The Role of the Medial Temporal Lobe during Encoding and Retrieval of Relational Face Memory - an fMRI Study

Abstract

The medial temporal lobe plays a central role during encoding and retrieval of episodic memory, which contains autobiographical memories. There are two different processes underlying episodic memory; Recollection (R; context specific retrieval of a previously encountered item, e.g. the face of a close relative) and Familiarity/Know (K; the feeling of knowing an item without retrieving any additional context, e.g. you know the face but you cannot remember where from). Functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies have illustrated that R is dependent on hippocampal activation, whereas K is not. However, it is still unclear, if the neuronal circuitry for R is the same for encoding and retrieval. The current study examines this question using a face memory paradigm. Here, we used event-related fMRI data of 14 healthy right-handed participants. At study, participants assigned a ‘personality type’ (e.g. “sporty-type”) to each face to encourage formation of a multidimensional context. At recognition (two sets of 30 old, 16 new faces), R versus K decisions identified whether subjects could recall the encoding context or could recognize the face as familiar in the absence of any recollection of that context. One region in the left posterior hippocampus showed increased activation during retrieval of context for recognized faces and during successful encoding of that context versus unsuccessful relational processing. At encoding, right posterior hippocampal activation showed the same pattern. These results suggest that the same region of the hippocampus supports initial binding and retrieval/reintegration of elements of an experience.

Der mediale Temporallappen spielt eine zentrale Rolle bei der Enkodierung und dem Abruf des episodischen Gedächtnisses, also dem Erinnerungsvermögen für Episoden/Personen aus dem eigenen Leben. Das episodische Gedächtnis umfasst zwei Arten des erfolgreichen Abrufs von Erinnerungen, Recollection (R; die bewusste Erinnerung an kontextspezifische Informationen eines vorher gelernten Inhalts, z. B. das Gesicht eines nahen Verwandten) und Familiarity/ Know (K; das Gefühl der Bekanntheit eines Inhalts, ohne dass kontext-spezifische Informationen erinnert werden, z.B. das Erkennen eines Gesichtes, ohne zu wissen, woher die Bekanntschaft kommt). Bildgebende Verfahren, wie die funktionelle Magnetresonanz Tomographie (fMRT) konnten zeigen, dass R im Gegensatz zu K von hippokampaler Aktivität abhängig ist. Bislang ist unklar, inwiefern sich diese neuronalen Areale bei der Enkodierung und Rekognition unterscheiden. Die vorliegende Studie untersucht diese Frage für das Gesichtergedächtnis. fMRT Daten von 14 gesunden Probanden sind in dieser Studie evaluiert worden. Während der Enkodierung sollten die Probanden 2x30 Gesichter studieren und zu jedem Gesicht ein Persönlichkeitsurteil abgeben, welches insbesondere die multimodale Kontextbildung anregen sollte. Während der Rekognition (2x 30 alte, 16 neue Gesichter) sollten die Probanden angeben, ob sie sich an kontextspezifische Informationen erinnern (R) oder nicht (K). Sowohl bei der Enkodierung als auch bei der Rekognition war der linke posteriore Hippokampus stärker für kontextreiche (R) als für kontextarme Prozesse (K) aktiviert. Der rechte Hippokampus zeigte während der Enkodierung ebenfalls dieses Aktivierungsmuster. Diese Ergebnisse deuten daraufhin, dass die gleiche hippokampale Region sowohl die Bindung, als auch die Wiederherstellung einer kontextspezifischen Erinnerung unterstützt.