TOWARD MORE NATURALISTIC APPROACHES TO INVESTIGATE THE MECHANISMS AND NEURAL CORRELATES OF PROSPECTIVE MEMORY

Prospective Memory (PM) is the ability to remember to perform an intention at some point in the future. The present project aims to investigate PM and its neural correlates through the implementation of more life-like paradigms and innovative analysis methods, to collect behavioral and neurophysiological data more generalizable to everyday PM functioning. To reach this goal, novel classes of stimuli (referring to variables present in people’s everyday context) were validated and investigated, and new methods of analysis of the neural oscillations associated with PM processing were introduced. In detail, we investigated the effect of sensory modality on PM processing and neural bases, creating a paradigm composed of auditory and visual versions of different PM conditions (enhancing either the monitoring or the maintenance requests of the PM task). Behavioral results indicated that the maintenance of an intention has greater effects on performance when stimuli are presented in the auditory modality, especially for PM tasks enhancing monitoring processes. The investigation of such findings with neurophysiological techniques, on the other hand, revealed that PM processes were associated with clusters of decreased activity in the theta and alpha frequency bands, consistently between sensory modalities. In the auditory, however, the cluster of alpha decreases was longer and more widespread, indicating that in this modality additional resources were required to monitor for the stimulus associated with intention retrieval (the PM cue). Moreover, this comparison allowed to shed light on the functional meaning of these decreases, as alpha decreases seemed to reflect modality-independent monitoring processes (strategic monitoring), whereas the onset and duration of the theta oscillations associate the results in this band with a reduced elaboration of the ongoing task. A second variable that we considered, very present in our life in the last three years, was the exposition to information regarding the COVID-19 pandemic. To do so, we validated a movie excerpt with content referring to the pandemic situation and proposed it within an affective priming paradigm, right before the execution of a PM task. Data collected in this condition were compared with the ones collected after the presentation of either a neutral or a negative video clip. While the negative prime induced decreased accuracy, the pandemic-related stimulus was reflected in improved performance, suggesting that such stimuli may work as acute stressors, increasing the involvement in the task. In the last study, we applied functional connectivity analysis to the examination of the networks involved during the maintenance phase of different PM conditions. This approach revealed significant differences in the networks underlying intention retention, depending on the monitoring-enhancing or maintenance-enhancing nature of the requests of the PM task. Therefore, functional connectivity resulted to be a useful tool to investigate the oscillations in the prestimulus interval of a PM paradigm, independently from the activity occurring after the stimulus presentation. Overall, this project highlighted the importance of the involvement of more naturalistic paradigms and classes of stimuli in the investigation of prospective remembering, to discover new factors that play a role in this ability, and to offer new strategies to study their effects in the context in which they occur. Finally, analysis approaches such as functional connectivity have the potential to allow the investigation of PM with increased flexibility, allowing us to examine intention maintenance through more life-like experimental paradigms, such as conditions in which no stimuli are presented (and the intention must be maintained) for longer intervals.

La memoria prospettica (MP) è l’abilità di ricordarsi di portare a termine un’intenzione nel futuro. Il presente progetto si propone di investigare la MP e i suoi correlati neurali attraverso l’implementazione di paradigmi più realistici e metodi di analisi innovativi, per raccogliere dati comportamentali e neurofisiologici più riconducibili al funzionamento della MP nella vita quotidiana. Per raggiungere questo obiettivo, nuove classi di stimoli (riferiti a variabili presenti nel contesto quotidiano) sono state validate ed investigate, e nuovi metodi di analisi delle oscillazioni neurali associate ai processi di MP introdotti. Nel dettaglio, è stato investigato l’effetto della modalità sensoriale sulla MP e sulle sue basi neurali, creando un paradigma composto da versioni acustiche e visive di diversi task prospettici (le cui richieste incentivavano o i processi di monitoraggio, o quelli di mantenimento). I risultati comportamentali indicano che il mantenimento di un’intenzione ha maggior effetto sulla performance quando gli stimoli sono presentati in modalità acustica, specialmente nei task che incentivano il monitoraggio. L’indagine di questi risultati con tecniche neurofisiologiche, d’altro lato, ha rivelato che i processi di MP sono associati a diminuita attività nelle bande di frequenza theta e alpha, in maniera simile nelle due modalità. In quella acustica, tuttavia, i cluster di ridotta attività in alpha erano più lunghi e diffusi, indice che in questa modalità risorse aggiuntive erano necessarie per monitorare la presentazione dello stimolo associato al recupero dell’intenzione. Inoltre, questo confronto ha permesso di rivelare informazioni sul significato funzionale di questi cluster, considerato che quelli in alfa sembravano riflettere processi di monitoraggio indipendenti dalla modalità, mentre l’inizio e la durata delle oscillazioni in theta associano i risultati in questa banda con una ridotta elaborazione del task ongoing. Una seconda variabile considerata, molto presente nelle nostre vite negli ultimi tre anni, è l’esposizione a informazioni riguardanti la pandemia da COVID-19. Per studiarla, abbiamo validato dei filmati con contenuti riferiti alla situazione pandemica, proponendoli all’interno di un paradigma di priming affettivo, subito prima dell’esecuzione di un task prospettico. I dati raccolti in questa condizione sono stati confrontati con dati raccolti dopo la presentazione di video con contenuti neutrali o negativi. Mentre il video negativo produceva una riduzione nell’accuratezza, il video COVID-relato risultava migliorare la performance, suggerendo che questo stimolo possa fungere da fattore stressante, aumentando il coinvolgimento nel task. Nell’ultimo studio abbiamo applicato delle analisi di connettività funzionale (CF) all’indagine dei network coinvolti nella fase di mantenimento di diverse condizioni prospettiche. Questo approccio ha rivelato differenze significative nei network sottesi al mantenimento dell’intenzione, a seconda delle richieste del task prospettico, che incentivavano o il monitoraggio o il mantenimento. Pertanto, l’analisi di CF è risultata un utile strumento per studiare le oscillazioni nell’intervallo prestimolo dei paradigmi prospettici, indipendentemente dall’attività elicitata dopo la presentazione dello stimolo. Nel suo complesso, questo progetto ha evidenziato l’importanza del coinvolgimento di paradigmi e stimoli più naturalistici per l’indagine della MP, per scoprire nuovi fattori che giocano un ruolo in questa capacità e per offrire nuove strategie per studiarne gli effetti nei contesti in cui avvengono. Infine, approcci di analisi come la CF hanno il potenziale di permettere l’indagine della MP con maggior flessibilità, permettendoci di esaminare il mantenimento delle intenzioni attraverso paradigmi sperimentali più naturalistici.