Funcții diferite pentru diferite structuri ale lobului temporal medial?

  1. Alison R. Preston și
  2. John D.E. Gabrieli1
  1. Departamentul de Psihologie, Universitatea Stanford, Stanford, California 94305, SUA

De la studiul de referință al pacientului amnezic global H.M. de către Scoville și Milner (1957), rolul esențial al lobilor temporali mediali (MTL) în memoria pe termen lung a fost bine stabilit. S-au înregistrat succese considerabile în disocierea proceselor de memorie declarativă (memoria explicită pentru evenimente și fapte), care se bazează pe integritatea MTL, de procesele de memorie nedeclarativă, care se bazează pe alte structuri corticale, subcorticale și cerebeloase (Gabrieli 1998). Au existat, de asemenea, progrese în distingerea contribuțiilor lobului frontal și a MTL la memoria declarativă. Cu toate acestea, determinarea contribuțiilor precise ale structurilor din cadrul MTL la memoria declarativă s-a dovedit a fi o provocare. MTL este alcătuit din mai multe structuri, inclusiv formațiunea hipocampală (girusul dentat, câmpurile CA și subiculul), amigdala, cortexul entorinal și cortexul perirhinal și parahipocampal înconjurător. Rolul focal al amigdalei în modularea emoțională a memoriei pare să fie clar (Phelps și Anderson 1997), dar există puțin consens cu privire la modul de caracterizare a contribuțiilor diferențiale ale structurilor specifice ale MTL la memoria declarativă. Cu toate acestea, izolarea funcției fiecăreia dintre aceste structuri este esențială pentru înțelegerea procesării memoriei declarative și a modului în care leziunile sau bolile perturbă această procesare.

Diferitele structuri MTL trebuie să medieze diferite procese componente care stau la baza memoriei declarative, dar întrebarea fără răspuns este care sunt aceste procese diferite? O idee emergentă despre funcțiile diferențiale din cadrul MTL este că formațiunea hipocampală este necesară pentru sarcinile de memorie declarativă care necesită procesarea relațiilor dintre stimuli multipli, în timp ce cortexurile înconjurătoare mediază performanța în sarcinile care se bazează pe familiaritatea stimulilor (sau invers, noutatea). Această ipoteză este în concordanță cu conectivitatea ierarhică a acestei regiuni (Fig. 1A). Informațiile de la cortexurile de asociere unimodale și polimodale intră în MTL prin cortexul perirhinal și parahipocampal, care se proiectează în cortexul entorhinal, care, la rândul său, asigură intrarea majoră în formațiunea hipocampală. Această anatomie conjuncțională sugerează că capacitatea de reprezentare a cortexurilor perirhinal și parahipocampal poate fi foarte legată de informațiile senzoriale primite. Aceste cortexuri pot media procesele de memorie bazate pe familiaritate legate de aspectele senzoriale ale elementelor. În schimb, hipocampul poate genera o reprezentare mai abstractă, care integrează sau leagă mai multe surse corticale de informații, ceea ce reprezintă un aspect important al proceselor de memorie relațională.

Figura 1.

Vizualizați o versiune mai mare:

  • În această fereastră
  • Într-o fereastră nouă
  • Download as PowerPoint Slide

Figura 1.

(A) Diagramă schematică a proiecțiilor din cadrul lobului temporal medial. (B) O diagramă mai detaliată a conectivității lobului temporal medial, inclusiv a interconexiunilor în interiorul și între structuri. Adaptată după Lavenex și Amaral (2000).

Potrivit acestui punct de vedere, gradul în care o sarcină de memorie recrutează procese relaționale versus procese de familiaritate ar determina dependența sa relativă de structurile MTL hipocampale versus non-hipocampale. Sarcinile care se bazează în mare măsură pe procesarea relațională, cum ar fi învățarea asociațiilor pe perechi, ar fi foarte afectate de afectarea formațiunii hipocampale. În schimb, sarcinile care pot fi efectuate pe baza familiarității stimulilor, cum ar fi testele de recunoaștere a obiectelor, ar putea fi susținute de funcția corticelor MTL înconjurătoare în absența funcției hipocampale. Mai multe constatări convergente au susținut această ipoteză, inclusiv dovezile din studiile de leziune și electrofiziologice la animale (pentru revizuire, a se vedea Brown și Aggleton 2001; Eichenbaum 2001) și din studiile neuropsihologice (Vargha-Khadem et al. 1997) și neuroimagistice (Eldridge et al. 2000;Yonelinas et al. 2001) la oameni.

O provocare provocatoare la adresa acestei idei este prezentată într-un studiu realizat de Stark et al. (2002) care a examinat pacienți amnezici cu leziuni bilaterale ale MTL despre care se crede că sunt limitate la formațiunea hipocampală. Utilizând pacienți cu leziuni bine caracterizate, autorii aduc o contribuție importantă la eforturile actuale de caracterizare a funcției MTL în memoria declarativă. Examinarea pacienților cu leziuni focale ale hipocampului le permite autorilor să testeze modul în care leziunile acestei structuri afectează sarcinile de memorie care necesită în mod diferențiat procesarea relațională și de familiaritate. În acest studiu, pacienții cu hipocampus au efectuat atât sarcini de recunoaștere cu un singur element, cât și asociative. Pentru recunoașterea unui singur element, pacienții au studiat imagini ale unor singure fețe sau case și, după o întârziere, au efectuat o judecată de memorie de recunoaștere da/nu. Pentru recunoașterea asociativă, pacienții au studiat asociații perechi de fețe și case și, după o întârziere, li s-au prezentat perechi de elemente. În această sarcină asociativă, pacienții trebuiau să discrimineze elementele care fuseseră studiate împreună (perechi intacte) de elementele care nu fuseseră studiate împreună (perechi recombinate).

Aceste sarcini se concentrează în mod diferențiat pe procesarea relațiilor dintre itemii de test comparativ cu procesarea familiarității relative a itemilor de test. Recunoașterea unui singur item poate fi realizată pe baza familiarității itemilor, deoarece itemii studiați anterior sunt mai familiari decât itemii noi, permițând subiecților să aprobe itemii mai familiari ca fiind studiați (Yonelinas 2001). Utilizarea de fețe și case noi sporește relevanța familiarității, astfel încât orice sentiment de familiaritate ar fi putut fi dobândit doar în faza de studiu, iar foile sunt complet necunoscute. În schimb, testul de memorie asociativă din acest studiu încearcă să elimine contribuția proceselor de familiaritate prin prezentarea la test doar a elementelor studiate anterior. Diferența dintre perechile intacte și cele recombinate nu este atunci probabil să se datoreze familiarității relative a elementelor, deoarece toate elementele au fost studiate, ci mai degrabă asocierii arbitrare din faza de studiu între aceste elemente. Astfel, aceste două teste de recunoaștere sunt menite să disocieze familiaritatea și procesele relaționale care se presupune că se bazează în mod diferențiat pe contribuțiile cortexului peririnal și, respectiv, ale formațiunii hipocampale.

Pe baza acestei ipoteze, distincția relațională/familiaritate prezice că pacienții cu leziuni focale ale hipocampului ar fi afectați în mod selectiv sau disproporționat la recunoașterea asociativă, dar prezintă o performanță intactă sau mai puțin afectată la recunoașterea unui singur element. Cu toate acestea, pacienții cu leziuni hipocampale selective au fost la fel de afectați la sarcinile de recunoaștere a unui singur element și la cele asociative. Deficiențele la cele două sarcini au rămas egale chiar și atunci când performanța generală a pacienților a fost echivalată cu cea a controalelor sănătoase prin creșterea expunerii pacienților la materialele de studiu. Faptul că acuratețea a rămas proporțională la diferite niveluri de performanță ajută la rezolvarea problemelor de măsurare inerente în compararea performanțelor la două sarcini care diferă în dificultate (subiecții au performat mai precis la testul de recunoaștere cu un singur item decât la testul de recunoaștere asociativă).

Aceste rezultate sugerează că formațiunea hipocampală contribuie în mod similar la sarcinile de memorie declarativă care necesită procesare relațională sau de familiaritate. Aceste constatări sunt susținute de alte studii electrofiziologice, neuropsihologice și de neuroimagistică (Manns și Squire 1999; Wood et al. 1999; Stark și Squire 2000, 2001). Există multe dovezi contradictorii în ceea ce privește funcția diferitelor structuri MTL și nu este clar dacă aceste conflicte rezultă din limitele experimentelor și metodelor actuale utilizate pentru a răspunde la astfel de întrebări sau dacă acestea rezultă din limitele concepțiilor actuale cu privire la ceea ce contribuie aceste structuri la procesarea memoriei declarative. Studiile neuropsihologice ale pacienților cu leziuni ale MTL pot fi limitate dintr-o varietate de motive. Imagistica structurală in vivo, chiar și atunci când este realizată cu atenție, are o rezoluție limitată. Mai mult, pacienții din acest studiu au avut reduceri ale volumului hipocampal variind de la 22% la 46%, ceea ce ridică posibilitatea ca unele procese de memorie mediate de formațiunea hipocampală să fi fost cel puțin parțial cruțate. În plus, disocierile duble între funcțiile diferitelor structuri MTL au fost imposibil de examinat, deoarece nu există pacienți raportați care să aibă funcția hipocampală intactă în prezența unei leziuni a girusului parahipocampal. Studiile electrofiziologice și de leziune la animale prezintă, de asemenea, provocări metodologice, deoarece, în majoritatea cazurilor, nu este clar în ce măsură sarcinile utilizate cu animalele pentru a modela funcția memoriei declarative sunt similare cu cele utilizate pentru a evalua memoria declarativă la om. Limitele rezoluției spațiale și temporale actuale ale metodelor de neuroimagistică interzic, de asemenea, o înțelegere precisă a funcției diferitelor structuri ale MTL. Astfel, este probabil că vor fi necesare multe studii convergente care utilizează o varietate de metode pentru a obține o înțelegere mai clară a diferitelor funcții ale multiplelor substructuri ale MTL.

Cu toate acestea, este posibil ca înțelegerea noastră a MTL să nu fie limitată doar de provocări metodologice, ci și de provocări conceptuale. Stark, Bayley și Squire (2002) sugerează că este puțin probabil ca dihotomiile simple, cum ar fi procesele asociative și neasociative, să reușească să distingă rolul funcțional al formațiunii hipocampale de structurile înconjurătoare. Deși atribuirea unei capacități specializate de memorie relațională formațiunii hipocampale și a unei capacități specializate de memorie bazată pe familiaritate sau pe elemente pentru structurile înconjurătoare poate explica multe constatări, aceasta nu poate explica altele, inclusiv rezultatul publicat aici de Stark, Bayley și Squire (2002). Spre deosebire de disocierile clare prezente între sistemele de memorie declarativă și nedeclarativă, este posibil să nu existe disocieri simple sau absolute între diferitele structuri ale MTL. Anatomia ierarhică și puternic interconectată a structurilor MTL (Lavenex și Amaral 2000; Fig. 1B) poate face dificilă articularea unor distincții simple în procesare și necesită mai multe abordări computaționale pentru caracterizarea distincțiilor dintre procesele MTL (O’Reilly și Rudy 2001).

Alternativ, acest studiu pe pacienți poate constrânge o definiție mai precisă a procesării relaționale în hipocampus. S-a sugerat că hipocampul este esențial pentru codificarea relațiilor dintre experiențe, mai degrabă decât a multiplelor elemente ale unei singure experiențe (Eichenbaum 2001). Conform acestui punct de vedere, perechile dintre fețe și case sunt asocieri între elemente ale unei singure experiențe și, prin urmare, implică un tip diferit de legătură decât cea care poate avea loc între experiențe distincte din punct de vedere temporal. Unele studii cu șobolani susțin această interpretare a procesării relaționale în hipocampus (Bunsey și Eichenbaum 1996), dar nu există încă dovezi convingătoare în acest sens la om.

Indiferent de limitările metodologice și conceptuale, examinarea funcției structurilor componente ale MTL este o întrebare importantă în cercetarea memoriei și esențială pentru înțelegerea modului în care creierul mediază procesele de memorie declarativă.

Recunoștințe

Le mulțumim lui Howard Eichenbaum și Andy Yonelinas pentru comentariile atente. Autorii sunt susținuți de National Institute of Health Grants MH59940, MH63576 și NS26985.

Notele de subsol

  • ↵1 Autor corespondent.

  • E-MAIL gabrieli{at}psych.stanford.edu; FAX (650) 725-5699.

  • Articolul și publicația sunt la http://www.learnmem.org/cgi/doi/10.1101/lm.54702.

  • Cold Spring Harbor Laboratory Press

Secțiunea anterioară
    1. Brown M.W.,
    2. Aggleton J.P.

    (2001) Memoria de recunoaștere: Care sunt rolurile cortexului perirhinal și ale hipocampusului? Nat. Rev. Neurosci. 2:51-61.

    1. Bunsey M.,
    2. Eichenbaum H.

    (1996) Conservarea funcției de memorie hipocampală la șobolani și oameni. Nature 379:255-257.

    1. Eichenbaum H.

    (2001) Un sistem cortical-hipocampal pentru memoria declarativă. Nat. Rev. Neurosci. 1:41-50.

    1. Eldridge L.L.,
    2. Knowlton B.J.,
    3. Furmanski C.S.,
    4. Bookheimer S.Y.,
    5. Engel S.A.

    (2000) Remembering episodes: Un rol selectiv pentru hipocampus în timpul recuperării. Nat. Neurosci. 3:1149-1152.

    1. Gabrieli J.D.E.

    (1998) Neuroștiința cognitivă a memoriei umane. Annu. Rev. Psychol. 49:87-115.

    1. Lavenex P.,
    2. Amaral D.G.

    (2000) Hippocampal-neocortical interaction: O ierarhie a asociativității. Hippocampus 10:420-430.

    1. Manns J.R.,
    2. Squire L.R.

    (1999) Memoria de recunoaștere afectată la testul „Doors and People Test” după leziuni limitate la nivelul regiunii hipocampale. Hippocampus 9:495-499.

    1. O’Reilly R.C.,
    2. Rudy J.W.

    (2001) Reprezentări conjunctive în învățare și memorie: Principii ale funcției corticale și hipocampale. Psychol. Rev. 108:311-345.

    1. Phelps E.A.,
    2. Anderson A.K.

    (1997) Memoria emoțională: Ce face amigdala? Curr. Biol. 7:R-311-R-314.

    1. Scoville W.B.,
    2. Milner B.

    (1957) Pierderea memoriei recente după leziuni bilaterale ale hipocampului. J. Neurol. Neurosur. Psychia. 20:11-21.

    1. Stark C.E.,
    2. Squire L.R.

    (2000) Activitatea imagistică prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) în regiunea hipocampală în timpul memoriei de recunoaștere. J. Neurosci. 20:7776-7781.

  1. (2001) Memoria de recunoaștere simplă și asociativă în regiunea hipocampală. Învață. Mem. 8:190-197, ibid.

    1. Stark C.E.L.,
    2. Bayley P.J.,
    3. Squire L.R.

    (2002) Memoria de recunoaștere pentru elemente individuale și pentru asociații este afectată în mod similar în urma afectării regiunii hipocampale. Învățați. Mem. 9:238-242.

    1. Vargha-Khadem F.,
    2. Gadian D.G.,
    3. Watkins K.E.,
    4. Connelly A.,
    5. Van Paesschen W.,
    6. Mishkin M.

    (1997) Efecte diferențiale ale patologiei hipocampale timpurii asupra memoriei episodice și semantice. Science 277:376-380.

    1. Wood E.,
    2. Dudchenko P.,
    3. Eichenbaum H.

    (1999) The global record of memory in hippocampal neural activity. Nature 397:613-616.

    1. Yonelinas A.P.

    (2001) Componente ale memoriei episodice: Contribuția amintirii și a familiarității. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 356:1-12.

    1. Yonelinas A.P.,
    2. Hopfinger J.B.,
    3. Buonocore M.H.,
    4. Kroll N.E.,
    5. Baynes K.

    (2001) Contribuții hipocampale, parahipocampale și occipital-temporale la memoria asociativă și de recunoaștere a itemilor: Un studiu fMRI. Neuroreport 12:359-363.

Leave a Reply

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.