Assoziatives und nicht-assoziatives Kurzzeitgedächtnis bei Patienten mit Läsionen des rechten medialen Temporallappens

Abstract

Ergebnisse aus behavioralen, bildgebenden und tierexperimentellen Studien deuten darauf hin, dass die Hippokampale Formation (HF) als Teilstruktur des menschlichen medialen Temporallappens (MTL) besonders bedeutsam für die Integration und Verknüpfung verschiedener Informationen zu „assoziativen“ Gedächtnisinhalten ist. Es ist jedoch gegenwärtig noch nicht geklärt, ob die HF der „Relational Processing Theory“ entsprechend eine allgemeine Funktion für die Verarbeitung „assoziativer“ Gedächtnisinhalte hat oder ob es eine Spezialisierung für assoziative Informationen mit räumlicher Komponente gibt, wie es die „Cognitive Map Theory“ postuliert. In der vorliegenden Arbeit wurden zur Untersuchung dieser Fragestellung sechs Patienten mit rechtsseitigen postchirurgischen Läsionen des MTL, die weitgehend selektiv die HF betrafen, und zehn gesunde Kontrollprobanden untersucht. Die Versuchspersonen führten sieben Gedächtnisaufgaben („Delayed-match-to- sample“-Paradigmen, DMTS) mit zwei Gedächtnisphasen (900ms/5000 ms) und drei Setgrößen durch und mussten non-assoziative Stimuli (Farbe, Form, Position und Buchstabe) sowie assoziative Stimuli (Farbe-Form, Farbe-Buchstabe und Farbe- Position) erinnern. Es wurde untersucht, inwieweit sich Unterschiede in der Gedächtnisleistung in den einzelnen Paradigmen zwischen Patienten und Kontrollen ergaben. Der Vergleich zwischen Patienten- und Kontrollgruppe in den nicht-assoziativen Paradigmen erbrachte keine signifikanten Unterschiede in der Testleistung. In den Assoziationsparadigmen zeigte sich ein signifikantes, von der Gedächtnisphase abhängiges Defizit der Patienten im Farbe-Positions-Paradigma. Dieses war unabhängig von der Setgröße. Im Gegensatz dazu unterschied sich die Testleistung der Patienten und Kontrollen im Farbe-Buchstaben- und Farbe-Form-Paradigma nicht. Die hier vorgestellte Studie leistet somit einen Beitrag zur genaueren Charakterisierung der Rolle des MTL für assoziatives Gedächtnis beim Menschen. Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass die von der HF abhängigen Gedächtnisprozesse assoziativer Natur sind und sprechen für einen differentiellen Beitrag einzelner MTL- Subregionen zu assoziativem Gedächtnis beim Menschen. Im Einklang mit der „Cognitive Map Theory“ sprechen die Befunde für eine entscheidende Funktion der HF für assoziative Gedächtnisinhalte mit räumlicher Information und gegen eine vom Stimulusmaterial weitgehend unabhängige „supramodale“ Rolle der HF für Gedächtnis, wie sie in der „Relational Processing Theory“ postuliert wird. Der Beitrag einzelner MTL-Subregionen zu visuellem Gedächtnis scheint somit sowohl vom Modus der Verarbeitung (assoziativ/nicht-assoziativ) als auch von der Art des zu erinnernden Stimulusmaterials (räumlich/nicht-räumlich) abzuhängen.

Evidence from behavioral, imaging and animal studies indicate that the hippocampal formation (HF), a subregion within the medial temporal lobe (MTL), is crucial to integrate information when establishing associative memory. However, it is still questioned whether the HF supports all types of relational memory as suggested by the “Relational Processing Theory“ or whether, according to the “Cognitive Map Theory”, there is a specialization for associations including spatial information. Here, this issue is addressed by investigating seven memory tasks (delayed-match-to-sample-tasks, DMTS) with two delays (900ms/5000 ms) and three set sizes in six patients with postsurgical lesions affecting mainly the right HF and in ten healthy controls. Subjects were requested to perform these tasks and they had to retain either single features (colors, shapes, locations or letters) or feature associations (color-shape, color-letter, color-location). Memory performance of patients and controls in the different tasks was compared by investigating whether associative short-term memory functions of the right HF depend on the type of information retained. In the single feature tasks there were no significant performance differences between patients and controls. A similar result was observed during the non-spatial associative tasks (color- letter, color-shape). In contrast, a significant delay-dependant performance deficit of patients executing the color-location-task was observed. This difference in performance did not depend on the number of presented stimuli (set size). Thus, the results of this study contribute to a better understanding of the precise role the HF plays in human associative memory. Furthermore, the results strongly support the hypothesis that the memory processes depending on the HF are associative and indicate different contributions of certain MTL-subregions to human associative memory. In accordance with the “Cognitive Map Theory” these findings support a specialized function of the HF in processing associative memory including spatial information and argue against a general role of the HF in associative short term memory as suggested by the “Relational Theory”. In summary, the contribution of different subregions to human visual memory appears to depend on both the processing type (associative/non-associative) and the quality of the information (spatial/non-spatial) retained.