Neurocognitive factors underpinning individual and developmental differences in visual short-term memory capacity

Abstract: Although the hippocampus had been traditionally thought to be exclusively involved in long- term memory functions, recent studies raised controversial explanations why hippocampal activity emerged during short-term memory tasks. The aim of the present thesis was to investigate the following questions: (1) whether neural activity in the hippocampus emerges within the individual VSTM capacity limits, and (2) whether neural activity in the hippocampus and PPC differentially explain individual and developmental differences in VSTM capacity. Participants of three age groups (27 children, 19 adolescents, 21 adults) completed a delayed match-to-sample task while being scanned. The results provide evidence for a hippocampus’ contribution to VSTM capacity, which can be dissociated from neural activity in the PPC. Together, the findings provide new indications that individual and developmental differences in VSTM capacity can be explained by memory and attention processing limitations within an integrated neural network including the hippocampus and the PPC. Zusammenfassung: Traditionell wird der Hippocampus mit dem Langzeitgedächtnis in Verbindung gebracht, wobei dessen Beteiligung an Funktionen des visuellen Kurzzeitgedächtnisses (VSTM) höchst umstritten ist. Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es die folgenden Fragen zu untersuchen: (1) ob neuronale Aktivität im Hippocampus unterhalb der VSTM-Kapazitätsgrenze auftritt, und (2) ob neuronale Aktivität im Hippocampus und PPC in unterschiedlicher Weise individuelle und entwicklungsbedingte Kapazitätsunterschiede vorhersagen. Hierzu wurde mittels funktioneller Magnetresonanz-Tomographie die Hirnaktivität von 27 Kindern, 19 Jugendlichen, und 21 Erwachsenen gemessen, während dem diese sich mit einer visuell-räumlichen VSTM-Aufgabe beschäftigten. Die Ergebnisse zeigen dass hippocampale Aktivität eindeutig VSTM-Prozessen zuzuordnen ist und sich von neuronaler Aktivität im PPC abgrenzen lässt. Zusammenfassend kann man festhalten, dass individuelle und entwicklungsbedingte Unterschiede in der VSTM-Kapazität von unterschiedliche neuro-kognitiven Faktoren erklärt werden, namentlich durch gedächtnisbezogenen Funktionen im Hippocampus und aufmerksamkeitsbezogenen Funktionen im PPC