Measuring and improving maintenance in working memory of young and old adults : behavioral and electrophysiological studies

Au cœur de la plupart de nos activités quotidiennes, la mémoire de travail est une fonction cognitive permettant de maintenir des informations à court terme tout en traitant d’autres informations (Atkinson & Shiffrin, 1968 ; Baddeley & Hitch, 1974). Différents modèles s’accordent sur le rôle central de l’attention dans la mémoire de travail, notamment via un mécanisme de maintienspécifique : le rafraîchissement attentionnel (Johnson, 1992). La présente thèse s’est intéressée à ce mécanisme encore assez mal connu chez des populations jeunes et âgées.La mémoire de travail de travail semble altérée dans le vieillissement et de récents travaux suggèrent que cette altération pourrait résulter d’un déficit du rafraîchissement attentionnel chez les adultes âgés (Hoareau, Lemaire, Portrat, & Plancher, 2016 ; Jarjat et al., 2018 ; Plancher, Boyer, Lemaire, & Portrat, 2017). Une mesure comportementale du rafraîchissement a été utilisée pour tester l’hypothèse du ralentissement du rafraîchissement attentionnel dans le vieillissement. Cependant, nos résultats suggèrent plutôt que les adultes âgés auraient des difficultés à initier un mécanisme de rafraîchissement, confortant l’hypothèse d’une altération (mais pas nécessairement un ralentissement) du rafraîchissement attentionnel dans le vieillissement.Afin de développer un moyen d’améliorer le rafraîchissement attentionnel des adultes jeunes et âgés, nous nous sommes ensuite tournées vers la théorie de l’attention dynamique (Jones, 1976 ; Jones & Boltz, 1989 ; Large & Jones, 1999). Issue des travaux sur la cognition musicale, la théorie de l’attention dynamique propose que la distribution des ressources attentionnelles puisse être guidée par une structure temporelle externe et régulière, résultant en une meilleure allocation des ressources attentionnelles et une amélioration des traitements perceptifs et cognitifs. Puisque le rafraîchissement est un mécanisme attentionnel, nous avons fait l’hypothèse que la présence de régularités temporelles durant le maintien en mémoire de travail pourrait le rendre plus efficace. Nos études révèlent que la présence d’un rythme auditif régulier durant la rétention d’informationsaméliore, en effet, le rafraîchissement attentionnel chez les adultes jeunes et certains les adultes âgés qui ont de bonnes capacités d’inhibition.Puisque le rafraîchissement attentionnel a été étudié jusqu’à maintenant par le biais de mesures comportementales indirectes, nous avons cherché à identifier une mesure plus directe de ce mécanisme via une mesure électrophysiologique du rafraîchissement. Les mesures électroencéphalographiques effectuées durant le maintien en mémoire de travail suggèrent que les oscillations neurales, particulièrement dans les bandes de fréquence bêta, sont impliquées dans lerafraîchissement attentionnel.Nos résultats confortent l’intérêt d’utiliser des techniques interventionnelles musicales et/ou rythmiques pour pallier les altérations de la mémoire de travail. Les travaux de cette thèse offrent de nouvelles perspectives pour (1) l’étude de l’altération du maintien en mémoire de travail dans le vieillissement et (2) l’effet bénéfique de la présence d’une structure temporelle régulière sur les oscillations neurales durant le maintien en mémoire de travail. À plus long-terme, l’utilisation del’électroencéphalographie devrait permettre de mieux comprendre l’impact de ces interventions sur le fonctionnement de la mémoire de travail.Working memory is at the core of most of our daily-life activities. This cognitive function allows maintaining information at short-term while processing other information (Atkinson & Shiffrin, 1968 ; Baddeley & Hitch, 1974). Several models have agreed on the central role of attention in working memory, in particular via a specific maintenance mechanism: attentional refreshing (Johnson, 1992). The present PhD thesis investigated this mechanism, which is still not well known, in young and old adults.Working memory seem to be impaired in aging, and recent studies have suggested that this impairment could be due to a deficit of attentional refreshing in old adults (Hoareau et al., 2016 ; Jarjat et al., 2018 ; Plancher et al., 2017). A behavioral measure of refreshing was used to test the hypothesis of a slowing down of refreshing in aging. However, our results rather suggest an agerelated deficit in the initiation of attentional refreshing and are thus in line with the hypothesis of an impairment (but not necessarily a slowing) of attentional refreshing in aging.To develop a way to improve attentional refreshing in young and old adults, we focused on the dynamic attending theory (Jones, 1976 ; Jones & Boltz, 1989 ; Large & Jones, 1999). Based on music cognition research, the dynamic attending theory proposes that the distribution of attentional resources can be guided in the presence of an external and temporally regular structure, resulting in a better allocation of attentional resources and enhanced perceptual and cognitive processing. As refreshing is an attentional mechanism, we hypothesized that this mechanism might benefit from the presence of temporal regularities during maintenance in working memory. Our studies revealed that the presence of an auditory, temporally regular rhythm during retention benefits indeed attentional refreshing in young adults and some in old adults who have with greater inhibition capacities.As attentional refreshing has been investigated up to now only with indirect behavioral measures, we aimed for a more direct assessment of this mechanism by investigating electrophysiological measures of refreshing. Electroencephalographical recordings during maintenance in working memory suggested that neural oscillations, especially in the beta-bandfrequency range, are involved in attentional refreshing.Our findings strengthen the interest of musical and/or rhythmical intervention techniques aiming to overcome deficits in working memory. The research of this thesis offers new perspectives for studying (1) age-related impairments of maintenance in working memory in aging and (2) the beneficial effect of the presence of a temporally regular structure on neural oscillations duringmaintenance in working memory. In a long-term perspective, electrophysiology could be helpful provide a better understanding of the impact of these techniques on working memory functioning