Rôle de la mise à jour égocentrée dans la mémoire épisodique, Functional involvement of egocentric-updating in episodic memory

De
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Sous la direction de Monica Baciu
Thèse soutenue le 13 juillet 2011: Grenoble
La mémoire épisodique lie différents éléments dans un contexte spatial et temporel particulier. Il a été proposé que lors de la récupération d‟un épisode, la ré-instanciation d‟une cohérence entre les éléments néocorticaux soit opérée grâce à une représentation spatiale allocentrée stockée au niveau de la structure hippocampique (i.e., codage de la position des objets entre eux, indépendamment de la position de l‟individu, Burgess, Becker, King, & O'Keefe, 2001; Nadel & Moscovitch, 1998). Ce travail de thèse propose de traiter la mémoire épisodique et le sentiment de projection dans son passé (i.e., conscience autonoétique) comme une qualité attribuée à une dextérité relative dans le traitement spatial égocentré mis à jour (i.e., la position, orientation et le déplacement de son corps dans l‟environnement). Le rôle des traitements spatiaux allocentrés et égocentrés mis à jour dans la mémoire épisodique a été évalué expérimentalement. Les résultats suggèrent l‟existence d‟un lien causal entre le traitement de la mise à jour égocentré et les performances de mémoire épisodique. De plus, les études ont mis en évidence l‟existence de spécificités cérébrales et comportementales de la mise à jour égocentrée confirmant l‟adéquation de ce traitement au modèle théorique proposé. Par ailleurs, en référence à cette dissociation entre l‟information égocentrée mis à jour et allocentrée, des études neuropsychologiques ont révélé la présence de déficits de la mise à jour égocentrée, et d‟une préservation allocentrée dans l‟amnésie bihippocampique qu‟elle soit acquise ou développementale. Enfin, l‟évaluation des conséquences cérébrales lors de la récupération épisodique d‟un encodage maximisant le traitement égocentré mis à jour a permis de révéler une implication spécifique des structures temporo-pariétales. Ce travail de thèse a été organisé autour d‟un modèle théorique original du fonctionnement de la mémoire épisodique proposant de nouvelles prédictions expérimentales. Les approches comportementale, neuropsychologique et en imagerie fonctionnelle soulèvent à leur tour de nouvelles pistes de recherche sur le lien entre conscience de son corps et mémoire épisodique.
-Mémoire épisodique
-IRMf
-Intégration de trajet
-Allocentré
-Amnésie bihippocampique
-Conscience de soi
Episodic memory binds various elements in a specific spatial and temporal context. During retrieval, disparate neocortical elements can be re-associated into a coherent episode due to an allocentric spatial context maintained within the hippocampal formation (ie, coding for object-to-object relations, independently of the individual‟s position, Burgess, Becker, King, & O‟Keefe, 2001, Nadel & Moscovitch, 1998). Phenomenological experience is characteristic of episodic memory. In this thesis, it is described as an individual‟s attribution to a fluency in processing egocentric-updating spatial information (i.e., the position, orientation and movement of one‟s body) during retrieval. The function of egocentric-updating and of allocentric spatial processing in episodic memory was assessed experimentally. Results demonstrate the presence of a causal link between egocentric-updating and episodic memory performance. Moreover, experiments showed cerebral and behavioural specificities of egocentric-updating spatial processing supporting its involvement in episodic memory. Additionally, in line with this distinction between allocentric and egocentric-updating spatial processing, neuropsychological experiments revealed deficits in egocentric-updating with a preservation of allocentric spatial processing in both acquired and developemental bi-hippocampal amnesia. Finally, the assessment of cerebral consequences of encoding an episode while maximizing egocentric-updating processes revealed a higher involvement of temporo-parietal regions during the subsequent episodic retrieval. This thesis work was structured over an original theoretical model on episodic memory functioning allowing new experimental predictions. Combining behavioural, neuropsychological and neuroimaging approaches raised in turn new questions concerning links between episodic memory and self-consciousness.
-Episodic memory
-Functional MRI
-Path integration
-Allocentric
-Bi-hippocampal amnesia
-Self-consciousness
Source: http://www.theses.fr/2011GRENS012/document
Publié le : samedi 29 octobre 2011
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Laboratoire de Psychologie & NeuroCognition – CNRS UMR 5105
Ecole Doctorale Ingénierie pour la Santé, la Cognition et l’Environnement


THÈSE
Présentée par Alice GOMEZ

Pour obtenir le grade de
DOCTEURE DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Sciences cognitives, Psychologie et Neurocognition
Arrêté ministériel : 7 août 2006




RÔLE DE LA MISE À JOUR
ÉGOCENTRÉE DANS LA
MÉMOIRE ÉPISODIQUE.

Sous la direction de Stéphane ROUSSET et co-direction de Monica BACIU





Thèse soutenue publiquement le 13 juillet 2011, devant le jury composé de :
Pr. Pascale PIOLINO FRE, Université Paris Descartes Rapporteur
Pr. Rémy VERSACE Université Lumière Lyon 2 Rapporteur
Pr. Jean BLOUIN CNRS, Université de Provence 3 Examinateur
Dr. Caroline HURON INSERM, Unité de Neuroimagerie Cognitive Examinateur
Pr. Olivier PASCALIS CNRS, Université de Grenoble Examinateur


tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Résumé

La mémoire épisodique lie différents éléments dans un contexte spatial et temporel
particulier. Il a été proposé que lors de la récupération d‟un épisode, la ré-instanciation
d‟une cohérence entre les éléments néocorticaux soit opérée grâce à une représentation
spatiale allocentrée stockée au niveau de la structure hippocampique (i.e., codage de la
position des objets entre eux, indépendamment de la position de l‟individu, Burgess,
Becker, King, & O'Keefe, 2001; Nadel & Moscovitch, 1998). Ce travail de thèse propose
de traiter la mémoire épisodique et le sentiment de projection dans son passé (i.e.,
conscience autonoétique) comme une qualité attribuée à une dextérité relative dans le
traitement spatial égocentré mis à jour (i.e., la position, orientation et le déplacement de
son corps dans l‟environnement). Le rôle des traitements spatiaux allocentrés et
égocentrés mis à jour dans la mémoire épisodique a été évalué expérimentalement. Les
résultats suggèrent l‟existence d‟un lien causal entre le traitement de la mise à jour
égocentrée et les performances de mémoire épisodique. De plus, les études ont mis en
évidence l‟existence de spécificités cérébrales et comportementales de la mise à jour
égocentrée confirmant l‟adéquation de ce traitement au modèle théorique proposé. Par
ailleurs, en référence à cette dissociation entre l‟information égocentrée mis à jour et
allocentrée, des études neuropsychologiques ont révélé la présence de déficits de la mise à
jour égocentrée, et d‟une préservation allocentrée dans l‟amnésie bihippocampique qu‟elle
soit acquise ou développementale. Enfin, l‟évaluation des conséquences cérébrales lors de la
récupération épisodique d‟un encodage maximisant le traitement égocentré mis à jour a
permis de révéler une implication spécifique des structures temporo-pariétales. Ce travail
de thèse a été organisé autour d‟un modèle théorique original du fonctionnement de la
mémoire épisodique proposant de nouvelles prédictions expérimentales. Les approches
comportementale, neuropsychologique et en imagerie fonctionnelle soulèvent à leur tour
de nouvelles pistes de recherche sur le lien entre conscience de son corps et mémoire
épisodique.
Mots-clés : Mémoire épisodique, IRMf, Intégration de trajet, Allocentré, Amnésie
bihippocampique, Conscience de soi.

II

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Abstract

Episodic memory binds various elements in a specific spatial and temporal context.
During retrieval, disparate neocortical elements can be re-associated into a coherent
episode due to an allocentric spatial context maintained within the hippocampal
formation (ie, coding for object-to-object relations, independently of the individual‟s
position, Burgess, Becker, King, & O‟Keefe, 2001, Nadel & Moscovitch, 1998).
Phenomenological experience is characteristic of episodic memory. In this thesis, it is
described as an individual‟s attribution to a fluency in processing egocentric-updating
spatial information (i.e., the position, orientation and movement of one‟s body) during
retrieval. The function of egocentric-updating and of allocentric spatial processing in
episodic memory was assessed experimentally. Results demonstrate the presence of a
causal link between egocentric-updating and episodic memory performance. Moreover,
experiments showed cerebral and behavioral specificities of egocentric-updating spatial
processing supporting its involvement in episodic memory. Additionally, in line with this
distinction between allocentric and egocentric-updating spatial processing,
neuropsychological experiments revealed deficits in egocentric-updating with a
preservation of allocentric spatial processing in both acquired and developemental bi-
hippocampal amnesia. Finally, the assessment of cerebral consequences of encoding an
episode while maximizing egocentric-updating processes revealed a higher involvement of
temporo-parietal regions during the subsequent episodic retrieval. This thesis work was
structured over an original theoretical model on episodic memory functioning allowing
new experimental predictions. Combining behavioral, neuropsychological and
neuroimaging approaches raised in turn new questions concerning links between episodic
memory and self-consciousness.
Keywords: Episodic memory, Functional MRI, Path integration, Allocentric, Bi-
hippocampal amnesia, Self-consciousness.

III

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011
Financements

Cette thèse a été financée par une allocation de recherche du Ministère de
l‟Enseignement Supérieur et de la Recherche. Elle a été réalisée au sein du Laboratoire de
Psychologie et de NeuroCognition (CNRS UMR 5105) et de l‟Ecole Doctorale Ingénierie
pour la Santé, la Cognition et l‟Environnement.
.

IV

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Remerciements

Je tiens tout d‟abord à remercier mes deux directeurs de recherche sans qui ce travail n‟aurait pas été possible.
Stéphane Rousset pour m‟avoir offert l‟opportunité de travailler sur une problématique innovante dans un cadre
méthodologique rigoureux. Merci pour votre très grande disponibilité et votre confiance en moi lorsque la mienne me faisait
défaut. Monica Baciu pour sa rigueur et sa recherche de cohérence dans ce travail. Merci également pour votre disponibilité et
votre gentillesse.
Je remercie les membres du jury, Pascale Piolino, Rémy Versace, Jean Blouin, Caroline Huron et Olivier Pascalis
pour avoir accepté de lire et d‟évaluer ce travail.
J‟adresse mes remerciements à toutes les personnes qui ont collaboré avec nous lors de la réalisation des différentes
études présentées dans cette thèse : Annick Charnallet, Olivier Moreaud, Jean-François Lebas, Cédric Pichat, Emilie
Cousin, Eric Guinet, Mélanie Cerles, Camille Bonniot, Elise Antoine, Chrystele Mosca, Sophie Lemmonnier, Delphine
Rigal et Yaelle Spirli. Merci également à l‟ensemble des participants, en particulier à MR et DM, d‟avoir accepté de prendre
part à ces études.
Je remercie l‟ensemble des membres du LPNC. Merci pour leur accueil et leur disponibilité durant ces années.
Merci tout particulièrement à Françoise. Merci à Sylviane, Claire, Richard, Aurélie, Carole, Jean-Pierre B., Elsa, Marie-
Line, Théophile O., Edouard, Karine, Julien, Christine, Alan, Sébastien, Christian etc.
Merci également aux doctorants ou jeunes chercheurs qui m‟ont accompagné au cours de ces 4 années, je leur
exprime toute mon amitié et ma reconnaissance pour leur aide au jour le jour. Merci à Anne sans qui ce travail de thèse
n‟aurait surement pas la même allure. Merci à Lucie, Marcela, Gaetan, Solène A., Benoit M., Muriel, MP, Jen B, Yanica,
Nicolas M, Solène, Eve, Benjamin F., Clotilde L. Une note spéciale pour les cafés de 9H30, 10H30, 13H, 14H et 16H
de Ben. Merci à Sébastien C. Merci à Marie pour sa bonne humeur et sa simplicité. Merci à Mathilde pour sa gentillesse
démesurée et son écoute. Je remercie tout particulièrement Jen M. qui m‟aura épaulée jusqu‟au bout et Fleur pour m‟avoir
laisser croire qu‟il était possible de s‟occuper de pleins de bébés pendant sa thèse...
Merci à mes amis d‟une autre vie, celle du sandwich pour les bons moments passés à vos cotés. Merci à Kamel pour
nos discussions théologiques et scientifiques d‟un niveau parfois ….limites. Merci à Flora toujours présente à nos cotés malgré
tous tes désirs d‟évasions. Merci à Mayo, Rominou, Lohan, Christophe, Armelle, Amadou, Sonia, Lisa, Sophie …
Merci à mes proches pour leur amour : Papy Z et Jacqueline, William et André, Agnès, Camille, Mathilde, Gil,
Nico, Max. Merci à Evelyne. Merci à la famille Audoli qui est un peu la mienne à présent. Merci Alain et Sonia. Merci
aux Ondel, Natacha, Julien, Paul, Elise et le ptit gars qui débarque bientôt. Merci au Kinzig, Vanina, David, Emma et
Lyla.
A ma famille, merci pour votre amour inconditionel : à mon frère ainée, Jérémie, à sa chérie Flora et à ma petite
nièce Lou. A mon petit frère chéri, Benjamin, loin des yeux mais près du cœur. A mes parents enfin sans qui je n‟aurais pu
construire l‟ombre de ce travail : Merci papa, merci maman.
Je dédie ce travail à ceux qui partagent aujourd‟hui ma vie. Mes deux petites filles, Elsa et Jane, qui ont su me
rappeler tous les jours qu‟il faut vivre et apprécier l‟instant, qui m‟ont réconforté dans la peine et appris mieux que personne à
être persévérante pour ce(ux) que j‟aime. A toi, Stéphane A. qui m‟a épaulé (quoique j‟en dise) dans chaque étape et qui
continuera je l‟espère à m‟épauler encore longtemps.
.

V

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Table des matières

RÉSUMÉ ................................................................................................................................... II
ABSTRACT ............................... III
FINANCEMENTS ........................................................................................................................ IV
REMERCIEMENTS ....................... V
TABLE DES MATIÈRES ................. VI
ABRÉVIATIONS ......................................................................................................................... IX
PRÉAMBULE ........................... - 1 -
REVUE DE LITTÉRATURE ET PERSPECTIVES THÉORIQUES. ............................. - 4 -
CHAPITRE 1. LA MÉMOIRE ÉPISODIQUE. ....................................................................................... - 5 -
Une mémoire contextuelle spatio-temporelle. - 8 -
La conscience autonoétique et la mémoire épisodique. - 29 -
La perspective d’acteur ou de spectateur. - 50 -

CHAPITRE 2. QUEL SUPPORT SPATIAL POUR LA MÉMOIRE ÉPISODIQUE ? ............................................ - 57 -
La représentation allocentrée est-elle la seule à pouvoir maintenir l’information spatiale en mémoire à long terme ? - 58 -
La carte cognitive hippocampique : un format purement allocentré ? - 72 -
La distinction classique allocentrée/égocentrée est-elle avant tout une distinction de format ou une distinction de source d’information
utilisée ? - 83 -

CHAPITRE 3. MODÉLISATION DU LIEN ENTRE TRAITEMENT SPATIAL ET MÉMOIRE ÉPISODIQUE. .............. - 105 -
Modèle d’indexage hippocampique. - 105 -
Modèle d’indexage hippocampique et de cohérence spatiale. - 111 -
Vers une nouvelle conceptualisation de la mémoire épisodique et l’espace. - 124 -
Objectifs de la thèse. - 134 -


VI

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011ETUDES EXPÉRIMENTALES. ........................................................................ - 137 -
Présentation générale. - 138 -

CHAPITRE 4. ETABLIR UN LIEN CAUSAL ENTRE LA MISE À JOUR ÉGOCENTRÉE ET LA MÉMOIRE ÉPISODIQUE. - 141 -
Etude 1
ABSTRACT - 141 -
INTRODUCTION - 142 -
MATERIALS AND METHODS - 143 -
RESULTS - 147 -
DISCUSSION - 148 -
ACKNOWLEDGMENTS - 149 -
REFERENCES - 149 -

CHAPITRE 5. SPÉCIFICITÉ DE LA MISE À JOUR ÉGOCENTRÉE. ........................................................... - 151 -
Etude 2
ABSTRACT - 151 -
INTRODUCTION - 152 -
MATERIAL AND METHODS - 153 -
RESULTS - 158 -
DISCUSSION - 163 -
REFERENCES - 166 -
SUPPLEMENTARY MATERIAL - 170 -
Etude 3
ABSTRACT - 172 -
INTRODUCTION - 173 -
EXPERIMENT 1 - 174 -
EXPERIMENT 2 - 179 -
GENERAL DISCUSSION - 180 -
REFERENCES - 181 -

CHAPITRE 6. ARGUMENTS NEUROPSYCHOLOGIQUES D ’UN LIEN FONCTIONNEL. ................................. - 183 -
Etude 4
ABSTRACT - 183 -
INTRODUCTION - 184 -
MATERIALS AND METHODS - 186 -
EXPERIMENT 1 - 186 -
EXPERIMENT 2 - 190 -
RESULTS AND DISCUSSION - 191 -
GENERAL DISCUSSION - 192 -
ACKNOWLEDGMENTS - 196 -
REFERENCES - 196 -
SUPPLEMENTARY MATERIAL - 200 -

VII

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Etude 5
ABSTRACT - 201 -
INTRODUCTION - 202 -
MATERIALS AND METHODS - 204 -
GENERAL DISCUSSION - 213 -
ACKNOWLEDGMENTS - 214 -
REFERENCES - 215 -
SUPPLEMENTARY MATERIAL 218

CHAPITRE 7. CONSÉQUENCES CÉRÉBRALES EN RÉCUPÉRATION ÉPISODIQUE. ...................................... - 222 -
Etude 6
ABSTRACT - 222 -
INTRODUCTION - 223 -
MATERIAL AND METHODS - 224 -
RESULTS - 228 -
DISCUSSION - 233 -
ACKNOWLEDGMENTS - 237 -
REFERENCES - 237 -
DISCUSSION GÉNÉRALE. ............................................................................ - 243 -
CHAPITRE 8. DISCUSSION GÉNÉRALE, PERSPECTIVES ET CONCLUSIONS. ................ 244




RÉFÉRENCES....................................................................................................................... - 265 -
TABLE DES ILLUSTRATIONS ..................................... - 293 -
Liste des tableaux - 293 -
Liste des figures - 296 -
Valorisation de la thèse - 306 -

VIII

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Abréviations


GAPS General Abstract Processing System
SPI Serial Parallel Independent (sériel parallèle indépendant)
A Allocentric
EU Egocentric-updating
HERA Hemispheric Encoding/Retrieval Asymmetry
DMN Default Mode Network
PPC Posterior Parietal Cortex
fMRI Imagerie par Résonance magnétique fonctionelle
EEG Electro-EncéphaloGramme
RKG Remember-Know-Guess
R Remember
K Know
G Guess
DRM Deese, Roediger et McDermott (paradigme des faux-souvenirs)
MTT Multiple Trace Theory
BBB Burgess, Becker, Byrne
ANOVA Analyse de variance (Analysis of Variance)
CPP Cortex Pariétal Postérieur
SD Déviation standard (Standard Deviation)
SE Erreur Standard (Standard Error)
F Indice statistique suivant la loi de Fisher
M Moyenne
MSE Carré moyen de l‟erreur (Mean Square Error)
r Coefficient de corrélation

IX

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011Préambule
Préambule


Figure 1 : Illustration d'Alice au Pays des Merveilles
« Living backwards ! Alice repeated in great astonishment.
I never heard of such a thing!
-but there‟s one great advantage in it, that one‟s memory works both ways.
I‟m not sure mine only works one way, Alice remarked.
I can‟t remember things before they happen.
It‟s a poor sort of memory that only works backwards, the Queen remarked.”
Alice au pays des Merveilles et le miroir magique, (Carroll, 2003, p.185)

A quoi ressemblerait le monde si nous pouvions nous souvenir d‟événements à
venir ? Serions-nous fou ? En neuropsychologie, certains patients présentent des
confusions de la pensée qui les amènent à ne pas pouvoir discerner le souvenir d‟un
événement qui leur est arrivé, d‟un scénario imaginaire construit par leur esprit. Les

- 1 -

tel-00610837, version 1 - 25 Jul 2011

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