Dissociating systems and subprocesses in human declarative memory

Abstract

The present thesis examines the potential dissociation of systems and subprocesses in human declarative memory by applying different scientific methods, experimental paradigms, analysis methods, and populations. Beyond a "macro" analysis of separable memory systems (Study 3), a particular focus is laid on the cognitive processes supporting recognition memory (Studies 1, 2, & 4). Current (dual-process) models of recognition memory postulate that the ability to judge information as "old" (i.e., studied) or "new" (i.e., unstudied) relies on two functionally and neurophysiologically dissociable memory processes, which are termed familiarity and recollection, respectively. By applying two different types of associative recognition memory tasks, the results showed that the binding of arbitrary (inter-item) associations significantly benefits from hippocampus-mediated recollection, whereas the remembering of unitizable (intra-item) associations can be supported by the process of familiarity in consistence with the "unitization hypothesis" of associative recognition memory (Study 1). Furthermore, the findings of the thesis suggest the conclusion that the process of encoding unitizable associations becomes deficient in normal cognitive aging, which could partly be due to the fact that the binding of intra-item associations cannot benefit from strategic cognitive processes during encoding (Study 2). Finally, patients with a short-lasting and massive memory loss (i.e., patients with Transient Global Amnesia - TGA) were recruited and the characteristics of their memory performance was compared to healthy control participants. TGA patients typically demonstrate a circumscribed and small disturbance of brain function in the form of punctate lesions within the hippocampal formation during the post-acute phase of the amnestic attack. The results of a meta-analysis confirmed that TGA patients show a selective disruption of (anterograde and retrograde) episodic long-term memory (but not short-term or semantic memory), which is consistent with the assumptions of most scientists and clinicians. However, these cognitive deficits seem to recover completely during the time course after the attack (Study 3). Within recognition memory, the hippocampal dysfunction in TGA patients seems to selectively disrupt the process of recollection, whereas in consistence with the neurophysiologically formulated dual-process models of recognition memory, recognizing information on the basis of familiarity seems to remain entirely intact (Study 4).

Die vorliegende Dissertation untersucht die Dissoziierbarkeit verschiedener Systeme und Subprozesse des menschlichen deklarativen Gedächtnisses mittels verschiedenen wissenschaftlichen Methoden, experimentellen Paradigmen, Auswertungsmethoden und Stichprobengruppen. Neben einer "Makro"-Analyse unterschiedlicher Gedächtnissysteme (Studie 3) wurde ein besonderer Fokus auf die kognitiven Prozesse gelegt, die das sog. Rekognitionsgedächtnis unterstützen (Studien 1, 2 & 4). Aktuelle (Zwei-Prozess-) Modelle des Rekognitionsgedächtnisses postulieren, dass die Fähigkeit, Informationen als "alt" (d.h. bekannt) oder "neu" (d.h. unbekannt) einzustufen, auf zwei funktionell und neurophysiologisch dissoziierbaren Gedächtnisprozessen beruhen, welche mit Familiarität bzw. Rekollektion benannt werden. Mittels der Anwendung zweier verschiedener Arten von assoziativen Rekognitionsgedächtnisaufgaben konnte gezeigt werden, dass die Bindung von arbiträren (Inter-Item-) Assoziationen maßgeblich auf der hippokampal vermittelten Rekollektion beruht, während das Erinnern von unitarisierbaren (Intra-Item-) Assoziationen im Einklang mit der sog. "Unitarisierungshypothese" vom Prozess der Familiarität unterstützt werden kann (Studie 1). Die Ergebnisse der Dissertation legen außerdem die Vermutung nahe, dass der Prozess des Enkodierens unitarisierbarer Assoziationen im höheren Erwachsenenalter defizitär wird, was evtl. teilweise auf den Umstand zurückgeführt werden könnte, dass die Bildung von Intra-Item-Assoziationen nicht vom Einsatz strategischer Enkodierprozesse profitiert (Studie 2). Schließlich wurden Patienten nach einem kurzzeitigen, massiven Gedächtnisverlust (d. h. Patienten mit einer Transienten Globalen Amnesie - TGA) rekrutiert und die Charakteristika ihrer Gedächtnisleistungen mit denjenigen von gesunden Kontrollprobanden verglichen. TGA-Patienten zeichnen sich typischerweise durch eine umschriebene und kleine Störung der Gehirnfunktion aus, die sich als punktförmige Läsion/en innerhalb der Hippokampus-Formation während der Erholungsphase nach der amnestischen Attacke zeigt. Hierbei konnte mittels einer Meta-Analyse bestätigt werden, dass TGA-Patienten eine selektive Beeinträchtigung (anterograder und retrograder) episodischer Langzeitgedächtnisleistungen (nicht aber Kurzzeit- oder semantischer Gedächtnisleistungen) aufweisen, was von den meisten Forschern und Klinikern so angenommen wurde. Allerdings lösen sich diese kognitiven Defizite im Zeitverlauf nach einer TGA-Attacke wieder auf (Studie 3). Innerhalb des Rekognitionsgedächtnisses scheint durch die hippokampale Funtionsstörung bei der TGA ausschließlich der Prozess der Rekollektion gestört zu sein, während das Wiedererkennen aufgrund von Familiarität im Einklang mit neurophysiologisch formulierten Zwei-Prozess-Modellen der Rekognition vollkommen intakt bleibt (Studie 4).