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Building memories on prior knowledge: behavioral and fMRI evidence of impairment in early Alzheimer’s disease

Authors :
Pierre-Yves Jonin
Emmanuel J. Barbeau
Elise Bannier
Serge Belliard
Christian Barillot
Quentin Duché
Jean-Christophe Ferré
Isabelle Corouge
Centre de recherche cerveau et cognition (CERCO)
Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Empenn
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Service de Neurologie [CHU Rennes]
CHU Pontchaillou [Rennes]
Département de Radiologie [CHU de Rennes]
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Barbeau, Emmanuel
Centre de recherche cerveau et cognition (CERCO UMR5549)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Neuroimagerie: méthodes et applications (EMPENN)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAL, IMAGE ET LANGAGE (IRISA-D6)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Université de Rennes (UR)
Bannier, Elise
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)
IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CentraleSupélec-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)
Source :
Neurobiology of Aging, Neurobiology of Aging, Elsevier, 2021, Neurobiology of Aging, Elsevier, 2022, 110, pp.1-12. ⟨10.1016/j.neurobiolaging.2021.10.013⟩, Neurobiology of Aging, 2022, 110, pp.1-12. ⟨10.1016/j.neurobiolaging.2021.10.013⟩, Neurobiology of Aging, 2021
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Impaired memory is a hallmark of prodromal Alzheimer’s Disease (AD). Prior knowledge associated with the memoranda has proved to have a powerful effect on memory in healthy subjects. Yet, barely nothing is known about its effect in early AD. We used functional MRI to ask whether prior knowledge enhanced memory encoding in early AD and whether the nature of prior knowledge mattered. Early AD patients and healthy controls underwent a task-based fMRI experiment, being scanned while learning face-scene associations. Famous faces carried Pre-Experimental Knowledge (PEK) while unknown faces repeatedly familiarized prior to learning carried Experimental Knowledge (EK). As expected, PEK increased subsequent memory in healthy elderly. However, patients did not benefit from PEK. Partly non-overlapping brain networks supported PEK vs. EK encoding in healthy controls. Patients displayed impaired activation in a right subhippocampal region where activity predicted successful associative memory formation of PEK stimuli. These findings call for a thorough consideration of how prior knowledge impacts learning and suggest a possible underestimation of the extent of associative memory impairment in early AD.HighlightsLearning is impaired in prodromal AD, but we currently ignore whether prior knowledge available at encoding promotes learning in AD as it does in healthy controls.Patients with AD failed to benefit from pre-experimental prior knowledge (famous faces) by comparison with experimental knowledge (unknown but familiarized faces).fMRI responses at study revealed distinct networks underlying associative encoding for both pre-experimental and experimental knowledge.A subsequent memory effect found in control subjects for associations carrying pre-experimental knowledge in the right subhippocampal structures, including the perirhinal cortex, was absent in patients.Pre-experimental knowledge-based associative encoding relies on brain regions specifically targeted by early tau pathology.Using unfamiliar materials to probe memory in early AD might underestimate learning impairment.

Details

Language :
English
ISSN :
01974580
Database :
OpenAIRE
Journal :
Neurobiology of Aging, Neurobiology of Aging, Elsevier, 2021, Neurobiology of Aging, Elsevier, 2022, 110, pp.1-12. ⟨10.1016/j.neurobiolaging.2021.10.013⟩, Neurobiology of Aging, 2022, 110, pp.1-12. ⟨10.1016/j.neurobiolaging.2021.10.013⟩, Neurobiology of Aging, 2021
Accession number :
edsair.doi.dedup.....f0dd5737779b4df59f96b49a4989e8b4
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2021.10.013⟩