Abstract Language processing is a highly integrative function, intertwining linguistic operations (processing the language code intentionally used for communication) and extra-linguistic processes (e.g., attention monitoring, predictive inference, long-term memory). This synergetic cognitive architecture requires a distributed and specialized neural substrate. Brain systems have mostly been examined at rest. However, task-related functional connectivity provides additional and valuable information about how information is processed when various cognitive states are involved. We gathered thirteen language fMRI tasks in a unique database of one hundred and fifty neurotypical adults ( InLang database ). The tasks were designed to assess a wide range of linguistic processes and subprocesses. From this database, we applied network theory as a computational tool to model the task-related functional connectome of language (LANG). The organization of this data-driven neurocognitive atlas of language is examined at multiple levels, uncovering its major components (or crucial subnetworks ) and its anatomical and functional correlates. Furthermore, we estimate its reconfiguration as a function of linguistic demand ( flexibility ), or several factors such as age or gender ( variability ). By accounting for the multifaceted nature of language and modulating factors, this study can contribute to enrich and refine existing neurocognitive models of language. The LANG atlas can also be considered as a reference for comparative or clinical studies, involving a variety of patients and conditions.

Abstract This study aimed to elucidate the white matter changes associated with lexical production (LP) difficulties that typically emerge in middle age, resulting in increased naming latencies. To delay the onset of LP decline, middle-aged adults may rely on domain-general (DG) and language-specific (LS) compensatory mechanisms as proposed by the LARA model (Lexical Access and Retrieval in Aging). However, our knowledge of the white matter changes supporting these mechanisms remains incomplete. Based on a sample of 155 middle-aged adults from the CAMCAN cohort, we combined dimensionality reduction techniques with multivariate statistical methods to jointly examine the relationships between diffusion-weighted imaging and LP-related neuropsychological data. Our findings (i) show that midlife constitutes a pivotal period marked by a discontinuity in brain structure within distributed networks within dorsal, ventral, and anterior cortico-subcortical pathways, and (ii) reveal that this discontinuity signals a neurocognitive transition around age 53-54, marking the onset of LP decline. Indeed, our results propose that middle-aged adults may initially adopt a “semantic strategy” to compensate for initial LP challenges. Still, this strategy may be compromised when late middle-aged adults (age 55-60) lose the ability to exert cognitive control over semantic representations (i.e., reduced semantic control). In summary, our study advances our comprehension of brain structure changes that underpin the neurocognitive profile of LP in middle age. Specifically, we underscore the importance of considering the interplay between DG and LS processes when studying the trajectory of LP performance in healthy aging. Furthermore, these findings offer valuable insights into identifying predictive biomarkers related to the compensatory dynamics observed in midlife, which can help understand language-related neurodegenerative pathologies. Highlights Midlife constitutes a pivotal period characterized by a discontinuity in brain structure. Early middle-aged adults (age 45-55) adopt a “semantic strategy” to facilitate semantic access and sustain lexical production (LP) performances. Late middle-aged adults (age 55-60) gradually lose the ability to exert cognitive control over semantic representations, marking the onset of LP decline.

Aging engenders neuroadaptations, generally reducing specificity and selectivity in functional brain responses. Our investigation delves into the functional specialization of brain hemispheres within language-related networks across adulthood. In a cohort of 728 healthy adults spanning ages 18 to 88, we modeled the trajectories of inter-hemispheric asymmetry concerning the principal functional gradient across 37 homotopic regions of interest (hROIs) of an extensive language network known as the Language-and-Memory Network. Our findings reveal that over two-thirds of Language-and-Memory Network hROIs undergo asymmetry changes with age, falling into two main clusters. The first cluster evolves from left-sided specialization to right-sided tendencies, while the second cluster transitions from right-sided asymmetry to left-hemisphere dominance. These reversed asymmetry shifts manifest around midlife, occurring after age 50, and are associated with poorer language production performance. Our results provide valuable insights into the influence of functional brain asymmetries on language proficiency and present a dynamic perspective on brain plasticity during the typical aging process.

Previous studies have highlighted the importance of considering cognitive functions in a dynamic and interactive perspective and multiple evidence was brought for a language and memory interaction. In this study performed in healthy participants, we developed a new protocol entitled GE2REC that interactively accesses the neural representation of the language-and-memory network. This protocol consists of three runs related to each other, providing a link between tasks, in order to assure an interactive measure of linguistic and episodic memory processes. GE2REC consists of a sentence generation (GE) in auditory modality and two recollecting (2REC) memory tasks, one recognition performed in the visual modality, and another one recall performed in the auditory modality. Its efficiency was evaluated in 20 healthy volunteers using a 3T MR imager. Our results corroborate the ability of GE2REC to robustly activate a fronto-temporo-parietal language network as well as temporal mesial, prefrontal and parietal cortices during encoding and recognition. GE2REC is useful because: (a) requires simultaneous and interactive language-and-memory processes and jointly maps their neural basis; (b) explores encoding and retrieval, managing to elicit activation of mesial temporal structures; (c) is short and easy to perform, hence being suitable for more restrictive settings, and (d) has an ecological dimension of tasks and stimuli. Overall, GE2REC can provide valuable information in terms of the practical foundation of exploration language and memory interconnection.