An fMRI study of emotional episodic memory in schizophrenia : effects of diagnosis and sex

Abstract

La schizophrénie est une psychopathologie largement hétérogène caractérisée entre autres par d’importantes défaillances dans le fonctionnement cognitif et émotionnel. En effet, par rapport à la population générale, forte proportion de ces individus présentent une mémoire déficitaire pour les événements émotionnels. À ce jour, le peu d’études qui se sont penchées sur la mémoire émotionnelle épisodique dans la schizophrénie, ont uniquement mis l’emphase sur l'effet de la valence des stimuli (c’est-à-dire le caractère agréable ou désagréable du stimulus). Toutefois, aucune n’a investigué spécifiquement l’intensité de la réaction aux stimuli (c’est-à-dire une faible par rapport à une forte réaction) malgré quantité de preuves faisant montre, dans la population générale, de différents processus de mémoire émotionnelle pour des stimuli suscitant une forte réaction par rapport à ceux évoquant une faible réponse. Ce manque est d’autant plus flagrant étant donné le nombre d’études ayant rapporté un traitement et un encodage atypiques des émotions spécifiquement au niveau de l’intensité de la réponse subjective chez des patients atteints de schizophrénie. Autre fait important, il est étonnant de constater l’absence de recherches sur les différences de sexe dans la mémoire émotionnelle étant donné l’ensemble des divergences entre hommes et femmes atteints de schizophrénie au niveau de la prévalence, de l’âge de diagnostic, de la manifestation clinique, de l’évolution de la maladie, de la réponse au traitement et des structures cérébrales. Pour pallier à ces lacunes, ce mémoire a évalué : (1) l’effet de la valence des stimuli et de l'intensité de la réaction émotionnelle au niveau des fonctions cérébrales correspondant à la mémoire émotionnelle chez des patients atteints de schizophrénie comparativement à des participants sains; et (2) les possibles différences de sexe dans les processus cérébraux impliqués dans la mémoire émotionnelle chez des patients atteints de schizophrénie par rapport à des volontaires sains. Ainsi, la première étude a comparé les activations cérébrales de patients atteints de schizophrénie par rapport à des participants sains au cours d’une tâche de mémoire émotionnelle dont les stimuli variaient à la fois au niveau de la valence et de l'intensité de la réaction subjective. 37 patients atteints de schizophrénie ainsi que 37 participants en bonne santé ont effectué cette tâche de mémoire émotionnelle lors d’une session d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Pour toutes les conditions étudiées (images négatives, positives, de faible et de forte intensité), le groupe atteint de schizophrénie a performé significativement moins bien que les volontaires sains. Comparativement aux sujets sains, ils ont montré moins d’activations cérébrales dans les régions limbiques et préfrontales lors de la reconnaissance des images négatives, mais ont présenté un patron d'activations similaire à celui des participants sains lors de la reconnaissance des images chargées positivement (activations observées dans le cervelet, le cortex temporal et préfrontal). Enfin, indépendamment de la valence des stimuli, les deux groupes ont démontré une augmentation des activations cérébrales pour les images de forte intensité par rapport à celles de plus faible intensité. La seconde étude a quant à elle exploré les différences de sexe potentielles au niveau des activations cérébrales associées à la mémoire émotionnelle dans la schizophrénie et dans la population en général. Nous avons comparé 41 patients atteints de schizophrénie (20 femmes) à 41 participants en bonne santé (19 femmes) alors qu’ils effectuaient la même tâche de mémoire émotionnelle mentionnée plus haut. Or, pour cette étude, nous nous sommes concentrés sur les conditions suivantes : la reconnaissance d’images positives, négatives et neutres. Nous n'avons pas observé de différences entre les hommes et les femmes au niveau des performances à la tâche de mémoire pour aucune des conditions. En ce qui a trait aux données de neuroimagerie, comparativement aux femmes en bonne santé, celles atteintes de schizophrénie ont montré une diminution des activations cérébrales dans les régions corticales du système limbique (p. ex. cortex cingulaire moyen) et dans les régions sous-corticales (p. ex. amygdale) lors de la reconnaissance d'images négatives. Pour ce qui est de la condition positive, elles ont présenté, comparativement au groupe de femmes saines, des diminutions d’activations spécifiquement dans le cervelet ainsi que dans le gyrus frontal inférieur et moyen. Les hommes atteints de schizophrénie, eux, ont montré une augmentation d’activations par rapport aux hommes sains dans le gyrus préfrontal médian lors de la reconnaissance des stimuli négatifs ; ainsi que dans les régions pariétales, temporales et limbiques lors de la reconnaissance des stimuli positifs. Dans un autre ordre d’idées, notre analyse corrélationnelle a mis en évidence, chez les femmes, un lien significatif entre l’activité cérébrale et les symptômes au cours de la mémoire des stimuli positifs, alors que chez les hommes atteints schizophrénie, ce lien a été observé au cours de la mémoire des stimuli négatifs. Bref, l’ensemble de nos résultats suggère, chez les patients atteints de schizophrénie, un fonctionnement cérébral atypique spécifiquement lors de la reconnaissance d’images négatives, mais un fonctionnement intact lors de la reconnaissance de stimuli positifs. De plus, nous avons mis en évidence la présence de différences de sexe dans les activations cérébrales associées à la mémoire épisodique émotionnelle soulignant ainsi l'importance d’étudier séparément les hommes et les femmes atteints de schizophrénie dans le cadre de recherches sur les plans cognitif et émotionnel.

Schizophrenia is characterized by prominent disturbances in cognitive and emotional functioning. For instance, individuals with schizophrenia are often impaired in their memory for emotional events compared to healthy subjects. To date, the limited research on emotional episodic memory in schizophrenia has focused on the effect of valence of affective stimuli (e.g., pleasant vs. unpleasant), while overall ignoring the effect of arousal (e.g., low vs. high) despite evidence of distinct emotional memory processes for high versus low arousing stimuli in the general population, as well as reports of abnormal processing of arousing stimuli in schizophrenia. What’s more, there has yet to be examination of sex differences in the behavioral and neural correlates of emotional memory in this complex psychiatric disorder, which is astonishing considering the substantial evidence of sex differences in almost all features of schizophrenia from prevalence, mean age at onset, clinical presentation, course of illness, response to treatment and brain structure. Accordingly, this thesis examined: (1) the effect of both affective valence and arousal intensity on the brain activations associated with emotional memory in patients with schizophrenia and in healthy control participants and (2) potential sex differences in brain function during emotional memory. The first study aimed to compare cerebral activations in patients with schizophrenia and healthy controls during memory retrieval of emotional images that varied in both valence and arousal. Using fMRI, 37 patients with schizophrenia (% male = 51; mean age =32.46) were compared to 37 healthy participants (% male = 51; mean age =31.81) while performing an emotional memory task. patients with schizophrenia performed worse than healthy controls in all experimental conditions. They showed less cerebral activations in limbic and prefrontal regions than controls during retrieval of negatively valenced stimuli, but had a similar pattern of brain activations to controls during retrieval of positively valenced stimuli (particularly in the high arousal condition) in the cerebellum, temporal and prefrontal cortex. Both groups demonstrated increased brain activations in the high relative to low arousing conditions. The second study explored potential sex differences in the brain activations associated with the recognition of emotional images in schizophrenia and healthy controls. 41 patients with schizophrenia (20 women) were compared to 41 healthy participants (19 women) while performing a yes/no recognition paradigm with positive, negative and neutral images in an fMRI scan. We did not observe sex differences in performance. Compared to healthy women, women with schizophrenia showed a decrease in brain activations in cortical (e.g. middle cingulate) and subcortical limbic structures (e.g. amygdala) during recognition of negative images and decreased activations during the positive condition in the cerebellar vermis, middle and inferior frontal gyrus. Men with schizophrenia had increased activations compared to healthy men in the medial prefrontal gyrus during recognition of negative stimuli and a substantial increase in brain activity during the recognition of positive pictures in parietal, temporal and limbic structures. Correlation analysis revealed significant relationships between brain function and symptoms during positive emotional memory in women and during negative emotional memory primarily in men. Taken as a whole, our results suggest atypical brain function during retrieval of negative pictures, but intact functional circuitry of positive affect during episodic memory retrieval in patients with schizophrenia compared to healthy subjects. Moreover, our findings revealed sex differences in the brain activations associated with emotional recognition memory in patients with schizophrenia; which further highlights the importance of investigating men and women with schizophrenia separately in the context of emotional and cognitive tasks.