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Peer Reviewed
See detailFonctionnement exécutif et réseaux cérébraux
Collette, Fabienne ULg; Salmon, Eric ULg

in Revue de Neuropsychologie, Neurosciences Cognitives et Cliniques (2014), 6(4), 256-266

Depuis les observations initiales de Luria [1], la localisation cérébrale du fonctionnement exécutif a fait l’objet de nombreux travaux de recherche. Dans un premier temps, les études de patients cérébro ... [more ▼]

Depuis les observations initiales de Luria [1], la localisation cérébrale du fonctionnement exécutif a fait l’objet de nombreux travaux de recherche. Dans un premier temps, les études de patients cérébro-lésés ont mis en évidence l’implication prédominante des régions frontales. Avec l’avènement des techniques modernes d’imagerie cérébrale (tomographie à émission de positons [TEP] et imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle [IRMf], il est toutefois apparu que le fonctionnement exécutif était sous-tendu par un réseau antéro-postérieur largement distribué. Dès ce moment, l’attention s’est portée sur le rôle exact des différentes régions impliquées lors de la réalisation d’épreuves exécutives et sur l’importance relative des régions antérieures et postérieures. Plus récemment, l’étude du fonctionnement exécutif en tant que réseau de régions fonctionnellement connectées s’est développée, et on a également commencé à s’intéresser à l’influence des aspects cérébraux structurels et des caractéristiques génétiques. Les résultats de ces travaux soulignent l’aspect interactif et fortement modulable du fonctionnement exécutif au niveau cérébral, et la nécessité de prendre en compte simultanément différents niveaux d’analyse. Nous aborderons dans cette revue ces différentes thématiques, en nous centrant sur les données issues d’études chez le sujet jeune et sain pour des raisons de concision. [less ▲]

Detailed reference viewed: 38 (8 ULg)
Peer Reviewed
See detailEffet de l’âge et du type d’encodage en mémoire épisodique
Hagelstein, Catherine; François, Sarah ULg; Manard, Marine ULg et al

Poster (2014)

Introduction. Lors du vieillissement, on observe une diminution des capacités mémoire épisodique (a), se caractérisant par une diminution de la recollection (b). Dans cette étude, nous nous sommes ... [more ▼]

Introduction. Lors du vieillissement, on observe une diminution des capacités mémoire épisodique (a), se caractérisant par une diminution de la recollection (b). Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l'influence des consignes d'encodage, intentionnelles ou incidentes, sur la performance de participants jeunes et âgés à une tâche de mémoire épisodique. Méthodologie. Vingt volontaires jeunes (18-30 ans) et 20 volontaires âgés (61-72 ans) ont participé à cette expérience. Le matériel se composait de 300 dessins en noir et blanc représentant des objets de la vie courante. La tâche se déroulait en deux étapes. Lors de la phase d'encodage, 100 items étaient présentés une seule fois (condition «difficile») et 100 autres items étaient présentés deux fois (condition «facile»). Lors de la reconnaissance, les items de la phase d’encodage étaient à nouveaux présentés, ainsi que 100 nouveaux items. Dans chaque groupe d'âge, la moitié des participants effectuait la tâche d'encodage en recevant une consigne d'encodage incident (jugement sur la taille de l'objet) tandis qu'il était explicitement demandé à l'autre moitié de mémoriser les objets qui leur étaient présentés en vue d'un test de mémoire (encodage intentionnel). Lors de la reconnaissance, les participants effectuaient un jugement de type Recollection-Familiarité pour les items qu'ils estimaient avoir vu précédemment. Nous avons réalisé des ANOVAs afin de tester l'influence des consignes, du groupe d'âge et du nombre de répétitions de l'item d'une part sur le pourcentage de réponses de type Recollection et d'autre part sur le pourcentage de réponses de type Familiarité (p<0,05). Résultats et discussion. Les analyses montrent un effet significatif de l'âge, avec un pourcentage de réponses correctes de type "recollection" plus élevé chez les sujets jeunes, tandis qu'on observe un plus grand pourcentage de réponses correctes de type "familiarité" chez les sujets âgés. De plus, les résultats montrent que les stimuli présentés deux fois produisent plus de réponses de type "recollection" que ceux présentés une seule fois. Finalement, les données suggèrent également que, pour la condition "facile" uniquement, dans le groupe de sujets âgés, les consignes d'encodage intentionnel mènent à plus de recollection et moins de familiarité. Ces résultats sont compatibles avec les travaux montrant que les personnes âgées ont des difficultés à mettre spontanément en place des stratégies d'encodage élaboré, et qu'elles ont besoin de davantage de soutien (ici sous la forme d'une deuxième exposition au matériel) pour mener à bien un encodage profond lorsqu'elles y sont encouragées par des instructions d'apprentissage intentionnel (c). Références (a) Cappell, K. A., Gmeindl, L., & Reuter-Lorenz, P. A. (2010). Age differences in prefontal recruitment during verbal working memory maintenance depend on memory load. Cortex, 46(4), 462-473. doi: 10.1016/j.cortex.2009.11.009 (b) Bugaiska, A., Clarys, D., Jarry, C., Taconnat, L., Tapia, G., Vanneste, S., & Isingrini, M. (2007). The effect of aging in recollective experience: the processing speed and executive functioning hypothesis. Consciousness and Cognition, 16(4), 797-808. doi: 10.1016/j.concog.2006.11.007 (c) Froger, C., Bouazzaoui, B., Isingrini, M., & Taconnat, L. (2012). Study time allocation deficit of older adults: the role of environmental support at encoding? Psychology and Aging, 27(3), 577-588. doi: 10.1037/a0026358 [less ▲]

Detailed reference viewed: 27 (8 ULg)
Peer Reviewed
See detailEffet de l’âge sur l’encodage en mémoire épisodique en fonction de l’expérience recollective à la reconnaissance: étude en IRMf
François, Sarah ULg; Angel, Lucie; Salmon, Eric ULg et al

Conference (2014)

Introduction. Il est désormais communément admis que l'avancée en âge s'accompagne d'un déclin en mémoire épisodique. Plus précisément, il semblerait que, contrairement aux processus de familiarité, les ... [more ▼]

Introduction. Il est désormais communément admis que l'avancée en âge s'accompagne d'un déclin en mémoire épisodique. Plus précisément, il semblerait que, contrairement aux processus de familiarité, les processus de recollection soient particulièrement touchés (a). Chez les sujets âgés, l'encodage semble requérir une activation préfrontale bilatérale lorsqu'il est réussi, tandis que chez les sujets jeunes cette activation est latéralisée à gauche (b). Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux différences d'activité cérébrale entre participants jeunes et âgés lors de l'encodage en fonction du statut attribué à l'item au moment de la reconnaissance (Recollection ou Familiarité). Méthodologie. Vingt sujets jeunes (entre 19 et 29 ans) et 19 sujets âgés (entre 60 et 78 ans) ont été confrontés, lors d'un examen en IRMf, à des stimuli visuels représentant des objets à propos desquels ils devaient effectuer des jugements de taille. Lors d'une seconde phase, on présentait à nouveau aux volontaires les stimuli de la phase d'encodage ainsi que des items distracteurs. Il leur était demandé de déterminer lesquels étaient nouveaux et lesquels avaient été présentés précédemment. Parmi ces derniers, les participants effectuaient également un jugement de type Recollection- Familiarité. Les analyses statistiques ont été réalisées au moyen du logiciel SPM8, avec un plan évènementiel comparant les modifications d’activité cérébrale entre nos deux groupes de sujets lors de l’encodage (1) pour les items ayant donné lieu à un processus de recollection lors de la phase de reconnaissance par rapport à ceux associés à de la familiarité (processus de Recollection), (2) pour les items associés à de la familiarité lors de la reconnaissance par rapport à ceux non-reconnus (processus de Familiarité). Résultats. La mise en jeu de processus de recollection lors de la récupération est spécifiquement associée lors de l'encodage, chez les sujets âgés à des augmentations d'activité au niveau du gyrus frontal moyen droit, des gyri cingulaire et paracingulaire médians gauches, ainsi qu'au niveau du précuneus de manière bilatérale. Par contre, aucune activité cérébrale plus importante lors de l’encodage n’était observée dans le groupe de sujets âgés pour les items ayant induit un processus de familiarité lors de la récupération Discussion. Parmi ces régions, le précuneus semble intervenir pour favoriser des processus compensatoires permettant aux seniors d’améliorer la richesse de l’encodage, ainsi qu’il a été précédemment suggéré pour les processus de recollection lors de la récupération(c). Au contraire, les processus de familiarité, moins exigeants en ressources attentionnelles, ne semblent pas recruter de tels processus de compensation. Références (a) Bugaiska, A., Clarys, D., Jarry, C., Taconnat, L., Tapia, G., Vanneste, S., & Isingrini, M. (2007). The effect of aging in recollective experience: the processing speed and executive functioning hypothesis. Consciousness and Cognition, 16(4), 797-808. doi: 10.1016/j.concog.2006.11.007 (b) Duverne, S., Motamedinia, S., & Rugg, M. D. (2009). The relationship between aging, performance, and the neural correlates of successful memory encoding. Cerebral Cortex, 19(3), 733-744. doi: 10.1093/cercor/bhn122 (c) Angel, L., Bastin, C., Genon, S., Balteau, E., Phillips, C., Luxen, A., . . . Collette, F. (2013). Differential effects of aging on the neural correlates of recollection and familiarity. Cortex, 49(6), 1585-1597. doi: 10.1016/j.cortex.2012.10.002 [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailSleep loss changes executive brain responses in the wake maintenance zone
Jaspar, Mathieu ULg; Meyer, Christelle ULg; Muto, Vincenzo ULg et al

Conference (2014)

Objectives:Brain mechanisms underlying executive processes are regulated by circadian and sleep homeostatic processes. Furthermore, during sleep deprivation (SD), cognitive performance and neural ... [more ▼]

Objectives:Brain mechanisms underlying executive processes are regulated by circadian and sleep homeostatic processes. Furthermore, during sleep deprivation (SD), cognitive performance and neural responses are differentially modulated by a clock gene PERIOD3 polymorphism. Here, we investigated interindividual differences on executive brain responses under SD. Critically, we focused on the circadian evening wake maintenance zone (WMZ), a key time-point for sleep-wake regulation. Methods:Thirty healthy young volunteers, genotyped for the PER3 polymorphism (10 PER3 5/5;20 PER3 4/4 homozygotes), underwent42-h SD under constant routine conditions. They performed a 3-back working memorytask in 13successivefMRI sessions. To compare neural activity in the WMZ before and during SD, sessions were realigned according to individual dim light melatonin onset. Results:We tested for a group (PER3 5/5>PER3 4/4) by session effect (WMZ before vs. during SD). From the first evening WMZ(i.e. during a normal waking day) to the second (i.e. following 40h of continuous waking), PER3 5/5 individuals relative toPER3 4/4 showed significantly larger increase in responsesin the left mid-cingulate, bilateral precuneus and thalamus. Interestingly, these regions are involved in executive processes and arousal regulation (thalamus). Conclusions:These results show that the strong circadian wake-maintenance signal depends on sleep pressure, in a PER3-genotype dependent manner. Interestingly, pronounced genotype differences wereobserved in the thalamus, an area that compensates potential lower cortical activity under SD. [less ▲]

Detailed reference viewed: 40 (3 ULg)
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Peer Reviewed
See detailSleep loss changes executive brain responses in the wake maintenance zone
Jaspar, Mathieu ULg; Meyer, Christelle ULg; Muto, Vincenzo ULg et al

in Journal of Sleep Research (2014), 23(1), 61

Objectives: Brain mechanisms underlying executive processes are regulated by circadian and sleep homeostatic processes. Furthermore, during sleep deprivation (SD), cognitive performance and neural ... [more ▼]

Objectives: Brain mechanisms underlying executive processes are regulated by circadian and sleep homeostatic processes. Furthermore, during sleep deprivation (SD), cognitive performance and neural responses are differentially modulated by a clock gene PERIOD3 polymorphism. Here, we investigated interindividual differences on executive brain responses under SD. Critically, we focused on the circadian evening wake maintenance zone (WMZ), a key time-point for sleep-wake regulation. Methods: Thirty healthy young volunteers, genotyped for the PER3 polymorphism (10 PER3 5/5; 20 PER3 4/4 homozygotes), underwent 42-h SD under constant routine conditions. They performed a 3-back working memory task in 13 successive fMRI sessions. To compare neural activity in the WMZ before and during SD, sessions were realigned according to individual dim light melatonin onset. Results: We tested for a group (PER3 5/5 > PER3 4/4) by session effect (WMZ before vs. during SD). From the fi rst evening WMZ (i.e. during a normal waking day) to the second (i.e. following 40 h of continuous waking), PER3 5/5 individuals relative to PER3 4/4 showed significantly larger increase in responses in the left mid-cingulate, bilateral precuneus and thalamus. Interestingly, these regions are involved in executive processes and arousal regulation (thalamus). Conclusions: These results show that the strong circadian wake-maintenance signal depends on sleep pressure, in a PER3-genotype dependent manner. Interestingly, pronounced genotype differences were observed in the thalamus, an area that compensates potential lower cortical activity under SD. [less ▲]

Detailed reference viewed: 29 (6 ULg)
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Peer Reviewed
See detailInfluence of COMT Genotype on Antero-Posterior Cortical Functional Connectivity Underlying Interference Resolution
Jaspar, Mathieu ULg; Manard, Marine ULg; DIDEBERG, Vinciane ULg et al

in Cerebral Cortex (2014)

Genetic variability related to the catechol-O-methyltransferase (COMT) gene (Val158Met) has received increasing attention as a possible modulator of executive functioning and its neural correlates ... [more ▼]

Genetic variability related to the catechol-O-methyltransferase (COMT) gene (Val158Met) has received increasing attention as a possible modulator of executive functioning and its neural correlates. However, this attention has generally centred on the prefrontal cortices because of the well-known direct impact of COMT enzyme on these cerebral regions. In this study, we were interested in the modulating effect of COMT genotype on anterior and posterior brain areas underlying interference resolution during a Stroop task. More specifically, we were interested in the functional connectivity between the right inferior frontal operculum (IFop), an area frequently associated with inhibitory efficiency, and posterior brain regions involved in reading/naming processes (the two main non-executive determinants of the Stroop effect). The Stroop task was administered during fMRI scanning to three groups of 15 young adults divided according to their COMT Val158Met genotype [Val/Val (VV), Val/Met (VM) and Met/Met (MM)]. Results indicate greater activity in the right IFop and the left middle temporal gyrus (MTG) in homozygous VV individuals than in Met allele carriers. In addition, the VV group exhibited stronger positive functional connectivity between these two brain regions and stronger negative connectivity between the right IFop and left lingual gyrus. These results confirm the impact of COMT genotype on frontal function. They also strongly suggest that differences in frontal activity influence posterior brain regions related to a non-executive component of the task. Especially, changes in functional connectivity between anterior and posterior brain areas might correspond to compensatory processes for performing the task efficiently when the available dopamine level is low. [less ▲]

Detailed reference viewed: 44 (20 ULg)
Peer Reviewed
See detailSeasonal variation in human executive brain responses
Meyer, Christelle ULg; Jaspar, Mathieu ULg; Muto, Vincenzo ULg et al

Poster (2014)

It is well established that cognition shows daily fluctuations with changes in circadian phase and sleep pressure. The physiological impact of season changes, which is well characterized in animals ... [more ▼]

It is well established that cognition shows daily fluctuations with changes in circadian phase and sleep pressure. The physiological impact of season changes, which is well characterized in animals, remains largely unexplored in human. Here we investigated the impact of seasonal variation on human cognitive brain function. This cross-sectional study,conducted in Liège (Belgium),spanned from May 2010 to October 2011. Following 8h in-lab baseline night of sleep, 30 volunteers (age 20.9+1.5; 15F)spent 42h awake under constant routine conditions(<5lux, semi-recumbent position, no time-cues). After12h recovery night, they underwent15minfMRI recording while performing a working memory 3-back task (3b) and a letter detection 0-back task (0b). Thus, fMRI data were acquired when volunteers had been in isolation under controlled conditionsfor 63h. Executive brain responses were isolated by subtracting 0b activity from 3b responses (3b>0b).Analysis tested seasonal influence on executive brain responses at the random effects level, using a phasoranalysis across the year.Inferences were conducted at p<0.05, after correction for multiple comparisons over a priori small volume of interest. Significanteffects of season on executive responses were detected inmiddle frontal and frontopolarregions, insula, and thalamus, with a maximum response at the end of summer and a minimum response at the end of winter.These brain areas are key regions for executive control and alertness. These results constitute the first demonstration that seasonality directly impacts on human cognitive brain functions. [less ▲]

Detailed reference viewed: 34 (7 ULg)
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Peer Reviewed
See detailThe neural bases of proactive and reactive control processes in normal aging
Manard, Marine ULg; François, Sarah ULg; Salmon, Eric ULg et al

in Frontiers in Human Neuroscience (2014)

Detailed reference viewed: 34 (13 ULg)
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Peer Reviewed
See detailThe impact of aging and hearing status on verbal working memory
Verhaegen, Clémence ULg; Collette, Fabienne ULg; Majerus, Steve ULg

in Neuropsychology, Development, and Cognition. Section B, Aging, Neuropsychology and Cognition (2014), 21(4), 464-482

Detailed reference viewed: 32 (17 ULg)
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Peer Reviewed
See detailCognitive and neuroimaging evidence of impaired interaction between Self and memory in Alzheimer’s disease
Genon, Sarah ULg; Bahri, Mohamed Ali ULg; Collette, Fabienne ULg et al

in Cortex : A Journal Devoted to the Study of the Nervous System & Behavior (2014), 51

In human cognition, self and memory processes strongly interact, as evidenced by the memory advantage for self-referential materials (Self Reference Effect (SRE) and Self Reference Recollection Effect ... [more ▼]

In human cognition, self and memory processes strongly interact, as evidenced by the memory advantage for self-referential materials (Self Reference Effect (SRE) and Self Reference Recollection Effect (SRRE)). The current study examined this interaction at the behavioural level and its neural correlates in patients with Alzheimer’s disease (AD). Healthy older controls (HC) and AD patients performed trait-adjectives judgements either for self-relevance or for other-relevance (encoding phase). In a first experiment, the encoding and subsequent yes-no recognition phases were administrated in an MRI scanner. Brain activation as measured by fMRI was examined during self-relevance judgements and anatomical images were used to search for correlation between the memory advantage for self-related items and grey matter density (GMD). In a second experiment, participants described the retrieval experience that had driven their recognition decisions (familiarity vs. recollective experience). The behavioural results revealed that the SRE and SRRE were impaired in AD patients compared to HC participants. Furthermore, verbal reports revealed that the retrieval of self-related information was preferentially associated with the retrieval of contextual details, such as source memory in the HC participants, but less so in the AD patients. Our imaging findings revealed that both groups activated the medial prefrontal cortex (MPFC) at encoding during self-relevance judgments. However, the variable and limited memory advantage for self-related information was associated with GMD in the lateral prefrontal cortex in the AD patients, a region supporting high-order processes linking self and memory. These findings suggest that even if AD patients engage MPFC during self-referential judgments, the retrieval of self-related memories is qualitatively and quantitatively impaired in relation with altered high-order processes in the lateral PFC. [less ▲]

Detailed reference viewed: 70 (30 ULg)