Influence of visual processing on spatial memory and navigation in young and older adulthood - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Influence of visual processing on spatial memory and navigation in young and older adulthood

Influence du traitement visuel sur la mémoire spatiale et les capacités de navigation des jeunes adultes et des personnes âgées

Marion Durteste

Résumé

Healthy ageing is associated with a decline in spatial navigation abilities, resulting in a loss of mobility and autonomy. The majority of studies ascribes this decline solely to the deterioration of higher-level cognitive processes such as memory or executive functions, without considering age-related perceptual deficits. Yet, the way we in which we perceive visual information is key to engage adequately with the surrounding environment. This doctoral work aimed at understanding, via behavioural and neuroimaging measures, the impact of age-related changes in visual information encoding on spatial navigation abilities. In the first part of the thesis, we set out to establish the consequences of ageing on the use of visual spatial cues in the environment for orientation and navigation. In a functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment, we revealed a decline in spatial navigation performance in older adults associated with a specific reduction in the activity of parahippocampal regions involved in fine-grained information processing. The occipital place area (OPA) was recruited to a greater degree by older participants than young participants for reorientation. This visual area of the dorsal stream implicated in the encoding of scenes is also known to preferentially process information from the lower visual field. Results from this first part thus led us to hypothesise that the increased OPA activity could be driven partly by an age-related bias for the lower portion of the visual field. The second part of this work sought to test whether the vertical position of an object represents a fundamental property for spatial cognition in healthy older adults. In a computer-based experiment involving an object recognition task, we identified a spatial memory deficit in the upper visual field of older adults. Building on these results, we showed that this decline did not originate from age-related changes in the extent of visual fields or in the integrity of retinal layers. The third part of the thesis examined the cerebral correlates of processing the vertical position of landmarks in the context of more dynamic spatial navigation tasks. We first created a desktop-based navigation paradigm with eye tracking and electroencephalographic recordings to determine whether free visual search was associated with vertical biases. This experiment demonstrated a systematic bias among older adults for visual information in the lower portion of the screen as well as a modulation of theta and beta frequency bands as a function of object position. The latter results revealed that attention during navigation was not homogeneously distributed across the visual field in ageing. Finally, in a last spatial orientation experiment using fMRI, we showed that the OPA parsed the vertical position of useful information for navigation in young and older adults. We also found that the activation levels within the OPA were independent from its preference for the lower half of the visual field, and that they were more pronounced in older participants. Taken together, the results from this doctoral work highlighted the tight links between visual information processing and spatial cognition and they provided unique insights into the repercussions of visual ageing on navigational behaviour. This work also emphasised the importance of developing infrastructures tailored to older adults’ visuospatial preferences, with a view to maintaining their autonomy.
Le vieillissement sain s’accompagne d’une diminution des capacités de navigation spatiale avec pour conséquence une perte de mobilité et d’autonomie. La majorité des études attribue cette atteinte uniquement au déclin de processus cognitifs, tels que la mémoire ou les fonctions exécutives, sans considérer les déficits perceptifs liés à l’âge. Or, la façon dont nous percevons l’information visuelle constitue une étape clé pour appréhender et agir sur notre environnement. Ce travail de thèse visait à comprendre, via des mesures comportementales et de neuroimagerie, l’impact du vieillissement du système de traitement de l’information visuelle sur les capacités de navigation spatiale. Le premier volet s’est attaché à évaluer les conséquences du vieillissement sur l’utilisation d’indices visuels pour l’orientation et la navigation spatiale. Dans une expérience en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), nous avons montré une diminution des performances de navigation chez les participants âgés. Cette dernière était associée à une réduction de l’activité de régions parahippocampiques impliquées dans le traitement de l’information visuelle fine. L’occipital place area (OPA) était davantage sollicitée par les participants âgés que par les jeunes pour se réorienter. Cette région de la voie visuelle dorsale impliquée dans l’encodage de scènes a aussi pour particularité de traiter préférentiellement les informations du champ visuel inférieur. Les résultats de cette première partie nous ont ainsi permis d’émettre l’hypothèse que l’augmentation d’activité de l’OPA pourrait être associée à un biais, apparaissant avec l’âge, pour la portion inférieure du champ visuel. Le second volet de ce travail avait pour but de tester si le rôle de la position verticale d’un objet constituait une propriété essentielle pour la cognition spatiale des personnes âgées. Dans une expérience sur ordinateur impliquant une tâche de mémorisation d’objets, nous avons identifié un déficit spécifique de mémoire spatiale dans le champ visuel supérieur des personnes âgées. Forts de ce résultat, nous avons montré qu’un tel déclin n’était pas dû à des changements liés à l’âge de l’aire des champs visuels ou de l’intégrité des couches rétiniennes. Le troisième volet s’est intéressé aux corrélats neuraux du traitement de la position verticale d’objets dans le contexte de tâches de navigation plus écologiques. Nous avons d’abord créé une expérience de navigation sur ordinateur avec enregistrements oculomoteur et électroencéphalographique afin de déterminer si la recherche visuelle libre était associée à des biais verticaux. L’expérience a démontré un biais systématique chez les participants âgés pour l’information visuelle située dans la portion inférieure de l’écran ainsi qu’une modulation des bandes de fréquences theta et beta en fonction de la position de l’information. Ces résultats ont montré que l’attention n’était pas distribuée de manière homogène lors de la navigation au cours du vieillissement. Enfin, dans une dernière expérience d’orientation spatiale en IRMf, nous avons établi que l’OPA codait la position verticale d’objets utile à la navigation chez les participants jeunes et âgés. Nous avons aussi observé que l’activation de l’OPA était indépendante de son biais pour la partie basse du champ visuel, et qu’elle était plus prononcée chez les participants âgés. L’ensemble de ces travaux a permis de mettre en lumière les liens étroits qui existent entre traitement de l’information visuelle et cognition spatiale. Ce travail de thèse a contribué à une meilleure compréhension des répercussions du vieillissement visuel sur les comportements liés à l'orientation dans l'espace. Il a permis également de souligner l’importance d’une planification d’aménagement des infrastructures mieux adaptée aux caractéristiques visuo-spatiales des personnes âgées, dans une perspective de maintien de l’autonomie.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04445055 , version 1 (07-02-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04445055 , version 1

Citer

Marion Durteste. Influence of visual processing on spatial memory and navigation in young and older adulthood. Neuroscience. Sorbonne Université, 2023. English. ⟨NNT : 2023SORUS417⟩. ⟨tel-04445055⟩
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