Over the past decades, there has been a growing debate about the role of the posterior parietal cortex (PPC) in working memory processes. The frequent increase in activity in this region together with the prefrontal cortex during the performance of working memory tasks has raised the issue of its contribution to working memory function. This thesis focused on two specific prefrontal and posterior parietal regions that are almost invariably co-activated during the performance of working memory tasks, namely the horizontal segment of the intraparietal sulcus (IPS) and the mid-dorsolateral prefrontal cortex (MDLFC). The main aim of the present set of studies was to identify the role of the horizontal segment of the IPS region in working memory processes and to dissociate its contribution from that of the MDLFC. Whereas the contribution of the PPC to working memory has been attributed typically to storage and retrieval processes, the research reported in this thesis tested, for the first time, the hypothesis that this region is centrally involved in the manipulation of information in working memory. Additionally, it was hypothesized that the MDLFC was only secondarily involved in the manipulation of information in working memory due to its specific role in the monitoring of that information. The present thesis is composed of two event-related functional magnetic resonance imaging studies that have used manipulation (experimental task 1), monitoring (experimental task 2), and recognition control tasks to dissociate the contribution of the PPC from that of the prefrontal cortex in the manipulation and monitoring of information in working memory, respectively. Visual non-verbal (Study 1) and verbal stimuli (Study 2) were used to examine the generalization of the role of the PPC in the manipulation of items of information from different domains. In the first study, the use of a subtraction paradigm allowed the direct comparison of the signal related to the performance of the two experimental tasks. In the manipulation minus monitoring comparison, increased activity was observed in the horizontal segment of the IPS but no significant increase in activity was observed in the MDLFC. The reverse pattern of results was obtained in the monitoring minus manipulation comparison, that is, increased activity was observed in the MDLFC and no significant activity was observed in the horizontal segment of the IPS. The dissociable pattern of activity in these two brain regions was consistent with the proposed role of the PPC and prefrontal cortex in the manipulation and monitoring of information in working memory, respectively. The second study used a parametric design to examine the differential modulation of activity in the PPC and prefrontal cortex with increasing manipulation and monitoring demands. The results showed a significant increase in activity in the MDLFC and in the PPC with an increase in the number of words to be manipulated. In contrast, there was a significant increase in activity in the prefrontal cortex, but not in the PPC, with an increase in the number of words to be monitored. Because manipulation in working memory requires monitoring but monitoring does not necessitate manipulation, these findings are in accordance with the suggested role of the PPC and prefrontal cortex in the manipulation and monitoring of information in working memory, respectively. Taken together, the results of the present set of studies demonstrated a central role for the horizontal segment of the IPS in the manipulation of information in working memory dissociable from that of the MDLFC in the monitoring of information. This role in manipulation processes applies to both verbal and non-verbal stimuli. The present thesis therefore demonstrated, for the first time, the primary role of the PPC in the manipulation of information in working memory. / Au cours des dernières décennies, le rôle du cortex pariétal postérieur (CPP) dans les processus de mémoire de travail a été largement débattu. Le fait que cette région soit impliquée en tandem avec le cortex préfrontal (CP) durant la performance de tâches de mémoire de travail a soulevé un questionnement concernant la spécificité de son rôle. La présente thèse porte sur deux régions préfrontale et pariétale, qui sont presque invariablement actives de façon simultanée lors de la performance de tâches de mémoire de travail, soit le cortex du segment horizontal du sillon intrapariétal (SIP) et le cortex préfrontal méso-dorsolatéral (CPMD). Le but principal des présentes études était de déterminer le rôle du SIP dans les processus de mémoire du travail et de dissocier sa contribution de celle du CPMD. Alors que la contribution du CPP aux tâches de mémoire de travail est souvent attribuée aux processus d'encodage et de récupération, la présente thèse teste l'hypothèse stipulant que cette région est directement impliquée dans la manipulation de l'information. De plus, l'hypothèse testée concernant le CPMD stipule que l'implication de cette région dans la manipulation de l'information est secondaire à son rôle dans le contrôle continu (« monitoring ») de cette information. La présente thèse est composée de deux études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Pour ces études, des tâches de manipulation (tâche expérimentale 1), de monitoring (tâche expérimentale 2), et de reconnaissance (tâche contrôle) ont été utilisées afin de dissocier la contribution du CPP de celle du CP dans les processus de mémoire de travail. Des stimuli visuels non-verbaux (étude 1) et verbaux (étude 2) ont été utilisés pour examiner la généralisation du rôle du CPP dans la manipulation de l'information de différents domaines. Pour la première étude, l'utilisation d'un paradigme de soustraction a permis la comparaison du signal relié à la performance des deux tâches expérimentales. Une augmentation de l'activité a été observée au niveau du SIP suite à la soustraction du signal relié à la tâche de monitoring à celui relié à la tâche de manipulation de l'information. Aucune augmentation d'activité significative n'a été observée au niveau du CPMD pour cette comparaison. Pour la comparaison inverse, une augmentation de l'activité a été observée au niveau du CPMD et aucune augmentation significative de l'activité n'a été observée au niveau du SIP. La dissociation fonctionnelle de ces deux régions est en accord avec les rôles suggérés du CPP et du CP dans la manipulation et le monitoring de l'information, respectivement. Pour la deuxième étude, un modèle paramétrique a permis d'examiner la modulation de l'activité au niveau du CPP et du CP avec une augmentation des demandes de manipulation et de monitoring de l'information. Les résultats démontrent une augmentation significative de l'activité au niveau du CPMD et du CPP avec une augmentation du nombre de mots à manipuler. À l'opposé, nos résultats ont montré une augmentation significative de l'activité au niveau du CP, et non au niveau du CPP, avec une augmentation du nombre de mots à contrôler de façon continue. Puisque la manipulation en mémoire de travail requiert le monitoring de l'information, mais que le monitoring ne requiert pas la manipulation de cette information, ces résultats sont en accord avec les rôles respectifs suggérés du CPP et du CP dans les processus de mémoire de travail. Ces études démontrent un rôle du SIP dans la manipulation de l'information en mémoire du travail. Ce rôle est dissociable de la contribution du CPMD dans le monitoring de l'information. Il s'agit donc de la première démonstration du rôle central du CPP dans la manipulation de l'information en mémoire de travail.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.96734 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Champod, Anne Sophie |
| Contributors | Michalakis Petrides (Supervisor) |
| 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 | English |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Psychology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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