Development of declarative memory in preterm and full-term born children : evidence from neuropsychological tests, structural brain imaging, and event-related potentials

Abstract

The present thesis examines developmental differences in declarative long-term memory between preterm born children with uncomplicated neonatal courses and full-term born children at early school-age by applying different scientific methods (i.e., neuropsychological tests, structural brain imaging, and event-related potentials (ERPs)). Besides investigating the development of declarative memory in general (Study 1), a particular focus is laid on episodic memory and its specific retrieval processes (familiarity and recollection; Study 1, 2, 3, and 4). Recent studies detected reduced memory performance and marked volume reductions in the hippocampus (which is an important brain structure for episodic memory) that may account for the memory deficits in preterm children. By applying neuropsychological tests, the results showed no group differences in episodic memory performance, whereas preterm children showed impairments in semantic memory tasks relative to full-term children (Study 1). Furthermore, preterm children showed reduced hippocampal volumes relative to full-term children. Since hippocampal volume seems to mediate episodic memory performance in full-term children but not in preterm children, the findings of the thesis suggest the conclusion that preterm children at that age recruit a neural network for episodic memory that differs from the one used by full-term children. The results in the ERP studies (Study 2 & 3) showed that the ERP correlate of recollection but not the ERP correlate of familiarity is reduced in preterm children relative to full-term born controls. In addition, Study 3 revealed that within the preterm children group the gestational age at birth is positively correlated with the magnitude of the ERP correlate of recollection and is negatively correlated with the magnitude of the ERP correlate of familiarity. Together with the finding that the magnitude of the ERP correlate of recollection was negatively correlated with the magnitude of the ERP correlate of familiarity, tentative support is provided for compensational mechanisms within the brains of preterm children. This means that within the brains of preterm children reduced recollective processing may be compensated by enhanced familiarity-based remembering. Finally, Study 4 extended the knowledge on the proposed relationship between prematurity and recollective processing, because evidence was provided that the findings of Study 3 were not confounded or influenced by the level of task difficulty. Taken together, these findings provide evidence for the presence of alterations in declarative long-term memory processing in preterm children at early school-age.

Die vorliegende Dissertation untersucht Entwicklungsunterschiede im deklarativen Langzeitgedächtnis zwischen frühgeborenen Kindern ohne zusätzliche neonatale Komplikationen und reifgeborenen Kindern im Grundschulalter mittels verschiedener wissenschaftlicher Methoden (neuropsychologischer Tests, struktureller Magnetresonanztomografie und ereigniskorrelierten Potentialen (EKPs)). Neben der Untersuchung der Entwicklung des deklarativen Gedächtnisses im Allgemeinen (Studie 1), wurde ein besonderer Fokus auf das episodische Gedächtnis und seine spezifischen Abrufprozesse (Vertrautheit und Rekollektion, Studie 1, 2, 3 und 4) gelegt. Jüngste Studien konnten bei Frühgeborenen Gedächtnisdefizite und ausgeprägte Volumenreduktionen im Hippocampus (welches eine wichtige Gehirnstruktur für das episodische Gedächtnis ist) nachweisen. Diese Volumenreduktion könnte möglicherweise die Gedächtnisdefizite verursacht haben. Mittels der Anwendung von neuropsychologischen Tests konnte gezeigt werden, dass sich die beiden Gruppen nicht in ihrer episodischen Gedächtnisleistung unterscheiden, jedoch die frühgeborenen im Vergleich zu den reifgeborenen Kindern in semantischen Gedächtnisaufgaben beeinträchtigt sind (Studie 1). Außerdem zeigten die frühgeborenen Kinder ein reduziertes hippocampales Volumen im Vergleich zu den reifgeborenen Kindern. Da das hippocampale Volumen nur bei den reifgeborenen Kindern nicht aber bei den frühgeborenen Kindern die episodische Gedächtnisleistung mediierte, liegt die Vermutung nahe, dass frühgeborene im Vergleich zu reifgeborenen Kindern in diesem Alter andere neuronale Netzwerke für das episodische Gedächtnis rekrutieren. Die Ergebnisse aus den EKP Studien (Studie 2 & 3) zeigten, dass das EKP Korrelat der Rekollektion, aber nicht das EKP Korrelat der Vertrautheit, bei den frühgeborenen im Vergleich zu den reifgeborenen Kindern reduziert ist. Zudem zeigte Studie 3, dass innerhalb der frühgeborenen Kindergruppe die Schwangerschaftsdauer positiv mit dem Ausmaß des EKP Korrelats der Rekollektion und negativ mit dem Ausmaß des EKP Korrelats der Vertrautheit korreliert war. Zusammen mit dem Befund, dass das Ausmaß des EKP Korrelats der Rekollektion negativ mit dem Ausmaß des EKP Korrelats der Vertrautheit korreliert war, liegt die Vermutung nahe, dass es einen Kompensationsmechanismus im Gehirn der frühgeborenen Kinder gibt. Das heißt, dass im Gehirn der frühgeborenen Kinder reduzierte rekollektions-basierte Verarbeitung durch erhöhtes vertrautheits-basiertes Erinnern kompensiert wird. Studie 4 erweiterte schließlich das Wissen über die vorgeschlagene Beziehung zwischen Frühgeburt und rekollektions-basierter Verarbeitung. Diese Studie gab weitere Hinweise darauf, dass die Ergebnisse von Studie 3 nicht durch das Ausmaß der Aufgabenschwierigkeit konfundiert sind. Insgesamt deuten die Ergebnisse auf Veränderungen in der Verarbeitung im deklarativen Langzeitgedächtnis bei frühgeborenen Grundschulkindern hin.