Chronic media multitasking is quickly becoming ubiquitous, although processing multiple incoming streams of information is considered a challenge for human cognition. A series of experiments addressed whether there are systematic differences in information processing styles between chronically heavy and light media multitaskers. A trait media multitasking index was developed to identify groups of heavy and light media multitaskers. These two groups were then compared along established cognitive control dimensions. Results showed that heavy media multitaskers are more susceptible to interference from irrelevant environmental stimuli and from irrelevant representations in memory. This led to the surprising result that heavy media multitaskers performed worse on a test of task-switching ability, likely due to reduced ability to filter out interference from the irrelevant task set. These results demonstrate that media multitasking, a rapidly growing societal trend, is associated with a distinct approach to fundamental information processing.

Neuroimaging and neuropsychological studies have implicated left inferior prefrontal cortex (LIPC) in both semantic and phonological processing. In this study, functional magnetic resonance imaging was used to examine whether separate LIPC regions participate in each of these types of processing. Performance of a semantic decision task resulted in extensive LIPC activation compared to a perceptual control task. Phonological processing of words and pseudowords in a syllable-counting task resulted in activation of the dorsal aspect of the left inferior frontal gyrus near the inferior frontal sulcus (BA 44/45) compared to a perceptual control task, with greater activation for nonwords compared to words. In a direct comparison of semantic and phonological tasks, semantic processing preferentially activated the ventral aspect of the left inferior frontal gyrus (BA 47/45). A review of the literature demonstrated a similar distinction between left prefrontal regions involved in semantic processing and phonological/lexical processing. The results suggest that a distinct region in the left inferior frontal cortex is involved in semantic processing, whereas other regions may subserve phonological processes engaged during both semantic and phonological tasks.

Summary

 How does ventrolateral prefrontal cortex (VLPFC) control mnemonic processing? Alternative models propose that VLPFC guides top-down (controlled) retrieval of knowledge from long-term stores or selects goal-relevant products of retrieval from among competitors. A paucity of evidence supports a retrieval/selection distinction, raising the possibility that these models reduce to a common mechanism. Here, four manipulations varied semantic control demands during fMRI: judgment specificity, cue-target-associative strength, competitor dominance, and number of competitors. Factor analysis revealed evidence for a metafactor that accounted for common behavioral variance across manipulations and for functional variance in left mid-VLPFC. These data support a generalized control process that selects relevant knowledge from among competitors. By contrast, left anterior VLPFC and middle temporal cortex were sensitive to cue-target-associative strength, but not competition, consistent with a control process that retrieves knowledge stored in lateral temporal cortex. Distinct PFC mechanisms mediate top-down retrieval and postretrieval selection.

A central function of memory is to permit an organism to distinguish between stimuli that have been previously encountered and those that are novel. Although the medial temporal lobe (which includes the hippocampus and surrounding perirhinal, parahippocampal, and entorhinal cortices) is known to be crucial for recognition memory, controversy remains regarding how the specific subregions within the medial temporal lobe contribute to recognition. We used event-related functional MRI to examine the relation between activation in distinct medial temporal lobe subregions during memory formation and the ability (i) to later recognize an item as previously encountered (item recognition) and (ii) to later recollect specific contextual details about the prior encounter (source recollection). Encoding activation in hippocampus and in posterior parahippocampal cortex predicted later source recollection, but was uncorrelated with item recognition. In contrast, encoding activation in perirhinal cortex predicted later item recognition, but not subsequent source recollection. These outcomes suggest that the subregions within the medial temporal lobe subserve distinct, but complementary, learning mechanisms.

Prefrontal cortex plays a central role in mnemonic control, with left inferior prefrontal cortex (LIPC) mediating control of semantic knowledge. One prominent theory posits that LIPC does not mediate semantic retrieval per se, but rather subserves the selection of task-relevant knowledge from amidst competing knowledge. The present event-related fMRI study provides evidence for an alternative hypothesis: LIPC guides controlled semantic retrieval irrespective of whether retrieval requires selection against competing representations. With selection demands held constant, LIPC activation increased with semantic retrieval demands and with the level of control required during retrieval. LIPC mediates a top-down bias signal that is recruited to the extent that the recovery of meaning demands controlled retrieval. Selection may reflect a specific instantiation of this mechanism.

Alzheimer’s disease is an incurable neurodegenerative disorder in which neuroinflammation has a critical function1. However, little is known about the contribution of the adaptive immune response in Alzheimer’s disease2. Here, using integrated analyses of multiple cohorts, we identify peripheral and central adaptive immune changes in Alzheimer’s disease. First, we performed mass cytometry of peripheral blood mononuclear cells and discovered an immune signature of Alzheimer’s disease that consists of increased numbers of CD8+ T effector memory CD45RA+ (TEMRA) cells. In a second cohort, we found that CD8+ TEMRA cells were negatively associated with cognition. Furthermore, single-cell RNA sequencing revealed that T cell receptor (TCR) signalling was enhanced in these cells. Notably, by using several strategies of single-cell TCR sequencing in a third cohort, we discovered clonally expanded CD8+ TEMRA cells in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease. Finally, we used machine learning, cloning and peptide screens to demonstrate the specificity of clonally expanded TCRs in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease to two separate Epstein–Barr virus antigens. These results reveal an adaptive immune response in the blood and cerebrospinal fluid in Alzheimer’s disease and provide evidence of clonal, antigen-experienced T cells patrolling the intrathecal space of brains affected by age-related neurodegeneration. An integrated analysis of several cohorts shows that clonal, antigen-experienced T cells are found in the cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer’s disease, suggesting that the adaptive immune system has a role in age-related neurodegeneration.

Humans encounter and form memories for multiple types of experiences that differ in content, novelty, and memorability. Critical for understanding memory is determining (1) how the brain supports the encoding of events with differing content and (2) whether neural regions that are sensitive to novelty also influence whether stimuli will be subsequently remembered. This event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) study crossed content (picture/word), novelty (novel/repeated), and subsequent memory (remembered/forgotten) to examine prefrontal and temporal lobe contributions to encoding. Results revealed three patterns of encoding-related activation in anatomically connected inferior prefrontal and lateral temporal structures that appeared to vary depending on whether visuospatial/visuo-object, phonological/lexical, or semantic attributes were processed. Event content also modulated medial temporal lobe activity; word encoding predominantly activated the left hemisphere, whereas picture encoding activated both hemispheres. Critically, in prefrontal and temporal regions that were modulated by novelty, the magnitude of encoding activation also predicted whether an event would be subsequently remembered. These results suggest that (1) regions that demonstrate a sensitivity to novelty may actively support encoding processes that impact subsequent explicit memory and (2) multiple content-dependent prefrontal-temporal circuits support event encoding. The similarities between prefrontal and lateral temporal encoding responses raise the possibility that prefrontal modulation of posterior cortical representations is central to encoding.

Decisions are often guided by generalizing from past experiences. Fundamental questions remain regarding the cognitive and neural mechanisms by which generalization takes place. Prior data suggest that generalization may stem from inference-based processes at the time of generalization. By contrast, generalization may emerge from mnemonic processes occurring while premise events are encoded. Here, participants engaged in a two-phase learning and generalization task, wherein they learned a series of overlapping associations and subsequently generalized what they learned to novel stimulus combinations. Functional MRI revealed that successful generalization was associated with coupled changes in learning-phase activity in the hippocampus and midbrain (ventral tegmental area/substantia nigra). These findings provide evidence for generalization based on integrative encoding, whereby overlapping past events are integrated into a linked mnemonic representation. Hippocampal-midbrain interactions support the dynamic integration of experiences, providing a powerful mechanism for building a rich associative history that extends beyond individual events.

The lobular distributions of functional activation of the cerebellum during verbal working-memory and finger movement tasks were investigated using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Relative to a rest control, finger tapping of the right hand produced ipsilateral-increased activation in HIV/HV [Roman numeral designations based on Larsell's () nomenclature] and HVI and weaker activation in HVIII that was stronger on the ipsilateral side. For a working-memory task, subjects were asked to remember six (high load) or one (low load) visually presented letters across a brief delay. To assess the motoric aspects of rehearsal in the absence of working memory, we asked the subjects to repeatedly read subvocally six or one letters at a rate that approximated the internally generated rehearsal of working memory (motoric rehearsal task). For both tasks, bilateral regions of the superior cerebellar hemispheres (left superior HVIIA and right HVI) and portions of posterior vermis (VI and superior VIIA) exhibited increased activation during high relative to low load conditions. In contrast, the right inferior cerebellar hemisphere (HVIIB) exhibited this load effect only during the working-memory task. We hypothesize that HVI and superior HVIIA activation represents input from the articulatory control system of working memory from the frontal lobes and that HVIIB activation is derived from the phonological store in temporal and parietal regions. From these inputs, the cerebellum could compute the discrepancy between actual and intended phonological rehearsal and use this information to update a feedforward command to the frontal lobes, thereby facilitating the phonological loop.

In this study the use of functional MRI (fMRI) for measuring language lateralization non-invasively was examined. The subjects were seven patients with histories of temporal lobe epilepsy who had undergone Wada resting for pre-surgical evaluation. Four patients were left-hemisphere-dominant and three were right-hemisphere-dominant for language. They received fMRI scans while they made semantic or perceptual judgments about visually presented words. Regions of the inferior frontal gyrus (pars triangularis and pars orbitalis) and neighbouring orbital cortex, corresponding to portions of Brodmann areas 45, 46 and 47, exhibited significant increases in activation during semantic relative to perceptual judgments. Lateralization of the increases in activation were consistent with the Wada test assessments of hemispheric language dominance in each of the seven patients. These results suggest that, in addition to providing a tool for investigating human cognitive processes, fMRI has significant clinical potential as a non-invasive measure of language laterlization.