Depuis ces deux dernières décennies, des efforts considérables en psychologie cognitive et neuropsychologie ont été déployés pour mieux comprendre les dynamiques entre les différents systèmes cognitifs (fonctions exécutives, mémoire, langage, etc.). L’observation d’une co-existence entre des atteintes en rétention à court terme verbale (RCTv) et en langage dans plusieurs pathologies a conduit certains chercheurs à concevoir une alternative à la conceptualisation classique de la RCTv, telle que proposée par le modèle initial de la mémoire de travail de Baddeley (1986). Particulièrement, les travaux sur l’aphasie ont conduit à l’émergence d’une approche psycholinguistique de la RCTv, postulant que le traitement et le maintien des mots font appel à des processus communs. Cette approche, et particulièrement le modèle d’activation interactive (N. Martin & Gupta, 2004; N. Martin & Saffran, 1997), prédit que les capacités en RCTv sont notamment modulées par les caractéristiques linguistiques engagées durant l’épreuve, variant selon la nature des items verbaux et la modalité de rappel, ainsi que par les compétences linguistiques des individus. L’objectif de la présente thèse était de tester ces prédictions à partir d’une exploration des relations entre le traitement sémantique des mots et la RCTv chez l’adulte sain (article 1) et dans la démence de type Alzheimer (DTA) (article 2). Dans le premier article, deux expériences mettent en évidence l’influence des liens associatifs entre les mots sur les capacités à maintenir temporairement des informations verbales. Les participants ont tendance à faussement reconnaître des mots associés aux mots de la liste, reflet d’une activation du réseau sémantique durant la rétention temporaire. Cette contribution sémantique est accentuée en situation de suppression articulatoire, une condition qui empêche le participant de répéter les listes durant la tâche. Les résultats du second article indiquent que la modalité de réponse module différemment la performance en RCTv chez les participants âgés sans atteinte neurologique et ceux atteints de la DTA. Ces données en RCTv sont compatibles avec les atteintes spécifiques du traitement du mot, également trouvées chez le groupe avec DTA. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats sont discutées. Les limites et perspectives futures sont également abordées. / For the past two decades, considerable efforts have been made in cognitive psychology and neuropsychology in order to improve our understanding of the interactions between different cognitive systems (executive functions, memory, language etc.). Evidence of short-term memory (STM) and language impairments in many clinical populations has lead some researchers to put forward an alternative to Baddeley’s working memory model (1986). Based on studies of aphasia, the psycholinguistic approach of STM postulated that word processing and maintenance refer to common processes. Specifically, the interactive activation model (N. Marin & Gupta, 2004; N. Martin & Saffran, 1997) predicts that STM capacities are in particular affected by the linguistic characteristics engaged during the test, and vary according to the nature of verbal items and recall modality, as well as word processing ability. The goal of this thesis was to test some of these predictions by investigating the relationship between semantic treatment and STM in healthy adults (article 1) and dementia of Alzheimer Type (DAT) (article 2). In the first article, two experiments underline the influence of the associative links between words on the capacity to temporarily retain verbal information. Participants tend to wrongly recognize words associated with words from the list, reflecting an activation of the semantic network during temporary retention. This semantic contribution increases in a situation of articulatory suppression, a condition that limits the possibility to repeat lists during the task. The results of the second article indicated that recall modality influences differently the performance in STM of the elderly participants and those with DAT. These data in STM are compatible with a specific word processing impairment, also found in the group with DAT. The theoretical and clinical implications of these results are discussed. Limits and future research perspectives are also presented.

La recherche dans le domaine de la mémoire sémantique a permis de documenter l’effet de concrétude (avantage pour les mots concrets relativement aux mots abstraits), et plus récemment, l’effet de concrétude inverse (avantage pour les mots abstraits relativement aux mots concrets). Ces effets, observés chez le sujet sain et dans différentes populations cliniques en neurologie, ont suscité de nombreuses interprétations théoriques, autant sur le plan cognitif que neuroanatomique. En effet, cette double dissociation entre les deux types de concepts suggère que leur traitement doit reposer au moins en partie sur des processus mentaux et neuroanatomiques distincts. Néanmoins, les origines de ces différences restent largement débattues et sont caractérisées par une absence notable de consensus. L’objectif principal de la présente thèse est d’explorer les substrats cérébraux sous-tendant la compréhension des concepts concrets et abstraits. Dans un premier temps, un article de revue de la littérature dresse un état des lieux des connaissances actuelles portant sur le traitement sémantique des mots concrets et abstraits ainsi que sur leurs fondements cérébraux. Cet article met une emphase particulière sur les différences inter-hémisphériques dans le traitement des mots concrets et abstraits (Article 1). Dans un deuxième temps, une étude expérimentale de la compréhension des mots concrets et abstraits a été réalisée auprès de populations cliniques rares, des patients ayant subi soit i) une résection unilatérale de la partie antérieure du lobe temporal (temporo-polaire), soit ii) une résection unilatérale de la région hippocampique (temporale interne) (Article 2). Le premier article fait ressortir la grande hétérogénéité des résultats dans le domaine, et suggère que les différences observées dans le traitement des mots concrets et abstraits peuvent difficilement être interprétées seulement en termes de différences inter-hémisphériques. Les résultats du second article indiquent qu’une lésion de la région temporale antérieure gauche ou droite entraîne une atteinte plus marquée des concepts concrets comparativement aux abstraits, alors qu’une lésion unilatérale des régions temporales internes affecte de manière équivalente le traitement sémantique des deux types de concepts. Les implications théoriques et cliniques de ces résultats sont discutées, ainsi que les limites et perspectives futures. / Research in the field of semantic memory has allowed to document the concreteness effect (advantage for concrete words relative to abstract words), and more recently, the reversal of the concreteness effect (advantage for abstract words relative to concrete words). These effects, observed in healthy subjects and in different clinical neurological populations, have yielded numerous theoretical interpretations, both on cognitive and on neuroanatomical levels. Indeed, this double dissociation between the two kinds of concepts suggests that their processing relies at least partly on distinct mental and neuroanatomical bases. Nevertheless, the origins of those differences remain largely debated and are marked by a notable lack of consensus. The principal goal of the present thesis is to explore the cerebral substrates underlying the comprehension of concrete and abstract concepts. First, a literature review summarizes current knowledge about the processing of concrete and abstract concepts as well as their neural bases. This article emphasizes in particular the inter-hemispheric differences in the processing of those concepts (Article 1). Secondly, an experimental study of the comprehension of concrete and abstract concepts was conducted with a rare clinical population, patients who have undergone either i) a unilateral resection of the anterior part of the temporal lobe (temporal pole), either ii) a unilateral resection of the hippocampal region (internal temporal structures) (Article 2). The first article highlights the important heterogeneity of the results in the field, and suggests that the observed differences in the processing of concrete and abstract concepts can hardly be explained solely in terms of inter-hemispheric differences. Results of the second article indicate that damage to anterior temporal regions, either left or right, can cause a more pronounced deficit of concrete concepts, as compared to abstract concepts, while damage to internal temporal regions affects the semantic processing of both kinds of concepts in an equivalent way. The theoretical and clinical implications of these results are discussed, and the limits and future research perspectives are also addressed.

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Le langage est dans son ensemble bien préservé pendant le vieillissement (Meyer & Federmeier, 2010) tandis que la mémoire sémantique peut même s'améliorer (Kavé, Samuel-Enoch, & Adiv, 2009; Prinz, Bucher, & Marder, 2004; Salthouse, 2009; Verhaegen & Poncelet, 2013 ; Wingfield & Grossman, 2006), malgré de nombreux changements neurophysiologiques se produisant dans le cerveau (Grady, Springer, Hongwanishkul, McIntosh, & Winocur, 2006 ; Kemper & Anagnopoulos, 1989 ; Wingfield & Grossman, 2006). Cette thèse se concentre sur la préservation de la mémoire sémantique dans le vieillissement, « l'acte cognitif d'accéder aux connaissances stockées sur le monde » (Binder, Desai, Graves et Conant, 2009) à travers une tâche de jugement sémantique manipulant le contrôle sémantique avec deux niveaux de demande (faible et élevé) et deux types de relations sémantiques (taxonomique et thématique). Nous avons développé une nouvelle tâche variant les niveaux de demande (faible et élevé) chez 39 adultes jeunes et 39 adultes âgés. Plus précisément, les objectifs de notre étude étaient 1) d'identifier si le vieillissement affecte l'activité cérébrale liée à la mémoire sémantique conformément aux prédictions du modèle CRUNCH, à travers une tâche de jugement sémantique à deux niveaux d'exigences. 2) de combler le vide de la littérature sur l'existence et l'évolution des hubs sémantiques dans le vieillissement, à la lumière des théories single hub et dual-hub, en évaluant l'effet du vieillissement sur le rôle des lobes temporaux antérieurs (ATL) et du jonction temporo-pariétale (TPJ) en tant que représentations neuronales des centres sémantiques responsables respectivement du traitement taxonomique et thématique. Une soumission par rapport pré-enregistré (registered report) a été utilisée pour ce projet de recherche. Nos participants, adultes plus jeunes et plus âgés, étaient globalement appariés en termes de réserve cognitive, plus précisément en ce qui concerne le niveau d'éducation et comme le montrent les questionnaires évaluant l'engagement dans des activités cognitivement stimulantes, les tests MoCA et WAIS-III. Les résultats comportementaux ont confirmé que la tâche varie correctement la difficulté de la tâche puisque les taux d'erreur et les temps de réponse (RT) augmentent de manière linéaire avec l'augmentation des exigences de la tâche, à savoir dans la condition de forte demande. Nous avons constaté que la participation à des activités stimulantes sur le plan cognitif avait un impact positif à la fois sur les RT de référence et sur la précision. Nous n’avons pas observé de différence statistiquement significative dans la précision entre les participants jeunes et plus âgés, quelle que soit la condition. Nous avons constaté que des scores plus élevés aux tests WAIS-III et PPTT étaient positivement corrélés avec la précision chez les personnes âgées. En termes de RT, nous avons observé une différence statistiquement significative entre les participants jeunes et plus âgés pour la tâche et les conditions de référence, les adultes plus âgés étant plus lents à répondre en général. Les RT augmentent linéairement avec l'âge du participant. En tant que telle, la tâche de mémoire sémantique a réussi à a) manipuler la difficulté de la tâche sur deux niveaux d'exigences et b) démontrer une performance comportementale invariante selon l'âge pour le groupe plus âgé, comme l'exige le test du modèle CRUNCH (Fabiani, 2012 ; Schneider-Garces et al., 2010). Pour l'objectif n°1, les tests cruciaux du modèle CRUNCH, l'interaction IRMf groupe par difficulté, n'étaient pas cohérents avec les prédictions du modèle. Malgré nos résultats comportementaux, lorsque nous avons comparé directement la condition de faible demande avec la condition de forte demande, il n'y avait pas de différence statistiquement significative dans l'activation entre les conditions de faible et de forte demande. Nous n'avons pas non plus obtenu d'interaction entre tranche d'âge et difficulté. Nous avons obtenu des interactions significatives en comparant les conditions de demande faible et élevée avec la ligne de référence. Au niveau neuronal, indépendamment de l'âge, la tâche de jugement de similarité sémantique a activé un large réseau bilatéral fronto-temporo-pariétal. Pour l'objectif n°2 concernant l'effet de relation sémantique, le contraste de la condition taxonomique avec la condition thématique directement n'a pas trouvé d'activation robuste à un seuil corrigé. La condition taxonomique a donné des résultats intéressants par rapport à la condition de base. Sept groupes distincts dans le cortex fronto-temporo-pariétal ont été activés dans les deux hémisphères, y compris les lobes temporaux antérieurs (ATL) et la jonction temporo-pariétale gauche (TPJ). De plus, l'activation était significative dans le gyrus supérieur frontal gauche, le gyrus angulaire gauche (AG) et le gyrus frontal inférieur (partie orbitale) sur l'hémisphère droit. Cette découverte pourrait être en partie conforme à la théorie du double-hub, qui propose que les ATL bilatéralement et le TPJ agissent comme des hubs sémantiques. Bien que nous n'ayons pas trouvé d'activation significative dans les ATL pendant la condition taxonomique et dans le TPJ pendant la condition thématique, nous avons cependant constaté que dans la condition taxonomique parmi les sept clusters significativement activés, l'activation dans le gyrus frontal supérieur gauche était significativement corrélée avec la performance dans la condition taxonomique pour les deux groupes d'âge. L'activation dans le gyrus temporal moyen droit était également corrélée à l'amélioration des performances, mais cela n'était pas significatif dans le groupe plus âgé. En ce qui concerne la condition thématique, par contraste avec condition de référence, dix groupes distincts ont été activés, y compris la jonction temporo-pariétale (TPJ), alors que les ATL n'ont pas été activés de manière robuste pendant la condition thématique. Plus précisément, les régions activées comprenaient bilatéralement le gyrus angulaire, le gyrus temporal moyen, le gyrus frontal inférieur (partie triangulaire) et le gyrus frontal moyen. Nous visons à poursuivre des analyses supplémentaires pour explorer la relation entre les exigences de la tâche, le type de relation sémantique et la réorganisation neurofonctionnelle liée à l'âge. Cependant, ces résultats relatifs à la préservation avec l'âge des capacités à traiter les différentes relations sémantiques de mots sont associés à un certain nombre de réorganisations neurofonctionnelles. Celles-ci peuvent être spécifiques au traitement de différentes relations sémantiques et de différentes demandes de tâches. Il reste à déterminer si cette réorganisation est induite par les changements structurels du cerveau avec l'âge, ou par l'utilisation accrue de telles relations sémantiques tout au long de la trajectoire de la vie. / Language overall is well preserved in aging (Meyer & Federmeier, 2010) whereas semantic memory may even improve (Kavé, Samuel-Enoch, & Adiv, 2009; Prinz, Bucher, & Marder, 2004; Salthouse, 2009; Verhaegen & Poncelet, 2013; Wingfield & Grossman, 2006), despite numerous neurophysiological changes taking place in the brain (Grady, Springer, Hongwanishkul, McIntosh, & Winocur, 2006; Kemper & Anagnopoulos, 1989; Wingfield & Grossman, 2006). The present study focuses on the preservation of semantic memory in aging, the ‘cognitive act of accessing stored knowledge about the world’ (Binder, Desai, Graves, & Conant, 2009) by means of a semantic judgment task manipulating semantic control with two demand levels (low and high) and two types of semantic relations (taxonomic-thematic). We used a novel task that varied task demands (low versus high) in 39 younger and 39 older adults. More specifically, the aims of this study was 1) to identify whether aging affects the brain activity subserving semantic memory in accordance with the CRUNCH predictions, through a semantic judgment task with two levels of demands (low and high). 2) To bridge the gap in the literature on the existence and evolution of semantic hubs in aging, in light of the dual and single-hub theories, by evaluating the effect of aging on the role of the Anterior Temporal Lobes (ATLs) and the Temporo-parietal junction (TPJ) as neural representations of the semantic hubs responsible for taxonomic and thematic processing, respectively. A submission by registered report was opted for this research project. Our participants, younger and older adults, were overall matched in regards to level of education and as shown in questionnaires assessing engagement in cognitively stimulating activities, MoCA and WAIS-III tests. The behavioral results confirmed that the task was successful in manipulating task difficulty, with error rates and RTs increasing with increasing task demands, namely in the high-demand condition. We found that engaging in cognitively stimulating activities impacted positively on both baseline RTs and accuracy and that higher scores on the WAIS-III and the PPTT tests were positively correlated with accuracy in older adults. There was no statistical difference in accuracy between younger and older participants regardless of the condition, so there was no age effect in accuracy. In terms of RTs, there was a statistically significant difference between younger and older participants for both the task and the baseline conditions, with older adults being slower to respond in general. RTs increased the more the participant’s age increased, which is in line with findings in the literature. As such, the semantic memory task was successful in a) manipulating task difficulty across two levels of demands and b) demonstrating age-invariant behavioural performance for the older group, as requires to test the CRUNCH model (Fabiani, 2012; Schneider-Garces et al., 2010). For objective no 1, the crucial test of CRUNCH model, the fMRI age group by task demand interaction was not found. We did not find statistically significant interaction neither between task demands and age group for RTs or accuracy, nor in regards to brain activation. At the neural level, independently of age, the semantic similarity judgment task activated a large network including bilateral inferior frontal, parietal, supplementary motor, temporal and occipital brain regions, which correspond overall with the semantic network, as suggested in the literature. Region of interest analyses demonstrated task demand effect in these regions, most notably in the left and right inferior frontal gyrus, the left posterior middle temporal gyrus, the posterior inferior temporal gyrus and the pre-frontal gyrus, regions which are typically associated with semantic control requirements. We did not find any significant interactions between task demands and activation in the regions of interest either. Several possible reasons may justify the lack of findings as predicted by the CRUNCH hypothesis. For objective no 2 in regards to the semantic relation effect, the contrast of the taxonomic with the thematic condition directly did not produce any robust activation at a corrected threshold. The taxonomic condition yielded interesting results when contrasted with the baseline one. Seven distinct clusters in the fronto-temporo-parietal cortex were activated across the two hemispheres, including the anterior temporal lobes (ATLs) and the left temporo-parietal junction (TPJ). Additionally, activation was significant in the left frontal syperior gyrus, the left angular gyrus (AG) and the inferior frontal gyrus (orbital part) on the right hemisphere. This finding could be partly in line with the dual-hub theory, that proposes that the ATLs bilaterally and the TPJ act as semantic hubs. Though we did not find the expected double dissociation e.g., significant activation in the ATLs during the taxonomic condition only and in the TPJ during the thematic condition only, we found however that in the taxonomic condition among the seven significantly activated clusters, activation in the left superior frontal gyrus was significantly correlated with performance in both age groups. Activation in the right middle temporal gyrus was also correlated with improved performance, but this was not significant in the older group. During the thematic condition, when contrasted with baseline, ten distinct clusters were activated, including the temporo-parietal junction (TPJ), whereas the ATLs were not robustly activated during the thematic condition. We aim to pursue additional analyses to explore the relation between task demands, type of semantic relation and age-related neurofunctional reorganization. However, these results in relation to the preservation with age of the abiliites to process the different semantic word relations is associated with a number of neurofunctional reorganizations. These can be specific to the processing of different semantic relations and different task demands. Whether this reorganization is induced by the structural changes in the brain with age, or by the enhanced use of such semantic relations along the trajectory of life is still under exploration.

Un nombre croissant de travaux chez l’animal et chez l’homme suggèrent que les différentes structures composant le lobe temporal interne (LTI) contribuent de manière différentielle à la mémoire déclarative. Chez l’homme, deux réseaux neuraux impliquant le LTI sont décrits : un réseau mésiotemporal antérieur, constitué de structures pour lesquelles les études chez les patients cérébro-lésés indiquent qu’elles contribueraient à la mémoire décontextualisée (mémoire des objets et mémoire sémantique ou mémoire du « quoi ») ; un réseau mésiotemporal postérieur, constitué d’autres structures pour lesquelles ces études suggèrent plutôt une implication dans la mémoire contextualisée (mémoire spatiale, épisodique ou mémoire du «où » et du « quand»). Dans la Maladie d’Alzheimer (MA), les dégénérescences neurofibrillaires, dont la distribution topographique est corrélée à la nature des déficits cognitifs, se développent initialement dans les cortex sous-hippocampiques - transentorhinal et entorhinal - qui sont des composants du réseau mésiotemporal antérieur, avant de s’étendre à l’hippocampe. Les éventuels déficits cognitifs en relation avec l’atteinte de cette région ne sont pas clairement identifiés dans la MA. Les travaux présentés dans ce mémoire sont centrés sur l’étude des cortex sous-hippocampiques avec les méthodes de la neuropsychologie et la neuroimagerie. Ils suggèrent que la MA aux stades les plus précoces pourrait représenter un « modèle » d’étude privilégié des systèmes mnésiques auxquels contribue le LTI. Ces résultats sont en faveur de l’utilité de l’évaluation de la mémoire décontextualisée dans le diagnostic de la MA débutante. / There is increasing evidence from experiments in rodents and non-human primates, as well as from human studies, to suggest that the different structures within the medial temporal lobe (MTL) differentially contribute to declarative memory. In the human brain, two neural networks implicating MTL structures have been described: an anterior MTL network that includes brain areas that contribute to context-free memory (object memory and semantic memory or memory for « what ») and a posterior MTL network that contributes to context-rich memory (spatial memory, episodic memory or memory for “where” and “when”). In Alzheimer’s disease (AD), neurofibrillary tangles (NFT), associated with cognitive signs, initially appear in the sub-hippocampal (transentorhinal and entorhinal) cortex, which are part of the anterior MTL network, before reaching the hippocampus. Potential cognitive deficits related to the dysfunction of this brain area in AD are not clearly identified. In the presented studies, the emphasis is placed on the investigation of sub-hippocampal corteces using a neuropsychological approach and neuroimaging techniques. Our findings suggest that the very earliest stages of AD could represent a “model” leading to a better understanding of memory systems that involve the MTL. They also provide evidence that evaluating context-free memory may be useful in the diagnosis of early AD.

[pt] Diversos estudos apontam o efeito do nível de escolaridade parental no desenvolvimento das funções cognitivas, em especial a linguagem e as funções executivas. Evidenciam a importância da interação entre o cuidador e a criança, a qualidade da estimulação e a promoção de experiências de desenvolvimento, propiciadas a criança, como fundamentais para o desenvolvimento das funções executivas. Há poucos estudos desse efeito no desenvolvimento de crianças brasileiras. O objetivo da dissertação foi investigar o efeito do nível de escolaridade dos pais, separadamente, no desempenho em tarefas de memória de longo prazo, memória de trabalho, controle inibitório e flexibilidade cognitiva de crianças e adolescentes com baixo nível socioeconômico na cidade do Rio de Janeiro. Participaram do estudo 352 crianças entre 7 a 15 anos de escolas privadas com perfil de baixo nível socioeconômico na cidade do Rio de Janeiro. Os instrumentos utilizados foram a Figura Complexa de Rey, a Aprendizagem auditivo verbal de Rey, o paradigma de Stroop e as tarefas de Fluência Verbal fonêmica e semântica. Os resultados mostraram efeitos para a escolaridade de ambos os pais. Resultados sistemáticos aconteceram na fluência verbal, na faixa de 9-10 anos. Não foram encontrados efeitos significativos em controle inibitório e memória de trabalho. O efeito da escolaridade parental apareceu de forma sistemática em funções executivas, mas não em outras funções, em uma amostra homogênea, o que levanta a ideia de que outros fatores como a renda e a cultura, se somam ao efeito ambiental no desenvolvimento cognitivo. / [en] Several studies demonstrated the effect of parents educational level in the development of cognitive functions, especially language and executive functions. Highlight the importance of interaction between the caregiver and the child, the quality of stimulation and promotion of development experiences afforded the child, as fundamental for the development of executive functions. There are few studies of this effect in the development of Brazilian children. The objective of the study is to analyze the effect of the education level of parents, separately, in the cognitive performance of long-term memory, working memory, inhibitory control and cognitive flexibility in children and adolescents living at Rio de Janeiro with low socioeconomic status. The study included 352 children between 7-15 years of private schools with low socioeconomic profile students of city of Rio de Janeiro. The instruments used were the Rey–Osterrieth Complex Figure Test, the Rey Auditory Verbal Learning Test, the Stroop test (Victoria Version) and Verbal Fluency phonemic and semantic. The results showed effects on education of both parents. Systematic results happened in verbal fluency, in the 9-10 year group. There were no significant effects on inhibitory control and working memory. The effect of parental education appeared systematically in executive functions, but not in other functions, raises the idea that other factors such as income and culture add to the environmental effect on cognitive development.