Several clinical populations (e.g. Schizophrenia, Alzheimer's disease, frontal lobe damage, and healthy aging with memory decline) display memory deficits which may be related to a failure to engage efficient memory encoding strategies. However, these groups often show improved memory performance when cued towards the use of efficient encoding strategies, suggesting the deficits are related to self-initiating elaborative encoding processes. At present, little is know about the neural correlates of self-initiating elaborative encoding strategies in episodic memory. The purpose of this thesis was to better understand the process of initiating elaborative encoding strategies. We hypothesized that the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) was involved in self-initiating elaborative encoding strategies. Experiment 1 was an fMRI study in which we presented conditions in which participants were either cued to use an efficient encoding strategy (semantic analysis) or were not cued to do so (a self-initiated condition), while presenting stimuli with variable semantic relatedness. We observed activity in the left DLPFC and bilateral supramarginal gyrus in response to semantic relatedness in the non-semantic (self-initiated) encoding condition. In experiment 2, we attempted to confirm the role of the left DLPFC in self-initiating elaborative encoding using transcranial magnetic stimulation (TMS), a method in which we can transiently disrupt neural activity in a limited cortical area. We performed stimulation of the left DLPFC and a control site (the vertex) during a memory encoding task. We observed a significant correlation in a subsequent cued recall task (a measure of encoding success) between the effects of TMS during encoding and participant's use of memory strategies during encoding only in the condition in which self-initiated elaborative encoding was beneficial to memory performance. This suggests a causative role for the DLPFC in self-initiating elaborative encoding. Experiment 3 was a concurrent TMS-fMRI study. Participants performed an encoding task (similar to the self-initiated condition in experiment 1) while we measured brain activity using fMRI. TMS stimulation was presented for 300ms on ¾ of trials. The onset of stimulation was varied, starting at 200ms, 600ms, or 1000ms after stimulus onset. We observed time-specific changes in neural activity in response to TMS stimulation, suggesting that concurrent TMS-fMRI can be used to measure time-varying interactions between the DLPFC and distal brain regions These three experiment provide evidence o f the role of the left DLPFC in self-initiating elaborative encoding strategies, and the utility of TMS and fMRI (separately or combined) as research techniques to address these techniques. These studies also demonstrate the utility of our selected paradigms to directly address the issue of self-initiating elaborative encoding (rather than correlating activity to specific encoding strategies). / Plusieurs populations cliniques (ex. schizophrénie, maladie d'Alzheimer, lésions du lobe frontal, vieillissement normal avec déclin de mémoire) démontrent des déficits de mémoire qui peuvent être reliés à une incapacité d'initier des stratégies efficaces d'encodage de mémoire. Cependant, ces groupes démontrent souvent une amélioration de leur performance lorsqu'on les aide à choisir une stratégie d'encodage efficace, suggérant que les déficits seraient reliés à l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées. A ce jour, nous savons très peu de choses à propos des corrélats neuronaux de l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées. Le but de cette thèse est de mieux comprendre les processus de l'initiation de stratégies d'encodage élaborées. Nous émettons l'hypothèse que le cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) est impliqué dans l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées. L'expérience 1 consiste en une étude d'IRMf dans laquelle nous avons présenté des conditions dans lesquelles les participants étaient guidés à utiliser une stratégie d'encodage efficace (analyse sémantique) ou non guidés d'utiliser cette stratégie (condition auto-initiée), en présentant des stimuli de relations sémantiques variées. Nous avons observé une activité dans le DLPFC gauche et le gyrus supramarginal bilatéral en réponse à la relation sémantique dans la condition d'encodage non-sémantique (auto-initiée). Dans l'expérience 2, nous avons tenté de confirmer le rôle du DLPFC gauche dans l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées en utilisant la stimulation magnétique transcrânienne (SMT), une méthode avec laquelle nous pouvons perturber l'activité neuronale de façon transitoire dans une aire corticale limitée. Nous avons performé une stimulation du DLPFC gauche et d'un site contrôle (le vertex) durant une tâche d'encodage de mémoire. Nous avons observé une corrélation significative dans la tâche de reconnaissance subséquente (une mesure de la réussite de l'encodage) entre les effets de la SMT durant l'encodage et l'utilisation de stratégies de mémoire du participant pendant l'encodage seulement dans la condition où l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées était bénéfique pour la performance de mémoire. Ceci suggère un rôle causal du DLPFC dans l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées. L'expérience 3 était une étude simultanée de SMT-IRMf. Les participants devaient faire une tâche d'encodage (similaire à la condition auto-initiée de l'expérience 1) pendant que l'on mesurait l'activité du cerveau avec l'IRMf. Une SMT était faite pendant 300ms sur les trois-quarts des essais. Le début de la stimulation était varié, commençant à 200ms, 600ms ou 1000ms après le début du stimulus. Nous avons observé des changements spécifiques au temps dans l'activité neuronale en réponse à la stimulation SMT, indiquant que l'utilisation simultanée de SMT-IRMf peut être utilisée pour mesurer l'interaction en fonction du temps entre le DLPFC et les régions distales du cerveau. Ces trois expériences apportent des évidences du rôle du DLPFC gauche dans l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées et l'utilité de la SMT et de l'IRMf (séparément ou combinées) comme techniques de recherche pour étudier ces processus. Ces études démontrent aussi l'utilité de nos paradigmes pour étudier directement l'utilisation spontanée de stratégies d'encodage élaborées (au lieu de corréler l'activité à des stratégies d'encodage spécifique).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114200 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Hawco, Colin Shaun |
| Contributors | Jorge Armony (Supervisor2), Martin Lepage (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Integrated Program in Neuroscience) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.0081 seconds