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Pré-Publication, Document De Travail (Preprint/Prepublication) Année : 2024

Modeling the Neurocognitive Dynamics of Language across the Lifespan

Modélisation de la Dynamique Neurocognitive du Langage dans une perspective Lifespan

Résumé

Healthy aging is associated with a heterogeneous decline across cognitive functions, typically observed between language comprehension and language production (LP). Examining resting-state fMRI and neuropsychological data from 628 healthy adults (age 18-88) from the CamCAN cohort, we performed state-of-the-art graph theoretical analysis to uncover the neural mechanisms underlying this variability. At the cognitive level, our findings suggest that LP is not an isolated function but is modulated throughout the lifespan by the extent of inter-cognitive synergy between semantic and domain-general processes. At the cerebral level, we show that DMN (Default Mode Network) suppression coupled with FPN (Fronto-Parietal Network) integration is the way for the brain to compensate for the effects of dedifferentiation at a minimal cost, efficiently mitigating the age-related decline in LP. Relatedly, reduced DMN suppression in midlife could compromise the ability to manage the cost of FPN integration. This may prompt older adults to adopt a more cost-efficient compensatory strategy that maintains global homeostasis at the expense of LP performances. Taken together, we propose that midlife represents a critical neurocognitive juncture that signifies the onset of LP decline, as older adults gradually lose control over semantic representations. We summarize our findings in a novel SENECA model (Synergistic, Economical, Nonlinear, Emergent, Cognitive Aging), integrating connectomic and cognitive dimensions within a complex system perspective.
Le vieillissement sain est associé à un déclin hétérogène des fonctions cognitives, typiquement observé entre la compréhension et la production du langage (PL). En examinant les données IRMf à l'état de repos et les données neuropsychologiques de 628 adultes sain (âgés de 18 à 88 ans) de la cohorte CamCAN, nous avons effectué une analyse de graphe pour découvrir les mécanismes neuronaux sous-jacents à cette variabilité. Au niveau cognitif, nos résultats suggèrent que la PL n'est pas une fonction isolée mais qu'elle est modulée tout au long de la vie par l'étendue de la synergie intercognitive entre les processus sémantiques et les processus de contrôle cognitif. Au niveau cérébral, nous montrons que la suppression du DMN (Default Mode Network) couplée à l'intégration du FPN (Fronto-Parietal Network) est le moyen pour le cerveau de compenser les effets de la dédifférenciation à un coût minimal, atténuant ainsi efficacement le déclin en PL lié à l'âge. Ainsi, une diminution de la suppression du DMN au milieu de la vie pourrait compromettre la capacité à gérer le coût de l'intégration du réseau frontopariétal. Cela pourrait inciter les adultes plus âgés à adopter une stratégie compensatoire plus économique qui maintient l'homéostasie globale au détriment des performances en PL. Dans l'ensemble, nous proposons que le milieu de la vie représente une jonction neurocognitive critique qui signifie le début du déclin en PL, au fur et à mesure que les adultes plus âgés perdent le contrôle cognitif des représentations sémantiques. Nous résumons nos résultats dans un nouveau modèle SENECA (Synergistic, Economical, Nonlinear, Emergent, Cognitive Aging), qui embrace une dimension connectomique et cognitive tout en considérant le fonctionnement neurocognitif comme un système complexe.
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Guichet et al., 2024 - Preprint.pdf (1.28 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04448103 , version 1 (09-02-2024)

Licence

Paternité - Pas d'utilisation commerciale

Identifiants

  • HAL Id : hal-04448103 , version 1

Citer

Clément Guichet, Sonja Banjac, Sophie Achard, Martial Mermillod, Monica Baciu. Modeling the Neurocognitive Dynamics of Language across the Lifespan. 2024. ⟨hal-04448103⟩
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