, of the Sung State, was afflicted in middle age by the disease of
amnesia. Anything he received in the morning he had forgotten by the evening; anything he gave away in the evening he had forgotten the next morning. Out-of-doors,
he forgot where he was going; standing indoors, he forgot to sit down. At any given
moment, he had no recollection of what had just taken place; and a little later on, he
could not even recollect what had happened then. All his family were perfectly disgusted with him.
Fortune-tellers were summoned, but their divinations proved unsuccessful; wizards
were sought out, but their exorcisms were ineffectual; physicians were called in, but
their remedies were of no avail.
At last, a learned professor from the Lu State volunteered his services, declaring that
he could effect a cure. Hua-tzu’s wife and family immediately offered him half their
landed property if only he would tell them how to set to work.
The professor replied: “This is a case which cannot be dealt with by means of auspices and diagrams; the evil cannot be removed by prayers and incantations, nor
successfully combated by drugs and potions. What I shall try to do is to influence
his mind and turn the current of his thoughts; in that way cure is likely to be brought
about.”
Accordingly, the experiment was begun. The professor exposed his patient to cold, so
that he was forced to beg for clothes; subjected him to hunger, so that he was fain to
ask for food; left him in darkness, so that he was obliged to search for light. Soon, he
was able to report progress to the sons of the house, saying gleefully: “The disease
can be checked. But the methods I shall employ have been handed down as a secret
in my family, and cannot be made known to the public. All attendants must, therefore,
be dismissed, and I must be shut up alone with my patient.”
The professor was allowed to have his way, and for the space of seven days no one
knew what was happening in the sick man’s chamber. Then, one fine morning, the
treatment came to an end, and, wonderful to relate, the disease of so many years’
standing had entirely disappeared.
No sooner had Hua-tzu regained his senses, however, than he flew into a great rage,
drove his wife out-of-doors, beat his sons, and, snatching up a spear, hotly pursued
the professor through the town. On being arrested and asked to explain his conduct,
this is what he said: “Lately, when I was steeped in forgetfulness, my senses were so
benumbed that I was quite unconscious of the existence of the outer world. But now
I have been brought suddenly to a perception of the events of a lifetime. Preservation
and destruction, gain and loss, sorrow and joy, love and hate have begun to throw out
their myriad tentacles to invade my peace; and these emotions will, I fear, continue to
keep my mind in the state of turmoil that I now experience. Oh! if I could but recapture
a short moment of that blessed oblivion!” (From Lieh-Tzu, The True Classic of Simplicity and Emptiness, III, VIII.)
We can probably claim that this is one of the ἀrst literary descriptions of functional
amnesia in the sense that it is difἀcult to eliminate an organic cause or conἀrm a
mental cause. The subject developed amnesia (the circumstances are unknown: all
we know is that he had had the condition for some time and that it had not changed)
and was virtually in a twilight state (quite unconscious of the existence of the outer
188
Disproportionate retrograde amnesia: the question of functional amnesia
world). The primary beneἀt is clear, because the patient himself describes this option
as the only one that will allow him to forget on a lasting basis (apart from death, to
which it is equivalent). The subject has no past, but he also forgets what he is in the
process of doing: his journey through time has been interrupted. This reminds us of
the ἀrst Lesson given at la Salpêtrière on 22 December 1891 by Charcot, entitled
“A Case of Retrograde-Anterograde Amnesia, Probably of Hysterical Origin”. It is
interesting to see that the “block” is beyond the reach of the astrologer, the wizard/
exorcist (we know that suggestion and exorcism can sometimes lead to an emergence from hysterical phenomena) and even the physician. However, a third party (a
learned person who could be the ancestor of a psychotherapist) was able, by isolating
the patient, interrupting all secondary assistance (the help provided by the patient’s
wife and family) and using a number of magic principles (note that the “cure” took
seven days), to remove the symptom (inἀuence his mind and turn the current of his
thoughts), achieve a catharsis and permit a “spectacular recovery” in the space of
a morning. The wakening of the patient is preceded by rendering him physically
bare (a precedent to being bared symbolically) (clothing), imposing a diet (food)
and imprisonment (left in darkness). The treatment is thus painful and extremely
costly (half their landed property). Hua-tzu thus recovers his memory … but not his
“wellbeing” for all that. Moreover, the fact that he takes violently to his family could
well suggest some “wild interpretation” underlying his amnesia.... The conclusion
to the story, in particular, reminds us advisedly of the Taoist philosopher’s intended
message: that we should not seek to cure all symptoms at any cost; some losses are
preferable to some gains! Or at least that the treatment should be monitored, giving
patients enough space to recover or not, and particularly to enable patients to express
their suffering and put it into words.
“L esional” neurological literature
This exceptional situation has in fact been reported in the neurological literature.
We must emphasise that most observations involve diffuse pathological conditions,
apart from one exceptional case of a lesion to the fasciculus uncinatus in the context
of a benign traumatic brain injury (TBI) [1]. The main clinical situations associated
with pure retrograde amnesia are TBI [1-5], stroke [6], colloid cyst [7], meningioma
treated with surgery and radiotherapy [8], encephalitis [4, 9-11] and vasculitis [12].
Thus three general hypotheses have been proposed to explain this type of amnesia
[12]: frontal impairment, a temporary disruption to the medial temporal lobe, and
impairment of the neocortical network. Amnesia most often affects biographical
episodic memory, possibly also with impairment to personal semantic memory, and
to collective semantic memory (public events, celebrities). Lastly, the extent to which
some clinical conditions can be attributed to the neurological disorder is sometimes
discussed by the authors who report them. Thus, patient G.R. [6] presented with a left
189
Catherine Thomas-Antérion
thalamic and capsular stroke, but also had an “unusual” psychological context that
evoked psychogenic disorders superimposed on a lesional neurological condition.
Functional amnesia
The equally rare cases that give rise to the greatest discussion, sometimes leading
to passionate debate, are those that occur during a benign neurological episode.
For some authors (the present author included), the absence of lesional neurological impairment and the Ḁeeting nature of the neurological disorders lead to discussion of disorders of mental origin, however scant the evidence of any psychological history or circumstances suggesting it, even if this aspect is not essential (i.e. a
concealed stressful episode). The neurological episode in such cases functions as
a triggering mechanism. We can quote the case of M.M. [6] among these highly
evocative cases. This patient presented with a benign trauma, with no psychological context of note, although the presentation and his spectacular recovery during
a tennis match, in which he “saw himself again” in an earlier match, is suggestive
of such a context [13]. We may note the case of P.A. [14], who never recovered,
whose amnesia developed following a poorly documented loss of consciousness, or
S.M. [15], who developed amnesia following a benign TBI and quickly recovered.
We ourselves reported the case of F.F. [16, 17], a male aged 41, married with two
daughters (aged 14 and 10) and three step-daughters (aged 33, 30 and 28); while on
the telephone, alone in his ofἀce, he fell from his chair. After being found on the
Ḁoor, he regained consciousness, initially presenting with pure retrograde amnesia
involving his entire life and a certain amount of collective knowledge. There was a
transitory element relating to his identity. He was monitored very regularly and his
amnesia lifted after nine months. Memory recovery was progressive, with preserved
autonoetic awareness and sometimes even instances of ecmnesia. Apart from the
vagueness of the circumstances surrounding this type of amnesia, it is important
to note that the literature shows a variability in recovery and the fact that, when it
occurs, it usually happens over a few days (as when amnesia “lifts”), or even sometimes in a spectacular fashion.
In 1997, De Renzi, et al. [18] suggested the expression “functional amnesia” as
a way of describing these conditions, with the idea that it is impossible either to
conἀrm or to rule out an organic origin for them. This term gained in meaning (and
acquired an additional meaning) when Markowitsch, et al. [19] suggested it in 1998
to describe a case of isolated retrograde amnesia in patient A.M.N. This patient, in
an unclear neurological context (calling the ἀre brigade because of an outbreak of
ἀre in his attic, with no suspicion of anoxia) and a psychological context suggesting
that a traumatic memory from childhood may have helped to trigger the condition
(during a session of psychotherapy he remembered a car in Ḁames on the motorway,
the driver trapped by the Ḁames, a scene that occurred during his early childhood and
190
Disproportionate retrograde amnesia: the question of functional amnesia
one that he suppressed, which was conἀrmed as true by his mother), underwent a
PET scan that showed a signiἀcant reduction in cerebral blood Ḁow that involved the
hippocampus but was actually very widespread. In contrast, other authors (rarer and
rarer of late), do not accept that a psychological mechanism of any nature can “trigger” a blockage of access to past memories and suggest the existence of very small
lesions that cannot be seen in structural examinations but are potentially visible in
functional imaging.
Psychiatric amnesia: psychogenic (or dissociative) amnesia
Genuine psychiatric observations have been reported even more rarely, and may not
even in fact be genuine. The case of N.N. is a rare case of a “Traveller without
Luggage” in the neuropsychological literature [20]. Two observations of Ḁeeting
identity disorders that cleared after three days have also been reported recently [5],
and there is one case that remains unusual, that of R.M. [21]. This involved a girl aged
17, with no neurological disease and no indicative psychological or other triggering
context, who presented with amnesia with a transitory identity element, forgetting
those around her on a massive scale, and loss of her personal episodic memory, with
no recovery after three years of follow-up. We must note that the authors reject the
notion of simulation, and provide arguments in support of this view. The case of
N.N. involves a modiἀcation to cerebral blood Ḁow on a functional resting MRI.
The authors also performed scholarly studies using functional imaging, which
showed the unusual way the patient undertook to recover personal episodic events,
and which included changes to blood Ḁow in the frontotemporal area. The present
authors published the case of Mr X, another “Traveller without Luggage” who did
not recover his identity and who displayed massive changes to left medial temporal
blood Ḁow on a PET scan performed 15 months after he was found wandering in
the street [22]. This provides a dramatic alignment – if any were needed – between
“functional” amnesia [19] and those of a psychogenic nature. Functional amnesia
could thus be a psychogenic amnesia with or without a triggering mechanism (either
biological or event-related).
Two forms of psychiatric amnesia are clearly identiἀed in DSM-IV as possible
causes of pure retrograde amnesias. One involves somatoform disorders: conditions
involving somatisation that are accompanied by a procession of other functional
symptoms or signs of conversion. Moreover, there are conditions involving dissociative amnesia that are also referred to as psychogenic amnesia (DSM III). In the latter,
“the main disturbance consists of one or more episodes of inability to recall important personal information, usually of a traumatic or stressful nature”. Identity amnesia is observed in most cases and the condition may be accompanied by instances
of wandering (dissociative Ḁight). These conditions are observed predominantly in
contexts of trauma such as war, natural disaster and population displacement. In such
191
Catherine Thomas-Antérion
cases, no-one thinks of seeking underlying neurological episodes. The mechanisms
underlying these psychiatric conditions are not clear: are they the same as in cases
with a “triggering mechanism”? Phenomena of stress and neuronal block (where?
when? how?) have been suggested in relation to elevated adrenal hormone secretion, glucocorticoids in particular, and in the conversion of inhibition phenomena (of
what? where? how?), whose mechanism remains obscure [23].
W hat can we learn from a change in functional imaging?
Our description of these nosological conditions allows us to make three comments.
While the absence of any structural lesion clearly does not rule out any microscopic
lesions (particularly diffuse axonal lesions in benign traumas), the fact that a change
in functional imaging is observed still does not mean we can come to a “neurological” diagnosis. It is widely accepted that changes in blood Ḁow are observed in
a large number of psychiatric conditions, including conversion disorders, and that
these images only show a change from the “normal” functioning of the brain. Thus,
in 2006, Ghaffar, et al. [24] published observations of three patients with unilateral sensory loss that matched the diagnostic criteria of DSM IV for conversion
disorder, using functional MRI. These subjects had no activation in the contralateral somatosensitive cortex in response to vibrotactile stimulation of the affected
side, whereas the activation was observed under bilateral stimulation! The authors
suggest that double stimulation may appear as a distractor that overcomes an inhibition phenomenon.
D ISCUSS ION
In summary, the common characteristic of all these conditions – regardless of
the cause or mechanism – is that they are all clinical disorders involving retrograde amnesia, which is deἀned by the authors as “isolated” (Isolated Retrograde
Amnesia) or “focal” (Focal Form of Retrograde Amnesia), the two terms sometimes
being confused (Isolated and Focal Retrograde Amnesia!). For some authors, the
term “focal” should be reserved for amnesia observed in lesional neurological conditions and therefore cannot be used for instances of “isolated” retrograde amnesia
that develop following a minor neurological disorder and in the absence of identiἀed
lesions [13]. In contrast, in 1995, Spinnler, et al. [25] suggested not separating the
causes believed to be “organic” or “functional”, and describing, ἀrst of all, the clinical situation of retrograde amnesia as found in clinical practice.
Neurological cases are still uncommon in medical literature, suggesting that only
a diffuse pathology can give rise to a condition of this nature. This remains difἀcult to understand. We can refer to models derived from functional imaging such
as the Hippocampal Encoding Retrieval (HIPER) model, which suggests that the
192
Disproportionate retrograde amnesia: the question of functional amnesia
role of the medial temporal lobe differs according to the anteroposterior axis: the
anterior part would appear to be involved in the coding of episodic memory and
the posterior part in its recovery [26]. The hippocampus is a structure that is wound
around itself in a complex manner; the afferent and efferent processes differ according to the region. This anatomical organisation suggests that different regions are
preferentially involved in the organisation of anterograde and retrograde memories.
Lastly, a recent study in epilepsy patients with electrode implants in the hippocampal
area and who presented with temporal seizures with a feeling of “déjà vécu”, has
shown that hippocampal neurons were able to selectively code episodic and semantic
biographical information, including childhood memories [27], making the phenomenon of selective forgetting physiologically possible, without explaining why it is
uncommon.
Dissociative amnesia is a rare psychiatric entity. Little is known of the nature of
the disorder and it is most commonly associated with conversion-type disorders. It
is now known that functional imaging may identify anomalies. It is difἀcult to take
the discussion any further, except to say that these anomalies are clear and involve
areas already reported as playing a part in strictly functional retrograde amnesia
[19]. However, the fact of observing a modiἀcation to brain function that involves
the frontal and/or temporal regions does not indicate that any particular region is
responsible for the onset of these disorders, or conἀrm the nature of the disorder.
Recent literature on the cognitive impact of traumatic events [28] has shown that
neuronal oxidative stress during central corticotropic or noradrenergic hyperactivity
may play a role, with effects that may or may not be reversible. Dissociative disorder
can be explained as a “coping” defensive strategy, in subjects confronting a stressful situation, particularly those recalling a situation that occurred during childhood
and thus serving as an anchor [29]. It is interesting to note that some authors have
recorded the temporary recovery of lost memories under hypnosis or injection of
sodium amytal [1, 19].
Most instances of functional amnesia that develop during benign neurological episodes seem, in our view, to satisfy the diagnostic criteria for dissociative or
psychogenic amnesia and, as speciἀed by the DSM IV classiἀcation in the context of
trauma (possibly with no identiἀed symptoms of post-traumatic stress), for conversion or other mental disorders. The neurological episode in such cases acts as a triggering mechanism. The circumstances could either cause the patients to develop a
coping attitude (benign TBI [15], a fall and blow on the head while on the phone
in the case of F.F. [16, 17], with the onset of amnesia that “prolongs” the brief loss
of consciousness) or simply cause the interruption of the activity, without ruling
out the possibility that biological phenomena (excitatory neurotransmitters) cause a
predisposition to “blockage” of the system. When F.F. recovered, he could once again
remember a personal traumatic memory that had occurred a number of days prior to
193
Catherine Thomas-Antérion
his amnesia. In some cases, there is a history of childhood traumas, as in the patient
A.M.N. who recalled a traumatic scene from his childhood (the burning car) during
psychotherapy [19].
Two factors appear to be more frequently observed in dissociative (and functional)
amnesia than in neurological amnesia. On one hand, identity amnesia would appear
to be a favourable aspect, particularly the dissociative symptoms which are one of
the key features. On the other hand, if recovery is observed, it generally occurs in
psychogenic conditions, is spectacular in nature and occurs shortly after the onset
of the disorder. This is the case with the three patients reported by Stracciari, et
al., who all recovered in less than a week [5]. Recoveries have also been reported
following “placement in situations involving a similar context”. Patient P.N. [30]
recovered after seeing a funeral scene on television (an episode of this nature had
preceded his amnesia); while playing tennis, patient M.M. [6] saw himself playing
an earlier match, and patient G.R. [6] re-experienced an earlier instance of anaesthesia during a subsequent anaesthesia. A number of patients with functional amnesia
do not recover. Patient A.M.N. [19] developed amnesia after discovering a ἀre, and
still did not recover despite remembering a “traumatic childhood incident”. The fact
that some subjects recover suggests that there may be a “blocking” of access to past
memories that is probably caused by a disturbance to the control phenomena. The
deep mechanisms remain unknown. Motivational or emotional control processes
could block the more executive control processes involved in seeking out memories,
since it appears that these three types of control can be described independently at
a neuronal level [31]. The “lifting” of the disorders experienced by F.F., the associations made by the subject and the fact that he did not forget anything (ecmnesia) all
point toward a control problem and the possibility of resolving it by “working” on
the symptom, or by removing the traumatic stress [16, 17]. Recovery in this case was
late, occurring nine months after the onset of the disorders, despite the fact that treatment began immediately. Disorders may not disappear when access, convergence or
storage systems are destroyed and in cases where the traumatic stress can only be
overcome by deἀnitive distancing, in the same way that it is possible for neurological
disorders not to recover because of diffuse lesions that break the system of access
or destroy the store of memories. We cannot ignore the fact that some highly intense
levels of oxidative stress cause neuronal destruction [19].
CONCLUS
ION
We suggest that conditions involving functional amnesia [18, 19] and dissociative
amnesia are in fact the same entity. We propose extending the use of the term “disproportionate retrograde amnesia” and where possible, specifying the context: whether
it occurs in the context of a lesional neurological disorder (with lesions conἀrmed by
194
Disproportionate retrograde amnesia: the question of functional amnesia
structural imaging), in the context of a benign neurological disorder with no detectable lesion or with no speciἀc neurological context, with or without anomalies in
functional imaging tests, or in a dissociative context (as per DSM IV). The clinical
condition can then be outlined as:
–– extent: lacunar, massive or total amnesia;
–– duration: transitory, with partial or lasting recovery;
–– proἀle: isolated episodic biographical amnesia, global biographical amnesia
(episodic and semantic) or biographical amnesia (isolated or global);
–– whether it is accompanied by other disorders: collective amnesia (specifying the
sector involved: famous people, public events), or more rarely procedural amnesia.
The existence of an identity-related characteristic should be speciἀed, likewise any
circumstances indicative of stress, conversion or a history of psychological events
(personality, pathology, traumatic stress during childhood). This approach should
simplify the task of the clinician, provide improved help to the subjects themselves by
observing them globally and increase the possibility, in the future, of understanding
the biological and neuronal mechanisms common to all these conditions. Identifying
the traumatic events (or the neurological triggering mechanisms) will also help to
improve the quality of patient monitoring. Lastly, if patient interviews are performed,
it is worthwhile remembering that it can sometimes be useful to not try to eliminate
instances of amnesia that are created by the patient’s mental economy as a means of
self-protection.
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196
Memory
La mémoire
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R emembering & Forgetting
Janine Chanteur
Mnemosyne, the Goddess of Memory, dates back to ancient times. Her name and
the noun mneme both mean Memory. They share the Indo-European root (smer)
which has its origins in the very distant past. The Greek verb mimnesco (to know or
remember) has the same derivation. It reḀects the now obvious but nevertheless key
notion that Knowledge is inextricably linked to Memory. Somatic memory precedes
what is commonly called Memory. But is it a necessary cause or merely a condition
of possibility? We now know that localized brain damage can impair or even destroy
Memory. Science has still to produce convincing answers to the question, raised
centuries earlier. Plato thought he had the answers, Aristotle reviewed the issue, St
Augustine expanded on it in his Confessions (Book X), the Medieval Philosophers
studied it and Spinoza, Descartes, Kant and many others took an active interest in
the subject. 19th century Materialism attempted to provide some deἀnitive answers,
but in 1896 Bergson published his Matter and Memory which gave Memory greater
scope via a union of body and mind. Contemporary thinkers like Heidegger and
Ricœur pursued the debate about whether Memory is matter, spirit, or a combination
of both. We shall be exploring such issues today.
Let us ἀrst go back to Mnemosyne, mother of the Muses. She was the daughter of
Uranus, the Greek god of the Heavens, and Gaia, goddess of the Earth, who, despite
their iniquities, introduced the concepts of the spiritual and the material. This highly
symbolic pair is not without relevance to our debate. Mnemosyne’s birth (of Heaven
and Earth) coincided with the appearance in Boeotia of the spring of Memory. To be
able to enter the world, mortals had to drink from this spring. A spirit must have no
knowledge of its provenance if it is to unite with a body. Human life can only begin
if there is no remembrance of any before-life. In other words, any memory of heaven,
hell or nothingness is erased at birth - there is no recollection of anything that may
or may not have gone before. We enter life devoid of memories, to be able to live
in the present and build up memories which are so essential to the development of
human life. Present and the Past experience encourages projection into the Future
and ensures a continuum.
However, beside the spring of Memory runs the spring of Forgetfulness from which
the deceased must drink in order to forget their past lives. Therefore these antinomic
197
Janine Chanteur
springs wipe out all vestiges of memories, the ἀrst creating a blank slate for the life
to come, and the second all remembrance of that earthly life. The contrast between
a hopeful Future and an obliterated earthly Past acts as a barrier at both ends of life
which deἀes human consciousness. Between the two extremes of birth and death,
Memory forms, develops and deteriorates. Some traditions believe in the remembrance of a previous life but Western and Jewish thinking do not venture that far. To
us, it is history which transmits memories from generation to generation. The afterlife
is an issue for religion or philosophy, not science or medicine per se, although this
does not of course prevent physicians and scientists from having religious beliefs.
Myth encourages us to compare the act of remembering and forgetting. Although
opposites usually denote a schism, here we should try to see how they cancel and
nourish each other. Are remembering and forgetting necessarily opposites? May they
not work together in the dynamics of Life, at times as a negative force that can strip
Life of all meaning or purpose, and at others, as a positive duality offering at least an
insight into the workings of the body and mind?
I shall not go into memory disorders as they belong to the ἀeld of medicine. However,
I shall look at the ambiguities, marvels and horrors produced by this contrasting duo.
We know that our entire memory system is needed to acquire knowledge or execute
the simplest everyday tasks. To understand and fully experience the Present we have
to be able to recollect the past. If we cannot retain memories (e.g. of the simplest
or most complicated things we have performed, learned or experienced), if we are
not able to sort our memories and retain those that may prove useful, we would be
unaware of the demands of the present and unable to cope. As such, there would be
no basis for planning ahead – for a Future that can be created, suffered or hopefully
improved. Our interest in Life on all fronts (our deeds as well as our physical and
intellectual pursuits) is based on Memory, i.e. on the past, which resurfaces to beneἀt
our Present and serve our Future, provided we bear in mind that (as Marguerite
Yourcenar said in her memoirs), “Memory is not a collection of documents tidied
away in some corner of ourselves; it lives and evolves; it gathers dead twigs and
rekindles them”. True, Ḁames provide light and warmth but they can also burn and
leave scars that are hard or impossible to heal.
To illustrate this – Apollinaire, spurned by the woman he loved, penned several admirable poems. One, La chanson du mal-aimé, depicts the tragic Ḁuctuations of remembering and forgetting. The entire poem wavers between memories and madness. Here
are some excerpts, starting with the verse just after the dedication to Paul Léautaud:
To think I sang this love song
In 1903, little knowing that
Love may die at dusk
And, Phoenix-like, revive next day.
198
Remembering & Forgetting
Later, disenchanted, he exclaims:
Regrets are the stuff of Hell
May my dreams dissipate in clouds of oblivion…
He longs to forget and live again:
I’m frozen in my wintry past
And long for the warming rays of Spring
But the lover’s prayer is a self delusion. His memories still haunt him but he tries
to fool himself, pretending that his misery may diminish. In desperation he asks:
O lovely ship, my Memory
Have we not sailed far enough
Across this evil swell?
Have we not drifted long enough
Twixt pearly dawn and dismal dusk?
Drifting, longing for oblivion to relieve his suffering, but nevertheless wanting to
remember, he is imprisoned by his memories.
If truth be told,
Both heart and soul await Her still
And cry out for a reunion
Should ever She return,
I shall tell her all is well.
Finally, the painful truth emerges - he is set on remembering her even if it is
utterly hopeless:
I treasure my memories of Her […]
She is my distant isle, my Désirade.
It is one of the most beautiful poems in the French language, and one of the saddest.
We cannot control what we remember, or forget. A judicious selection of memories
may give us the strength to invest in the Future, but others, if they are unleashed,
can destroy our Present. If the Present is submerged by the Past it cannot survive,
and striving to create anything new is doomed. The Present needs memories, but it
can get bogged down in them - nothing is worth looking forward to, interest in the
future dwindles. Examples of the tyranny of memories abound. Those who cannot
escape from a morbid attachment to the past - to their parents, their home or instilled
habits - will spend their life ensconced in self-destructive memories (which, worst
of all, are often subconscious). They live as if already dead – their future plotted out
for them, against their volition and beyond their control. So much misery, so many
aborted attempts at resistance (and, for that matter, suicides) when people lead lives
that do not belong to them.
Let this be a warning to possessive mothers or gurus of any sort who blithely hijack
another person’s life, or, by exploiting their emotional weakness and immaturity,
199
Janine Chanteur
manage to make them destroy their own future. To escape from such clutches, if
indeed possible, is a lengthy and difἀcult process. It requires will and determination because overwhelming conscious or unconscious memories strangle Memory. It
becomes capable only of fuelling a repetition of the past, prey to a false ‘forgetting’,
and may inspire the direst deeds. Whatever the case, the Future (Life itself) is paralysed or possibly destroyed, as living in the present is neglected.
Painful circumstances may turn memories into an obsession. Personal memories
as well as collective grief can overwhelm consciousness to such an extent that they
gradually paralyse Life. Note that living means remembering but also forgetting.
This form of forgetting is not pathological - only obsessive memories that eclipse
the future are deemed abnormal. Such petriἀed (and petrifying) memories bar both
Present and Future. Is it possible to escape from the tyranny of these memories
which, curiously, we are keen to preserve as legitimate and relevant? If we do not
preserve them we feel guilty of some wrongdoing. Moreover, for that matter, are we
ever able to forget the overwhelming pain inḀicted by the death or unhappiness of
our loved ones? Our memory drags us back to our moment of grief, piercing us anew,
like remorse. Can we even begin to alleviate the ravages caused by our memories? If
forgetting is not the solution (as it is impossible), what is there to do?
Long acquaintance with grief – the death of a child and the incurable disability of
another – has taught me that it is not a question of forgetting. Remembering (i.e. not
forgetting) may paradoxically broaden our vision rather than plunge us into despair.
It is in fact Memory which reminds us that we are not alone in the world. Our nearest
and dearest, our other children, our friends (and strangers) have also known sorrow
and have suffered the agony and ravages of memory. This is no consolation as such,
but it may open a window through which may slip a glimmer of peace, faint as
the dawn. Our memories thus awaken a sense of togetherness, of supportiveness in
others. They can understand our grief even if they have not experienced it – their
compassion soothes the pain of memories, in a true spirit of fraternity.
If we accept this sympathy, a neglected path opens up - that of the Future, gradually
helping cope with the drama and trauma of the past. It will take time, but will generate energy and offer release from the stranglehold of Memory, making it possible to
live and engage in the Present and ultimately transform it. Memory will unknowingly turn towards the Future and accept new memories. We shall always remember
our hardest ordeals, but as time goes by they will cease to block our way in Life provided that we do not isolate ourselves.
The violence, scale and horror of evil have disἀgured the 20th century and threaten
our current one. How can we ever forget the torture, the death camp deportations
and the terrible dehumanisation instigated in the prisons. The likes of Hitler and his
200
Remembering & Forgetting
fanatics, of Stalin and his apparatchiks, of Mao-Tsé-Toung, Pol-Pot and his band of
assassins (to name but a few) are etched in our collective memory, along with their
awesome number of victims. It is clearly our duty never to forget acts of inhumanity and to warn younger generations that indoctrination can lead people to act in a
truly monstrous way and that acts of inhumanity against one man or countless men
is tantamount to destroying oneself. It makes it all the easier for the unspeakable to
happen again. History, sadly, is an account of such terrible repetitions.
Having said this, although we have a duty to remember and commemorate the
most tragic instances of human evil, although remembrance should not be neglected,
Memory should clearly not remain ἀxated in the past. The Future must be aware of
irreparable crimes but it still has a right and a duty to exist.
Is there a place for forgiveness? Only victims are entitled to forgive, and they
are dead. We cannot, indeed should not, put ourselves in their place. But we know
that some, before dying, found the strength to forgive. The Polish priest Maximilien
Kolbe volunteered to take the place of a father condemned to starve in a bunker at
Auschwitz. Deprived of food and water he died in agony. Before he died he forgave
his torturers.
Forgiving does not mean forgetting, although forgiveness (in the real sense of the
word) gives the perpetrator the chance (and only a chance) to reconsider his despicable act. He who forgives offers the dehumanised individual the choice to consider
his crime, to judge and condemn it, and to repent and strive to expiate it. Strange as
it may seem, for a victim to forget an offence it is up to his tormentor, the person he
has forgiven - it does not depend on the victim’s remembering. In fact, if a criminal,
via the grace of forgiveness, acknowledges his atrocity and strives to expiate it, the
re-humanising of this lost soul offers the victim an insight into human destiny (in
real terms if he is still alive, or symbolically if he is dead). Just maybe, as the truth
dawns on the criminal a fragile sense of fraternity will germinate. Both parties must
reach into the heart of the memory of goodness - the victim, despite his innocence,
plunges into the heart of evil, while the perpetrator will ἀnally see the ignominy of
his crime. The gesture of forgiveness may remind him that he was born a man and
can be redeemed.
We have considered whether Memory is material, spiritual, or both. In other words,
is matter the condition of possibility for Memory or its cause?
A brief look at reminiscence may shed some light on this. Reminiscence is not
Memory, nor should it be confused with Mystique, which, according to St John
of the Cross (a leading 16th century mystic) eliminates memory and reminiscence
in the Dark Night of the soul. Reminiscence, on the contrary, is one of Memory’s
most unexpected and wonderful gifts. Unbeknownst to us it draws us away from
our conscious present. We neither sleep nor dream, unbidden and unconsciously we
201
Janine Chanteur
are wafted elsewhere. It can manifest itself in the serene contemplation of a hitherto unseen landscape which we only become aware of when the vision disappears.
When Reminiscence slips into Memory we feel serenity and happiness. Although
the return to reality seems to deprive us of something essential, the experience had
transformed us.
Reminiscence is a manifestation of Memory as it enables us to remember in time
a state of mind we experienced outside time. It is disastrously misleading to imagine that drug-taking can create the peace of mind of Reminiscence – the physical
detriment caused by drugs is the total opposite. Plato experienced reminiscence and
equated it with ‘eternal harmony’.
Memory may therefore be both material (an undeniable fact) and spiritual (a genuine possibility, as we have seen). However, research at this stage would seem to advocate caution rather than produce any categorical afἀrmations.
202
Memory
La mémoire
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Memory of recollections and memory
of knowledge.
H .M., K .C . and a number of others
Michel Poncet
The study of patients who have suffered brain lesions and memory problems has
made a signiἀcant contribution to our understanding of memory systems. I would
like to take a few minutes to pay homage to a few of them for the valuable part that
they have played in the history of clinical neuropsychology of declarative memory.
D eclara
t ive me mor y impa ir ment (e pisod ic and se mant ic):
H .M. and Brend a M ilner
H.M. was born in 1926 and died in December 2008, aged 82. From the age of 10,
he suffered epileptic seizures. Despite carefully monitored drug treatment, by the
time he was 16, they were so severe and so frequent as to become debilitating. He
underwent surgery at age 27. Scoville [1] performed a bilateral medial temporal
lobe resection. Although H.M. enjoyed a marked improvement in his epilepsy, he
unfortunately developed an extremely severe amnesic syndrome that lasted until his
death. H.M. was the subject of study for some ἀfty years, mainly by Brenda Milner
and her colleagues.
H.M. forgot everything that he experienced, saw and heard following his operation
(anterograde amnesia) and everything relating to the ten years preceding the operation (retrograde amnesia). He lived in the here and now, and summarised how he felt
by saying “Every day is alone in itself”.
In an article published in the journal Neuron in January 2009 [2], Larry Squire
summarises the major contribution the case of H.M. made to our understanding of
memory. It can be summarised as follows:
–– Memory is a distinct cerebral function: H.M.’s linguistic, visual-perceptive,
gestural and intellectual capacities (reasoning, executive functions) were normal,
and he had an I.Q. of 112.
–– Short-term and working memory are fundamentally distinct from long-term
memory. These functions were preserved in H.M. To illustrate this fact clearly, Brenda
Milner told the following anecdote: “I asked him to remember the number 584 and
203
Michel Poncet
he was able to do so, for 15 minutes, when he was left alone without being disturbed.
Impressed by his success, I wanted to understand how he did it, and he replied: ‘It’s
easy; I remember the 8. Then 5, 8 and 4 make 17. I remember the 8, take it away from
17, that leaves 9. I divide 9 by 2, which makes 5 and 4, giving me 584. It’s easy.’ I
then talked with him about a different subject for about two minutes. After this brief
distraction, I checked whether he still remembered the numbers. He was surprised.
‘Numbers? What numbers?’ ”
–– The brain has several types of memory. H.M. was able to learn and remember a
complex visual and motor skill. In a test in which he had to copy a drawing of a star
reḀected in a mirror, his performance was identical to the controls. His procedural
memory was intact [3]; following a few trial runs, he learned the procedures needed
to perform the test without remembering (consciously, at least) that he had been
subjected to this test several times before.
–– The medial temporal lobe plays an essential role in memory: An MRI performed
on H.M. showed that the surgical resection affected the amygdala, hippocampi and
the subhippocampal structures (ἀg. 1) [4].
Figure 1. MRI of patient H.M.: hippocampal lesions (excluding caudal part); lesions of subhippocampal cortices.
Epi sod ic me mor y impa ir ment w ith no impa ir ment t o
se mant ic me mor y : K .C . and E ndel T ul v ing
K.C. suffered a cranial trauma in 1981, at the age of 30. Since then, quoting Tulving
[5]: “He cannot recollect any personally experienced events… whereas his semantic
knowledge acquired before the critical accident is still reasonably intact”; “He knows
many true facts about himself ”; “K.C. can learn new factual information in the total
absence of any episodic remembering”; “The impairment does not encompass only
204
Memory of recollections and memory of knowledge. H.M., K.C. and a number of others
the past; it also extends to the future… He cannot imagine his future any more than
he can remember the past”. A brain MRI shows bilateral hippocampal lesions with
no lesion to the subhippocampal structures (ἀg. 2) [6]. Like H.M., K.C. suffered very
severe impairment to his episodic memory with hippocampal lesions, but unlike
H.M., K.C.’s semantic memory is preserved and the subhippocampal structures were
spared.
This observation clearly illustrates several of the fundamental concepts elaborated
by Tulving: within declarative memory, episodic memory (memory of events and
personal recollections, which implies autonoetic awareness) must be distinguished
from semantic memory (memory of facts and knowledge, which draws on noetic
awareness); in autobiographical memory, a distinction must be made between autobiographical episodic memory and personal semantic memory; episodic memory
relates to the past as well as the future.
Observation of K.C. suggests that, within the medial temporal lobe, a distinction
must be made between the hippocampi, which play a critical role in episodic memory,
and the subhippocampal structures, which appear to be more involved in semantic
memory. The studies by Faraneh Vargha-Khadem on Beth, Jon and Kate support
this hypothesis [7]. These adolescents were victims of cerebral anoxia during their
ἀrst years of life. Their episodic memory was severely affected and they were badly
handicapped in their day-to-day activities, but their semantic memory, their awareness of things and the world at large, was remarkably well preserved. MRI scans and
MRI spectrography of their brains showed that the hippocampus was affected, but
without subhippocampal impairment. Developmental amnesia is not unusual, and
the observation of P.C. reported by Bernard Laurent is a remarkable example.
Figure 2. MRI of patient K.C.: massive hippocampal lesion; subhippocampal cortices preserved.
205
Michel Poncet
S e mant ic me mor y impa ir ment w ith no
e pisod ic me mor y
impa ir ment t o
In 1975, Elizabeth Warrington published observations of three adult patients
(A.B., E.M. and C.R.) whose semantic memory had suffered impairment of
insidious onset and progressively worsened [8]. They progressively lost their
knowledge about people, objects, current events, historical facts and didactic
knowledge though retained a good memory of both current and past personal
events. Episodic memory was preserved. The location of these patients’ clearly
degenerative lesions was not speciἀed. A number of articles describing similar
cases have been published since Warrington’s initial observations appeared. This
syndrome is now described as “semantic dementia”, and it has been recognised
that the lesions responsible for it affect the temporal poles and the subhippocampal structures, leaving the hippocampi unaffected for a lengthy period.
T.J., a patient studied by Narinder Kapur, et al. [9], developed memory impairment following radiotherapy for a nasopharyngeal carcinoma which was described as follows: “At the neuropsychological level, our patient was not amnesic
but showed impairment on traditional tests of anterograde memory functioning,
in the context of notable semantic memory loss for knowledge acquired before
and after the onset of his illness.” T.J.’s lesions were compared with those of
H.M. (ἀg. 3): in T.J., the hippocampi were unaffected, while “anterior and inferior structures in both the right and left temporal lobes were particularly severely
affected”.
Figure 3. MRI of patient T.J.: lesions of subhippocampal structures; hippocampi unaffected.
206
Memory of recollections and memory of knowledge. H.M., K.C. and a number of others
C onclus
ion
These few observations tend to indicate that declarative memory includes two distinct
memory systems that involve different brain structures: critical roles are played by
the hippocampal cortices in episodic memory, and by the subhippocampal cortices
in semantic memory.
In closing, I would like to thank the patients who agreed to participate in the clinical research for their generosity. They are fully aware that they will not directly beneἀt from this research, but have often said that they are very proud to be helping to
expand our knowledge. H.M., K.C. and a number of others have greatly contributed
to this progress in the ἀeld of memory.
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