Investigation of the role of medial frontal cortex during episodic encoding in young and older adults

In recent years, many studies have assessed the neural correlates of episodic memory encoding. A recent meta-analysis of these studies in young adults found that activation in a number of regions including the medial frontal cortex (mFC) was greater during encoding events later forgotten vs. remembered. It has been suggested that activation in this region reflects task-unrelated thoughts that are detrimental to one’s performance on episodic memory (EM) tasks. However, not all studies have reported that activation in mFC is detrimental to EM task performance. In a few studies that have used self-referential encoding tasks (e.g. pleasantness judgements), activation in mFC was greater for remembered vs. forgotten events. These studies suggest that mFC may be involved in self-referential evaluation of encoding stimuli which benefits later EM. Thus previous studies have provided conflicting evidence regarding the association between mFC activation at encoding and EM performance in young adults. Studies assessing age-related differences in activation during episodic encoding have reported age-related increases in activation in the mFC. Consistent with the young adult literature, two competing interpretations have been proposed: 1) this activation may reflect increased frequency of task-unrelated thoughts in older adults, or 2) that this activation reflects an increased tendency for older adults to process the encoding events in a self-referential manner. This thesis describes four studies investigating the role of mFC during episodic encoding in young and older adults. In study 1, I report that activation in left ventral mFC was highest during successful self-referential encoding, intermediate during unsuccessful encoding, and lowest during successful encoding using a non-self-referential (semantic) encoding task in young adults. It is suggested that in young adults, ventral mFC activation reflects self-referential processes that can either benefit encoding (if directed to the encoding stimuli) or be detrimental to it (if directed to task-unrelated thoughts). In study 2, I assessed age differences in the neural correlates of episodic encoding using a self-referential task. Activation in a network involving mFC was related to better memory performance in young, but not older adults. In study 3, I report that older adults exhibit less task-unrelated thoughts compared to young adults during episodic encoding, inconsistent with the possibility that age-related increases in mFC reflect an increase in task-unrelated thoughts. In study 4, I performed a meta-analysis of age-related differences in activation during episodic encoding. I found that older adults consistently over-activate a region of mFC during successful encoding that in young adults is involved in unsuccessful encoding. It is suggested that older adults over-activate a set of regions including mFC during episodic encoding because of an increase in evaluative and personal thoughts and feelings related to the encoding events themselves, which they do not label as task-unrelated, and which do not necessarily result in good performance in memory tasks.Récemment, plusieurs études ont examiné les corrélats neuronaux de l’encodage épisodique. Une méta-analyse de ces études chez les jeunes adultes a démontré que plusieurs régions du cerveau, incluant le cortex frontal médian (cFM), est plus activé lors d’évènements qui seront oubliés vs. ceux dont les participants se souviendront. Il est possible que l’activité dans cette région du cerveau est liée à la présence de pensées n’ayant pas rapport avec la tâche en cours (e.g. dérive attentionnelle). Par contre, d’autres études ayant utilisé des tâches d’encodage subjectives (e.g. juger si les mots sont plaisants) ont démontré que l’activité dans le cFM est plus élevée pour les mots dont les participants se sont souvenus vs. ceux qu’ils ont oubliés. Ces études suggèrent que le cFM est impliqué dans l’encodage subjectif. Ainsi, les études précédentes ont fourni des résultats contradictoires concernant l'association entre l'activation cFM lors de l’encodage et la performance des participants lors de tâches de mémoires. D’autres études examinant les différences aux corrélats neuronaux se produisant lors du vieillissement normal ont démontrées que l’activité dans le cFM est plus élevée chez les personnes âgées vs. les jeunes adultes. Deux interprétations de ce phénomène ont été suggérées : 1) l’activation plus élevée chez les personnes âgées peut refléter le fait que ces derniers ont plus de dérives attentionnelle, ou 2) l’activation plus élevée chez les personnes âgées peut refléter le fait que ces derniers portent attention à des détails plus subjectifs des évènements. Dans cette Thèse, je présente quatre études investiguant le rôle du cFM lors de l’encodage chez les jeunes adultes et les personnes âgées. Dans l’étude 1, j’ai trouvé que l’activité dans le cFM était plus élevé lors de l’encodage subjectif réussi, intermédiaire lors de l’encodage non-réussi (les mots oubliés), et à son plus bas niveau lors de l’encodage non-subjectif réussi. Je propose que le cFM est impliqué dans des procédés de référence personnels subjectifs (self-referential processing) qui peuvent soit bénéficier l’encodage (si ces procédés sont dirigés vers les mots) ou avoir un effet négatif sur l’encodage (si ces procédés sont impliqués dans la dérive attentionnelle). Dans l’étude 2, j’ai examiné les différences d’activité dans le cFM chez les personnes jeunes vs. âgées lors de l’encodage subjectif. J’ai trouvé qu’un niveau d’activité élevé dans le cFM bénéficie l’encodage de visages seulement chez les personnes jeunes, mais pas chez les personnes âgées. Dans l’étude 3, j’ai trouvé que les personnes âgées ont moins de dérives attentionnelle que les personnes jeunes lors de l’encodage. Dans l'étude 4, j'ai effectué une méta-analyse des différences d’activation lors de l’encodage chez les personnes jeunes vs. âgées. J'ai trouvé que le mFC a un niveau d’activation plus élevé pour l’encodage réussi vs. non-réussi chez les personnes âgées, mais un niveau d’activation plus élevé pour l’encodage non-réussi vs. réussi chez les jeunes adultes. Il est suggéré que les personnes âgées ont un niveau d’activation plus élevé dans le mFC vs. les jeunes adultes lors de l’encodage réussi parce que les personnes âgées encode ces évènements en ayant des pensés plus personnelles et subjectives vis-à-vis ceux-ci