1. Refining understanding of working memory buffers through the construct of binding: Evidence from a single case informs theory and clinical practise
- Author
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Jonin, Pierre-Yves, Calia, Clara, Muratot, Sophie, Belliard, Serge, Duché, Quentin, Barbeau, Emmanuel J, Parra, Mario A., Service de Neurologie [CHU Rennes], CHU Pontchaillou [Rennes], Centre de recherche cerveau et cognition (CERCO), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU 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 de Toulouse (UT)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU 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), Vision, Action et Gestion d'informations en Santé (VisAGeS), 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 de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), 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 Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), 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), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Psychology [Edinburgh], Heriot-Watt University [Edinburgh] (HWU), Facultad de Psicologia [Barranquilla], Universidad Autonoma del Caribe [Barranquilla], This work has received funding from the European Research Council under the European Union's Seventh's Framework Program (FP/2007-2013) / ERC Grant Agreement n.323711 (M4 Project). CC and MAP were supported by the Alzheimer's Society Grant AS-SF-14-008., European Project: 323711,EC:FP7:ERC,ERC-2012-ADG_20120411,M4(2013), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU 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-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU 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), Jonin, Pierre-Yves, Memory Mechanisms in Man and Machine - M4 - - EC:FP7:ERC2013-05-01 - 2018-04-30 - 323711 - VALID, 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), 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)-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)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Service de Neurologie [CHU Pontchaillou], Centre de recherche cerveau et cognition ( CERCO ), Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Vision, Action et Gestion d'informations en Santé ( VisAGeS ), 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 de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -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 ) -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 Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -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 Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -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 Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Heriot-Watt University [Edinburgh] ( HWU ), European Project : 323711,EC:FP7:ERC,ERC-2012-ADG_20120411,M4 ( 2013 ), SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-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 Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, and Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
- Subjects
Adult ,Male ,binding ,episodic buffer ,BF ,Neuropsychological Tests ,Alzheimer's disease ,Hippocampus ,Magnetic Resonance Imaging ,Article ,working memory ,Memory, Short-Term ,amnesia ,[ SDV.NEU ] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC] ,Humans ,[SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC] ,[SDV.NEU] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC] ,Atrophy ,Alzheimer disease ,Alzheimer's disease *Manuscript-with changes highlighted - Abstract
International audience; Binding operations carried out in working memory enable the integration of information from different sources during online performance. While available evidence suggests that working memory may involve distinct binding functions, whether or not they all involve the episodic buffer as a cognitive substrate remains unclear. Similarly, knowledge about the neural underpinnings of working memory buffers is limited, more specifically regarding the involvement of medial temporal lobe structures. In the present study, we report on the case of patient KA, with developmental amnesia and selective damage to the whole hippocampal system. We found that KA was unable to hold shape-colours associations (relational binding) in working memory. In contrast, he could hold integrated coloured shapes (conjunctive binding) in two different tasks. Otherwise, and as expected, KA was impaired on three relational memory tasks thought to depend on the hippocampus that are widely used in the early detection of Alzheimer's disease. Our results emphasize a dissociation between two binding processes within working memory, suggesting that the visuo-spatial sketchpad could support conjunctive binding, and may rely upon a large cortical network including sub-hippocampal structures. By contrast, we found evidence for a selective impairment of relational binding in working memory when the hippocampal system is compromised, suggesting that the long-term memory deficit observed in amnesic patients may be related to impaired short-term relational binding at encoding. Finally, these findings may inform research on the early detection of Alzheimer's disease as the preservation of conjunctive binding in KA is in sharp contrast with the impaired performance demonstrated very early in this disease.
- Published
- 2019