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Consolidation of human memory : brain activations during the retrieval of word pairs 1 day and 1 month following learning measured with fMRI


Bosshardt Superina, Simone. Consolidation of human memory : brain activations during the retrieval of word pairs 1 day and 1 month following learning measured with fMRI. 2004, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Gedächtniskonsolidierung umfasst alle Prozesse, die zu einer Stabilisierung der gelernten Information im Langzeitgedächtnis führen. Der Hippocampus spielt dabei eine wichtige Rolle. Die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) ermöglicht es, Veränderungen in der Aktivierung bestimmter Hirnstrukturen während dem Erinnern konsolidierter Gedächtnisinhalte in gesunden Versuchsteilnehmern zu untersuchen. Wir verglichen die mit fMRT gemessenen Hirnaktivitäten während dem Erinnern gelernter Wortpaare nach verschiedenen Konsolidierungszeiten, d.h. nach 24 Stunden und nach einem Monat. Während dem Erinnern von 24 Stunden alter Information im Vergleich zum Erinnern von 10 Minuten alter Information fanden wir eine Zunahme der Aktivität im Bereich des linken Hippocampus, welche sich auch in einer verstärkten Korrelation zwischen Erinnerungsleistung und fMRT-Signal im Hippocampus zeigte. Nach einem Monat fanden wir wiederum eine Zunahme des Signals im Hippocampus sowie in neocorticalen Regionen, die für den Abruf von Wörtern von Bedeutung sind. Unsere Resultate zeigen, dass die fMRT kurzzeitige Veränderungen, die vermutlich mit den synaptischen Veränderungen des Konsolidierungsprozesses im Zusammenhang stehen, bereits nach 24 Stunden abbilden kann. Die Aktivitätszunahme nach einem Monat ist Evidenz für die ãmultiple trace theory", die besagt, dass Gedächtnisspuren während dem Konsolidierungsprozess proliferieren und so zu einer stabileren Repräsentation der Information im Netzwerk führen.

Memory consolidation refers to the processes that follow a learning experience and lead to a certain stabilization of the information in long-term memory. It has been shown that the hippocampus plays a major role in these processes. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) allows the investigation of brain areas that are associated with memory retrieval over time in healthy young participants. We compared cerebral activity during the retrieval of word pairs after two different consolidation periods, i.e. after 24 hours and after one month. The results revealed an enhanced left hippocampal activity during the retrieval after 24 hours versus 10 minutes. This increase was also expressed in an enhanced relationship between retrieval performance and the fMRI signal in bilateral hippocampal regions. After one month, we found again an increase in the retrieval-related fMRI signal in the hippocampal formation and retrieval-associated neocortical regions. In conclusion, our results reveal that fMRI is able to detect short-term changes that may be related to synaptic changes in the course of memory consolidation in time periods as short as 24 hours. The observed increase in hippocampal and neocortical areas after one month may be evidence for a stronger representation of the learned material by multiple memory traces in these structures as predicted by the multiple trace theory.

Abstract

Gedächtniskonsolidierung umfasst alle Prozesse, die zu einer Stabilisierung der gelernten Information im Langzeitgedächtnis führen. Der Hippocampus spielt dabei eine wichtige Rolle. Die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) ermöglicht es, Veränderungen in der Aktivierung bestimmter Hirnstrukturen während dem Erinnern konsolidierter Gedächtnisinhalte in gesunden Versuchsteilnehmern zu untersuchen. Wir verglichen die mit fMRT gemessenen Hirnaktivitäten während dem Erinnern gelernter Wortpaare nach verschiedenen Konsolidierungszeiten, d.h. nach 24 Stunden und nach einem Monat. Während dem Erinnern von 24 Stunden alter Information im Vergleich zum Erinnern von 10 Minuten alter Information fanden wir eine Zunahme der Aktivität im Bereich des linken Hippocampus, welche sich auch in einer verstärkten Korrelation zwischen Erinnerungsleistung und fMRT-Signal im Hippocampus zeigte. Nach einem Monat fanden wir wiederum eine Zunahme des Signals im Hippocampus sowie in neocorticalen Regionen, die für den Abruf von Wörtern von Bedeutung sind. Unsere Resultate zeigen, dass die fMRT kurzzeitige Veränderungen, die vermutlich mit den synaptischen Veränderungen des Konsolidierungsprozesses im Zusammenhang stehen, bereits nach 24 Stunden abbilden kann. Die Aktivitätszunahme nach einem Monat ist Evidenz für die ãmultiple trace theory", die besagt, dass Gedächtnisspuren während dem Konsolidierungsprozess proliferieren und so zu einer stabileren Repräsentation der Information im Netzwerk führen.

Memory consolidation refers to the processes that follow a learning experience and lead to a certain stabilization of the information in long-term memory. It has been shown that the hippocampus plays a major role in these processes. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) allows the investigation of brain areas that are associated with memory retrieval over time in healthy young participants. We compared cerebral activity during the retrieval of word pairs after two different consolidation periods, i.e. after 24 hours and after one month. The results revealed an enhanced left hippocampal activity during the retrieval after 24 hours versus 10 minutes. This increase was also expressed in an enhanced relationship between retrieval performance and the fMRI signal in bilateral hippocampal regions. After one month, we found again an increase in the retrieval-related fMRI signal in the hippocampal formation and retrieval-associated neocortical regions. In conclusion, our results reveal that fMRI is able to detect short-term changes that may be related to synaptic changes in the course of memory consolidation in time periods as short as 24 hours. The observed increase in hippocampal and neocortical areas after one month may be evidence for a stronger representation of the learned material by multiple memory traces in these structures as predicted by the multiple trace theory.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Wehner Rüdiger, Henke Westerholt Katharina, Nitsch Roger M, Nadel Lynn M
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:610 Medicine & health
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2004
Deposited On:02 Sep 2011 06:37
Last Modified:24 Sep 2019 17:38
Number of Pages:129
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod004776200&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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