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«EPISODIC MEMORY IN PATIENTS WITH DISORDERS OF CONSCIOUSNESS AND HEALTHY CONTROLS. A study from Nairobi / Kenya Dissertation zum Erwerb des ...»

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Aus dem Institut für medizinische Psychologie der Ludwig-Maximilians-Universität

München

Vorstand: Prof. Dr. E. Pöppel

EPISODIC MEMORY IN PATIENTS WITH DISORDERS OF CONSCIOUSNESS

AND HEALTHY CONTROLS.

A study from Nairobi / Kenya

Dissertation

zum Erwerb des Doktorgrades der Medizin

an der medizinischen Fakultät der

Ludwig-Maximilians-Universität zu München

vorgelegt von

Winfred Kitavi aus Nairobi / Kenia Mit Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität München Berichtserstatter: Prof. Dr. E. Pöppel Mitberichtserstatter: Priv. Doz. Dr. Michael Riedel Mitbetreuung durch den promovierten Mitarbeiter: Dr. Karin Meißner Dekan: Prof. Dr. med. Dr. h.c. M. Reiser, FACR, FRCR Tag der mündlichen Prüfung: 28.05.2009 Acknowledgements I would like to thank my family for their support throughout my studies, and, especially, for their enormous contribution to this project.

I would also like to express my gratitude to my supervisor, Prof. Dr. E. Pöppel for his patience, guidance and constructive advice throughout my research, and to Prof. A. M.

Adam of Nairobi University for his assistance.

Last but not least I thank all my interviewees who shared their memories and experiences with me and thus made this research possible.

Episodic memory in patients with disorders of consciousness and healthy controls A study from Nairobi / Kenia Dissertation W. Kitavi Department of medical psychology, University of Munich, Germany 31st August 2008 Disturbances of consciousness are often accompanied by impairment of memory. In the clinical context, the most frequently assessed memory system following states of altered consciousness is semantic memory. This study focused on episodic memory and aimed to investigate the effects of brain lesions leading to disorders of consciousness on episodic memory and to gather further evidence supporting theories of episodic memory in a different geographical setting.

The study was conducted at the neurology unit of Nairobi University hospital and in certain residential areas in Nairobi, and it had in total 70 participants (35 patients and 35 healthy controls). Episodic memory was assessed by interviews using a standardized list of questions.

Episodic questions referred to personally experienced events and required the subjects to mentally visualize the events before reporting them.

The tasks were designed to test the episodic memories of the recent and remote past. In all cases a free recall approach was applied, and there was no time limit for the production and description of events. During the interviews, attention was paid to the number of pictures retrieved in each task, the spontaneity in response, details with which the events were described, and the content of the events.

The performance of the patients and controls was determined by the total number of pictures retrieved. The Mann-Whitney U-test showed that control subjects produced a significantly larger number of pictures compared to the patients (U=387.500, P=0.008), suggesting the deficits in episodic memory in the patients. Tests were also carried out to compare the performance of subjects in different age groups. Contrary to previous assumptions, episodic memory could not be proved to decline with age. Additionally, emotions were found to play a key role in the retrieval of episodic memories. Events that had been encoded with greater emotional contents were more clearly recalled even if they lay far back in time, whereas nonemotional events were found to fade with time.

These results indicate the necessity to introduce standardized tests to evaluate the episodic memory, which could advance our understanding of potential mechanisms of cognitive functions in the brain.

Untersuchung des episodischen Gedächtnisses bei Patienten mit Bewusstseinstörungen und gesunden Probanden

–  –  –

Störungen des Bewusstseins werden oft von Beeinträchtigungen des Gedächtnisses begleitet.

Das menschliche Gedächtnis unterscheidet zwei Formen des Expliziten Gedächtnisses, das Semantische und das Episodische. Im klinischen Alltag wird nach Gehirnläsionen mit Störungen des Bewusstseins oft nur das semantische Gedächtnis untersucht.

In der vorliegenden Arbeit wurde das episodische Gedächtnis untersucht, um mögliche Auswirkungen von Gehirnläsionen mit folgenden Störungen des Bewusstseins auf diese Form des Gedächtnisses zu bestimmen. Die Studie wurde in der Klinik für Neurologie am Universitätsklinikum von Nairobi und in Wohngegenden von Nairobi durchgeführt und hatte insgesamt 70 Teilnehmer (35 Patienten und 35 gesunde Probanden). Das episodische Gedächtnis wurde anhand eines standardisierten Fragebogens untersucht. Die Fragen bezogen sich auf persönlich erfahrene Ereignisse der Vergangenheit. Das Abrufen von Bildern erfolgte ohne Denkanstöße und es gab keine Einschränkung im Bezug auf Assoziationen.

Der Leistungsvergleich zwischen Patienten und gesunden Probanden wurde anhand der Anzahl der abgerufenen Bilder getroffen. Es konnte gezeigt werden, dass die gesunden Probanden im Vergleich zu den Patienten deutlich mehr Bilder aus ihrem episodischen Gedächtnis abrufen konnten. Dies weist auf Defizite der Gedächtnisleistung in der Gruppe der Patienten hin.





Im Vergleich von Studienteilnehmern verschiedener Altersgruppen zeigte sich, entgegen den Erwartungen, dass das Abrufen autobiographischer Ereignisse nicht mit dem Alter nachlässt.

Zudem konnte gezeigt werden, dass Emotionen eine Schlüsselrolle beim Abrufen von episodischen Ereignissen spielten. An Ereignisse, die mit größerem emotionalen Inhalt gespeichert worden waren, wurde eindeutig erinnert, selbst wenn sie weit zurück lagen. Nicht emotionale Ereignisse dagegen verblassten mit der Zeit.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, standardisierte Tests einzuführen, um das episodische Gedächtnis zu untersuchen. Ein solcher Schritt könnte unser Verständnis von Informationsverarbeitung und kognitiven Funktionen im Gehirn verbessern.

Table of contents

1. Introduction…………………………………………………………

2. Memory...…………………………………………………………...............…........ 12

2.1 Classifications of memory……………………………………...............…......... 12

2.2 Episodic memory……………………………………………….............…........ 13

3. Consciousness………………………………………………………

3.1 Human consciousness and its impairment……………………

3.1.1 Definition and classification………………………………............……….. 16 3.1.2 Anatomical representation…………………………………….......……….. 17 3.1.3 Manifestation and aetiology of impaired consciousness………......…......... 18 3.1.4 Diagnosis of impaired consciousness…………………………......……….. 19 3.1.5 Grading of impaired consciousness……………………………

3.1.6 Wakefulness, sleep and unconsciousness……………………...........……... 21

4. Methods and study…………………………………………………

4.1 Geographical location…………………………………………...........………... 23

4.2 Definition of study subjects……………………………………...............…….. 23

4.3 Definition of control subjects…………………………………...........………... 24

4.4 Demographic data……………………………………………..............……….. 25

4.5 Method of data collection…………………………………................………… 25 4.5.1 List of questions……………………………………….............………….... 27 4.5.2 Tasks in summary……………………………………..............………….... 28 4.5.3 Introspection…………………………………………

5. Results…………………………………………………….................……………... 31

5.1 Case description…………………………………………….................……….. 31

5.2 Data representation……………………………………….................…………. 35

5.3 Statistical description……………………………………

5.4 Qualities of episodic memory……………………………

6. Summary of results……………………………………………….................……... 50

7. Discussion………………………………………………………….................……. 52

8. References……………………………………………………..................………… 56

9. Appendix……………………………………………………

9.1 Statistical tables……………………………………………

1. INTRODUCTION Disturbances of consciousness and memory impairment often occur together. Cortical and sub-cortical structures that subserve memory are likewise necessary for the formation of consciousness. Thus, injury to any of this brain structures may lead to a change in the level of awareness and may be accompanied by impairment of memory. Memory is classified into multiple systems each containing different information. Subsequently, amnesia (memory loss) can occur for a single system or for a combination of systems.

The nature of memory that was evaluated in this study is called episodic memory. It is a memory system that allows individuals to mentally travel to their past and to retrieve events that occurred at a particular time and place. Recently, there has been use of experiments for research in this field. This notwithstanding, I opted to use the technique of introspection in this study as it allows the subjects more freedom to report their associations and because it could deliver unanticipated results. Introspection involves asking the concerned about their past experiences and requires the particular person to look within themselves and report their experiences, emotions and sensations presenting the observer with a picture.

This study of episodic memory focused on subjects who had suffered disturbances of consciousness, paying no attention to aetiology, lesion size or location. The study aimed at accumulating evidence in support of the concept of episodic memory in a different geographical setting, and further to establish if episodic memory was affected following disorders of consciousness. Despite our present knowledge on memory systems, tests are rarely carried out to assess episodic memory following brain lesions or diminished level of consciousness but are routinely carried to establish semantic memory. This is probably due to the fact that semantic memory is easier to assess as it contains facts about world that can be memorized and then tested by asking the subject to recall information previously given to him. Episodic memory on the other hand, contains information about the past that is personal, and which cannot be learned by heart.

According to theory, episodic memory evolved out of semantic memory. Tulving (2002) states: “Episodic memory is a recently evolved, late-developing, and early deteriorating past-oriented memory system, more vulnerable than other memory systems to neuronal dysfunction, and probably unique to humans”. Concisely, I engaged to find out the features that define this memory system and make it distinguishable from other memory systems. Accordingly, I had to find answers to questions that have been posed in relation to episodic memory - to what extent could people remember events happening in their lives in the recent and remote past, - what do they remember, - at what age do humans develop a functioning episodic memory and - does episodic memory degenerate with time and age.

This research is important as it could reinforce the findings of initial studies on episodic memory and therefore further our understanding of brain mechanisms. Additionally, the study may also provide some information on the anthropological universals of episodic memory, if the results are compared with those obtained in other geographical settings.



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