Spécialisation fonctionnelle du lobe temporal interne et de l'hippocampe : approche représentationnelle

Functional specialisation of the medial temporal lobe and hippocampus : the representational approach

• Auteur / Autrice : Jeremy Gardette
• Direction : Pascal Hot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives, psychologie et neurocognition
• Date : Soutenance le 19/01/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de psychologie et neurocognition (Grenoble ; Chambery ; 1996?-....)
• Jury : Président / Présidente : Christopher Moulin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Barbeau, Morgan Barense
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Bastin, Francis Eustache

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perception visuelle

Lobe temporal

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Lobe temporal médian

Mémoire

Représentation

IRMf

Perception visuelle

Medial temporal lobe

Memory

Representation

Fmri

Visual perception

Résumé

Le lobe temporal médian (MTL) est un ensemble de structures interconnectées situé sur la face médiale du lobe temporal, dont font partie l’hippocampe et le cortex perirhinal. De nombreux résultats ont remis en cause la vision proposant que ces régions constituent un module exclusivement dédié à la mémoire déclarative. Des modèles différents ont ainsi émergé, construits autour de la notion de représentation. De plus, une approche nommée représentationnelle-hiérarchique (RH) propose de décomposer les processus cognitifs en représentations et opérations. D’après ce modèle, la représentation est le facteur déterminant l’engagement d’une structure donnée du MTL dans un processus cognitif, indépendamment de l’opération. Le but de cette thèse était de tester les prédictions du modèle RH ; et d’explorer comment ses principes d’organisation fonctionnelle interagissent avec (1) l’axe long de l’hippocampe, et (2) la latéralisation hémisphérique.Nous avons d’abord exploré, dans deux études comportementales (N=66 et N=76), la façon dont le processus de remémoration peut être décomposé en une représentation et une opération au moyen d’un paradigme de reconstruction d’images à partir d’indices partiels. Nos résultats ont montré qu’il est possible d’isoler le pattern-completion de scènes et d’objets, mais que d’autres mécanismes cognitifs peuvent être confondus selon les instructions utilisées. Dans une étude en IRMf (N=51), nous avons ensuite répliqué le résultat montrant que l’hippocampe est spécifiquement engagé dans le pattern-completion de scènes, tandis que le cortex perirhinal était plus recruté par le traitement des objets. Nous avons également généralisé ce résultat à d’autres opérations (i.e., discrimination visuelle et familiarité), soutenant ainsi l’approche RH du MTL : l’engagement préférentiel de l’hippocampe et du cortex perirhinal pour les représentations de scènes et d’objets décontextualisés, respectivement, est indépendant de l’opération. De plus, nos résultats ont révélé que la spécialisation de l’hippocampe n’était pas équivalente entre ses segments postérieur et antérieur, ce qui soutient plutôt une spécialisation de l’axe long de l’hippocampe selon la résolution de la représentation traitée. Cela constitue une extension des principes du modèle RH au sein de l’hippocampe. Nous avons enfin cherché à déterminer si la spécialisation représentationnelle opérationnalisée via la manipulation de facteurs perceptifs présente une latéralisation hémisphérique. Pour cela, nous avons testé dans une tâche de discrimination visuelle des patients ayant bénéficié d’une chirurgie du MTL gauche ou droit dans le cadre d’une épilepsie pharmaco-résistante. Nous avons observé des déficits dépendant de la complexité perceptive du matériel en cas de lésion du MTL droit mais pas du MTL gauche. Dans l’ensemble, nos résultats sont en faveur de l’approche RH du MTL ; ils soulignent également la diversité des éléments qui caractérisent une représentation donnée, ouvrant ainsi des pistes pour de futures recherches.

The medial temporal lobe (MTL) is a set of interconnected structures located on the medial face of the temporal lobe, which include the hippocampus and perirhinal cortex. Numerous results have challenged the view that these regions constitute a module exclusively dedicated to declarative memory. A different type of models thus emerged, built around the notion of representation. Further, an approach termed representational-hierarchical (RH) proposes to decompose cognitive processes into representations and operations. In this view, the representation is the key factor determining the engagement of a given MTL region in a cognitive process, independently of the operation. The present thesis aimed to assess the predictions of the RH model, and to investigate how its principles of functional organisation interact with (1) the long-axis of the hippocampus, and (2) hemispheric lateralisation.We first investigated, in two behavioural studies (N=66 and N=76), how the process of recollection can be broken down into a representation and an operation, using a partial-cue image reconstruction paradigm. Our results showed that it is possible to isolate pattern-completion of scenes and objects, but that additional cognitive mechanisms can be confounded depending on task instructions. In a subsequent fMRI study (N=51), we replicated the previously-reported result that the hippocampus is specifically engaged in pattern-completion of scenes; whereas the perirhinal cortex was more recruited by object processing. We also extended it to additional operations (i.e., visual-discrimination and familiarity-based memory), thereby supporting the RH view of the MTL: the preferential engagement of the hippocampus and perirhinal cortex in scene and single object representations, respectively, is independent of the operation. In addition, our results revealed that the specialisation of the hippocampus was not equivalent in its posterior and anterior segments, which rather supports a specialisation of the hippocampus long-axis depending on the resolution of the representation processed. This constitutes an extension of the RH principles within the hippocampus. Finally, we assessed the hemispheric lateralisation of representational specialisation as operationalised through perceptual manipulations. To this end, we tested patients who underwent left or right MTL surgery for drug-resistant epilepsy in a visual-discrimination task. Perceptual-complexity dependant impairments were found in case of right, but not left, MTL damage. Taken together, our findings are in favour of the RH view of the MTL; they also highlight the diversity of features that characterise a given representation, thereby opening new questions for future research.