Effet du vieillissement sur la mémorisation d`itinéraires réels : l

Article original
Geriatr Psychol Neuropsychiatr Vieil 2012 ; 10 (4) : 463-70
Effet du vieillissement sur la mémorisation
d’itinéraires réels : l’importance
de la mémoire de travail
et de la mémoire épisodique
Effect of aging on real route memorization:
the role of working memory and episodic memory
Doriane Gras1
Marie-Paule Daniel2
Guy Labiale3
Pascale Piolino1,4
ValÉrie Gyselinck1
1Université Paris Descartes,
Laboratoire mémoire et cognition
(LMC), Boulogne-Billancourt,
France
<[email protected]>
2Université Paris-Sud,
LIMSI, Orsay, France
3Université Paul-Valéry Montpellier III,
Epsylon, Montpellier, France
4Centre de psychiatrie
et neurosciences, Inserm
UMR S894, Paris, France
Tir ´ es ` a part :
D. Gras
Résumé. Cette recherche analyse le rôle des différentes composantes de la mémoire dans
le déclin, lié au vieillissement, des capacités de représentations spatiales d’itinéraires nou-
veaux. Alors que peu d’études ont considéré l’apprentissage d’itinéraires réels, dans cette
expérience, la mémorisation des lieux, leur ordre de succession ainsi que la mémorisation
des directions d’un itinéraire urbain complexe réel ont été évalués chez 30 jeunes adultes
et chez 30 personnes âgées saines. Diverses habiletés cognitives des participants, dont
leur mémoire de travail et leur mémoire épisodique, étaient évaluées à l’aide de tests neu-
ropsychologiques. Les résultats mettent en évidence que les différentes performances de
mémorisation de l’itinéraire par les participants âgés sont nettement inférieures à celles des
participants jeunes dans les trois tâches utilisées. La détérioration de la mémoire épisodique
avec l’âge expliquerait en partie que les personnes âgées reconnaissent moins bien les dif-
férents lieux de l’itinéraire que les jeunes adultes. Enfin, c’est le déclin de la mémoire de
travail lors du vieillissement qui expliquerait que les personnes âgées restituent beaucoup
moins bien les directions associées aux repères de l’itinéraire.
Mots clés : apprentissage d’itinéraire, mémoire de travail, mémoire épisodique, vieillisse-
ment normal
Abstract. This research investigates the role of different memory components in the age-
related decline of new route learning. Few studies have considered real route learning, for
which the situation can be more complex, and the richness greater than with simple mazes.
In this experiment, the memory of a route in a real city has been assessed considering visual
scene recognition, directions recognition, and temporal order memorization. Thirty young
adults (m = 25 years old) and 30 older adults (m = 70 years old) have watched the video of
the route twice before performing the three recognition tasks. Various cognitive abilities
(episodic memory, verbal and visuo-spatial working memory, short-term binding, inhibition,
flexibility, and mental rotation ability) have then been assessed through different neuropsy-
chological tests. The results demonstrate that older adults have poorer performance than
younger in the three route learning tasks: visual scene recognition task, direction recogni-
tion task, and temporal order recognition task. Moreover, mediation analyses indicate that
episodic memory performance partly explains the effect of aging on visual scene recogni-
tion, while working memory capacity performance (measured with Corsi’s block test, digit
span test, and multimodal span test) partly explains the effect of aging on direction recogni-
tion. Spatial memory involved in real navigation and route learning is thus impaired in normal
aging, which is partly due to the decline of episodic and working memory components.
Key words: route learning, working memory, episodic memory, normal aging
Lorsque nous effectuons un trajet dans un nouvel
environnement, nous construisons une représen-
tation mentale de cet environnement qui sera
mémorisée en mémoire à long terme. Cette représentation
mentale de l’itinéraire pourra alors nous permettre de faire
différentes tâches ultérieures (e.g., refaire le trajet, recon-
naître un lieu précis, dessiner une carte de l’environnement,
indiquer ce chemin à quelqu’un). La capacité à construire
et à mémoriser une représentation visuo-spatiale correcte
d’un itinéraire est essentielle dans la vie quotidienne afin
de pouvoir se déplacer de manière autonome. Lors du
vieillissement normal, il semblerait que la mémorisation de
nouveaux itinéraires décline, amenant certaines personnes
âgées à limiter leurs déplacements lorsque l’environnement
doi:10.1684/pnv.2012.0370
Pour citer cet article : Gras D, Daniel MP, Labiale G, Piolino P, Gyselinck V. Effet du vieillissement sur la mémorisation d’itinéraires réels : l’importance
de la mémoire de travail et de la mémoire épisodique. Geriatr Psychol Neuropsychiatr Vieil 2012; 10(4) :463-70 doi:10.1684/pnv.2012.0370 463
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D. Gras, et al.
est nouveau pour elles. De nombreuses études ont mon-
tré un effet du vieillissement normal sur la construction
des représentations spatiales [1-3] ; ainsi, les personnes
âgées ont plus de difficultés que les jeunes adultes à cons-
truire et utiliser des cartes cognitives [4, 5]. Cependant,
cet effet de l’âge serait plus important lors de l’utilisation
d’une perspective allocentrique (indépendante du point de
vue du sujet) que lors de l’utilisation d’une perspective égo-
centrique (centrée sur le point de vue du sujet) [6], même
s’il est également souvent observé avec la perspective égo-
centrique. Pour ce dernier cas, et dans certaines conditions
(petit nombre d’items à retenir et intervalles de rétention
courts), la mémoire des informations de localisation semble
être préservée avec le vieillissement [7]. De plus, même si
les personnes âgées mettent plus de temps que les jeunes
adultes à mémoriser un itinéraire, lorsque cet itinéraire est
parfaitement appris, il n’y a plus de différences entre les par-
ticipants jeunes et âgés, même lorsque les repères visuels
ne sont plus présents [8]. Cela semble indiquer que les per-
sonnes âgées ne s’appuient pas plus sur les repères visuels
que les jeunes adultes pour refaire un chemin bien connu.
Nous nous sommes intéressés ici aux facteurs cognitifs
susceptibles d’expliquer l’effet de l’âge sur la mémori-
sation avec une perspective égocentrique de nouveaux
itinéraires. La représentation mentale construite lors de
cette mémorisation est très complexe, elle intègre diffé-
rents types d’information et implique différents processus
qui n’ont pas nécessairement la même sensibilité au vieillis-
sement. D’après Lipman et Caplan [9], la mémorisation
d’un itinéraire impliquerait à la fois une représentation des
lieux et une représentation de la configuration spatiale et
chacune de ces représentations pourrait avoir des sensi-
bilités différentes à plusieurs variables, telles que l’âge.
Apprendre un itinéraire avec de multiples points de décision
(comme continuer tout droit, tourner, traverser) implique
la mémorisation à la fois des repères visuels présents le
long de la route, des associations des informations direc-
tionnelles avec ces repères et de l’ordre de ces repères
[10]. Autrement dit, dans une activité de familiarisation avec
un nouvel itinéraire, nous devons mémoriser les lieux ren-
contrés, ainsi que les directions prises lors du trajet et
l’ordre d’apparition des différents lieux. Dans la présente
étude, ces trois composantes seront donc considérées : la
mémoire des lieux avec une tâche de reconnaissance des
scènes visuelles, la mémoire des directions avec une tâche
de reconnaissance des directions et la mémoire de l’ordre
avec une tâche de reconnaissance de l’ordre temporel.
Par ailleurs, de nombreuses études mettent en évi-
dence, chez l’adulte jeune, une contribution de différentes
habiletés, en particulier visuo-spatiales, dans la construction
d’une représentation spatiale [11, 12], mais celles-ci sont
rarement prises en compte dans les études sur les effets
du vieillissement sur l’apprentissage d’itinéraires. Driscoll
et al. [13] ont montré une corrélation entre les performances
à des tests de rotation mentale – tâches impliquant pour les
résoudre de faire tourner mentalement l’image de figures
géométriques plus ou moins complexes – et la performance
à la version virtuelle de la piscine de Morris (épreuve dans
laquelle les participants doivent retrouver une cible cachée
dans une arène circulaire) chez des sujets jeunes et âgés.
Moffat et al. [14] ont montré des corrélations positives entre
la performance d’apprentissage d’un labyrinthe et respecti-
vement les performances de rotation mentale, de mémoire
verbale et de mémoire visuelle. De plus, Cherry et Park [15]
ont montré que la capacité de mémoire de travail, c’est-à-
dire la capacité à stocker et manipuler une petite quantité
d’information dans un temps limité, rendait compte d’une
part importante de l’effet de l’âge sur la mémoire des loca-
lisations spatiales. Aussi, dans notre expérience, différents
tests neuropsychologiques seront utilisés afin d’évaluer les
habiletés cognitives et les capacités mnésiques des parti-
cipants dans le but de déterminer quels facteurs peuvent
expliquer les effets de l’âge sur la mémorisation des itiné-
raires.
Dans la plupart des études précédentes, des labyrinthes
(composés de couloirs avec peu de détails visuels) ont été
utilisés pour tester la mémorisation d’itinéraires en labo-
ratoire. Cependant, ces environnements très appauvris ne
ressemblent guère aux environnements que nous rencon-
trons habituellement dans la vie quotidienne. C’est pourquoi
nous avons choisi ici d’utiliser des environnements réels
(rues d’une ville réelle) pour tester la mémorisation des iti-
néraires, afin d’être dans des conditions aussi écologiques
que possible pour nos participants jeunes et âgés. Nous
faisons l’hypothèse que, confrontés à un matériel visuo-
spatial très proche d’une situation réelle, les participants
seront susceptibles de mettre en œuvre différentes straté-
gies de mémorisation et s’appuieront sur une grande variété
d’indices visuels pour mémoriser l’itinéraire présenté. Les
patterns des performances de restitution des itinéraires
observées, et leur mise en relation avec les habiletés visuo-
spatiales et mnésiques mesurées, devraient contribuer à
mettre à jour les processus impliqués dans l’apprentissage
d’itinéraires chez les participants jeunes et âgés.
Méthodes
Participants
Trente jeunes adultes (14 hommes et 16 femmes),
entre 19 et 30 ans (m = 25,27 ±3,46 ans), et 30 personnes
464 Geriatr Psychol Neuropsychiatr Vieil, vol. 10, n ◦4, décembre 2012
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Effet du vieillissement sur la mémorisation d’itinéraires réels
âgées (huit hommes et 22 femmes), entre 65 et 87 ans
(m = 69,87 ±5,75 ans), ont participé à cette expérience.
Les personnes âgées étaient en bonne santé et ne pré-
sentaient pas de signe de déficit cognitif au mini-mental
state examination (m = 27,77 ±1,74) [16], ni de dépression
(vérifié par la geriatric depression scale [GDS]). De plus,
les deux groupes d’âge avaient un niveau d’étude équi-
valent (mesuré par années de diplôme), ainsi qu’un niveau
de vocabulaire comparable comme l’attestent leurs scores
à l’adaptation franc¸aise du Mill Hill (mjeunes = 23,07 ±5,24 ;
mâgés = 22,70 ±4,87 ; t(58) <1) [17].
Matériel
Matériel expérimental
Deux itinéraires ont été sélectionnés dans les rues
de la ville de Boulogne-Billancourt afin de définir un iti-
néraire d’entraînement et un itinéraire expérimental. Des
films en couleur de ces deux itinéraires ont été réalisés
avec le point de vue d’un piéton parcourant chaque itiné-
raire. Le visionnage du film de l’itinéraire d’entraînement
dure 45 secondes et comprend un seul carrefour, alors
que le visionnage du film de l’itinéraire expérimental dure
12 minutes (la vitesse des vidéos a été légèrement accé-
lérée, pour l’itinéraire expérimental la durée réelle était
de 16 minutes et 30 secondes) et comprend 16 intersec-
tions (figure 1). En outre, différentes photos couleur des
rues de Boulogne-Billancourt ont été prises, certaines fai-
sant partie des itinéraires, d’autres non. Pour la tâche de
reconnaissance des scènes visuelles, trois photos ont été
utilisées pour l’itinéraire d’entraînement (deux cibles fai-
sant partie de l’itinéraire et un distracteur ne faisant pas
partie de l’itinéraire) et 32 photos pour l’itinéraire expé-
rimental (16 cibles et 16 distracteurs). Un exemple est
présenté sur la figure 2. Pour la tâche de reconnaissance des
directions, deux photos ont été présentées pour l’itinéraire
d’entraînement (une prise avec la même perspective que la
vidéo et une avec une perspective différente, c’est-à-dire
prise d’une autre des rues du croisement) et 20 photos
Eglise
Bar Tabac
« Le Chiquito »
fed
Musée
Landowski
A
D
Bureau
de poste
Subway
Rue du Corbusier
Rue de l'Ancienne Mairie
Avenue Morizet
Rue Billancourt
Rue Bouveri
Figure 1. Carte de l’itinéraire expérimental.
Figure 1. Map of the experimental route.
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D. Gras, et al.
Figure 2. Photographie de l’itinéraire expérimental utilisée dans la
tâche de reconnaissance des scènes visuelles.
Figure 2. Picture of the experimental route used in the visual scene
recognition task.
Figure 3. Photographie de l’itinéraire expérimental utilisée dans la
tâche de reconnaissance des directions.
Figure 3. Picture of experimental route used in the direction recog-
nition task.
ont été présentées pour l’itinéraire expérimental (11 photos
avec la même perspective et les neuf autres avec une pers-
pective différente). Un exemple est présenté sur la figure 3.
Enfin, pour la tâche de reconnaissance de l’ordre tempo-
rel, les photos cibles de la tâche de reconnaissance des
scènes visuelles ont été utilisées, formant ainsi 28 paires
pour l’itinéraire expérimental.
Tests neuropsychologiques utilisés
Le test des scènes de famille [18] évaluant la mémoire
épisodique est composé de quatre images représentant
chacune une scène (un pique-nique, un magasin, la cam-
pagne et le repas) sur laquelle quatre personnages parmi
les sept de la famille (grand-mère, grand-père, mère, père,
fille, fils et chien) font différentes activités. Pour le test des
cubes de Corsi [19] évaluant la capacité de mémoire de tra-
vail visuo-spatiale, neuf cubes arrangés de fac¸on irrégulière
sur une planche en bois de 38 ×32 cm sont utilisés (ces
cubes sont numérotés sur le côté vu par l’expérimentateur,
afin de faciliter leur identification). Pour le test d’empan
de chiffres évaluant la capacité de mémoire de travail ver-
bale, des séries de deux à neuf chiffres sont utilisées.
Pour le test d’empan multimodal [20] évaluant les capaci-
tés d’intégration – le binding à court terme, des images
représentant un objet et sa localisation dans une maison
sont utilisées. Le test d’inhibition-flexibilité [20] évaluant ces
fonctions exécutives est composé de différentes planches
de 28 dessins imprimées sur des feuilles A4. Pour les quatre
planches «animaux », des dessins de papillons, chiens ou
éléphants de même taille sont répartis de manière aléa-
toire. Pour les quatre planches «carrés », ce sont des carrés
petits, moyens ou grands qui sont répartis sur la planche.
Les quatre planches «inhibition »et les quatre planches
«flexibilité »sont composées de dessins de papillons,
chiens ou éléphants, petits, moyens ou grands. Enfin, le test
de rotation mentale [21] évaluant les habiletés de manipu-
lation visuo-spatiale, comporte 20 items, chaque item étant
constitué d’une figure cible en 3D (formée de dix cubes) et
de quatre figures tests (deux figures étant identiques à la
figure cible mais ayant subi une rotation et les deux autres
étant le reflet en miroir de la figure cible ayant également
subi une rotation).
Procédure
La procédure était identique pour les deux itiné-
raires, mais le nombre d’items était moins important
pour l’itinéraire d’entraînement que pour l’itinéraire expé-
rimental. L’expérience débutait par deux présentations
successives du film de l’itinéraire projeté par un vidéo-
projecteur sur le mur de la salle d’expérimentation (taille
de l’image : 1,60 m ×2,10 m, participants assis à environ
1 m 60 du mur dans une pièce sombre). Ensuite, les parti-
cipants étaient invités à effectuer successivement les trois
tâches suivantes : une tâche de reconnaissance des scènes
visuelles, une tâche de reconnaissance des directions et
une tâche de reconnaissance de l’ordre temporel. Pour la
tâche de reconnaissance des scènes visuelles, des pho-
tos des rues de Boulogne-Billancourt étaient présentées
une par une dans un ordre aléatoire différent pour chacun
des participants. Chaque participant devait alors indiquer le
plus rapidement possible par l’appui sur une des touches
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Effet du vieillissement sur la mémorisation d’itinéraires réels
d’un clavier d’ordinateur si la photo représentait un lieu
faisant partie de l’itinéraire ou non. Puis, les participants
effectuaient la tâche de reconnaissance des directions. Pour
cela, des photos des intersections de l’itinéraire étaient
projetées et les participants devaient indiquer par l’appui
sur une des touches du clavier la direction à prendre à
l’intersection (droite, gauche ou tout droit). Dans la condi-
tion «même perspective », les photos étaient prises en
venant de la même rue que dans la vidéo, alors que dans
la condition «perspective différente », les photos étaient
prises à partir d’une autre rue que dans la vidéo ce qui
obligeait les participants à effectuer une rotation mentale
pour répondre à la question. Enfin, dans la tâche de recon-
naissance de l’ordre temporel, des paires de photos étaient
présentées aux participants qui devaient indiquer à l’aide
d’une des touches du clavier quelle photo (photo de droite
ou de gauche) représentait le lieu rencontré en premier lors
de l’itinéraire. Un contrebalancement a été effectué de sorte
que, sur l’ensemble des sujets, chaque paire de photos était
présentée autant de fois dans chaque sens (photo A à droite
et photo B à gauche ou inversement) et que, pour chaque
sujet, il y ait eu autant de réponses correctes à droite qu’à
gauche.
Une fois ces tâches terminées, les participants pas-
saient différents tests neuropsychologiques, afin d’évaluer
leurs habiletés cognitives. La procédure de chacun de ces
tests est présentée ci-dessous.
Scènes de famille
Chacune des quatre images est présentée pendant dix
secondes. La tâche des sujets est, suivant les questions de
l’expérimentateur, de rappeler successivement les person-
nages présents sur chacune des scènes, leur position dans
l’image, ainsi que ce qu’ils faisaient.
Cubes de Corsi
Les participants doivent rappeler des séries de taille
croissante de cubes pointés par l’expérimentateur.
Empan de chiffres
Les participants doivent rappeler des séries de taille
croissante de chiffres lues par l’expérimentateur.
Empan multimodal
Les participants doivent rappeler des séries de taille
croissante d’associations objet-localisation.
Test d’inhibition-flexibilité
Pour les planches «animaux », la tâche des participants
est de dénommer le plus rapidement possible et sans faire
d’erreur, la taille des animaux dans la réalité (petits pour
les papillons, moyens pour les chiens et grands pour les
éléphants). Pour les planches «carrés », la tâche des par-
ticipants est de dénommer le plus rapidement possible et
sans faire d’erreur, la taille des carrés (petits, moyens ou
grands). Pour les planches «inhibition », la tâche des partici-
pants est de dénommer le plus rapidement possible et sans
faire d’erreur, la taille des animaux dans la réalité en ignorant
la taille des dessins. Enfin, pour les planches «flexibilité »,la
tâche des participants est de dénommer une fois sur deux
la taille de l’animal dans la réalité et une fois sur deux la taille
du dessin de l’animal, le plus rapidement possible et sans
faire d’erreur. Dans chaque condition, le temps est limité
à 60 secondes et l’expérimentateur corrige les erreurs et
note le nombre de dessins dénommés.
Test de rotation mentale
La tâche des participants est d’entourer les deux figures
tests correspondant à la figure cible. Les participants ont
huit minutes pour répondre à un maximum d’items, un
point est donné pour chaque item réussi (deux figures tests
correctement identifiées).
Analyse des données
Les analyses statistiques ont été réalisées grâce au
logiciel Statistica. Dans un premier temps, des Anova ont
été réalisées séparément sur les scores de chacune des
tâches expérimentales testées afin d’évaluer les effets de
l’âge. Dans un second temps, des analyses de régression
ont été effectuées pour déterminer quels facteurs cognitifs
pouvaient expliquer l’effet de l’âge sur les représentations
spatiales d’un itinéraire. Pour cela, une première régression
a été faite pour voir si l’âge prédisait ou non les scores aux
trois tâches expérimentales. Ensuite, les scores aux tests
neuropsychologiques prédits par l’âge ont été ajoutés à la
régression, afin de voir si la part de variance expliquée par
le facteur «âge »diminuait avec l’ajout de ces nouveaux
facteurs.
Résultats
Tâche de reconnaissance des scènes visuelles
Une Anova à mesures répétées a été réalisée sur le
nombre de réponses correctes avec le facteur inter-sujets
«groupe d’âge »(à deux modalités : sujets jeunes et âgés)
et le facteur intra-sujets «type d’item »(à deux moda-
lités : cible et distracteur). L’effet du facteur «groupe
dՉge Ȏtait significatif (F(1,58) = 29,22 ; p<0,001), confir-
mant que les jeunes adultes (m = 24,53 ±2,10) donnaient
Geriatr Psychol Neuropsychiatr Vieil, vol. 10, n ◦4, décembre 2012 467
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