Active listening in sound localization : multisensory and motor contributions to perceiving and re-learning the auditory space
La perception de l'espace auditif spatial et sa plasticité : le rôle joué par les entrées multisensorielles et les sorties motrices
Résumé
Sound localization is the ability to identify the location of sounds in space. This skill allows to perceive the three dimensions of the auditory environment and contributes to attentional orienting and selection. Human learn over the course of life to localize sounds by relying on auditory cues that derive from the interactions of sound waves with the ears and head. Localizing sounds requires creating correspondences between auditory signals and spatial coordinates. Our cognitive system can update these correspondences according to posture and body movements as well as the multiple acoustic scenarios we encounter in life. The other sensory modalities, especially vision, are essential in this updating process. Studying this ability is fascinating for cognitive sciences because it allows to examine the multisensory nature of the acoustic space perception and it permits the investigation of the learning mechanisms subtending these spatial skills. For some people such correspondences are more difficult to create. For instance, people with deafness who use hearing aids or cochlear implants must reconstruct these correspondences through altered and partial auditory cues. This thesis deals with acoustic space perception and presents a series of original experimental contributions aimed at examining the role of active listening and sound-directed actions in spatial hearing. The first chapter describes the mechanisms underlying sound localization and how they can adapt to altered listening conditions. The central chapters of the thesis present a series of experimental contributions which investigated specific questions about acoustic space perception following an incremental logic. First, I validated the innovative methodology based on virtual reality used in all subsequent experiments of the thesis in people with normal hearing (Chapters 2 and 3). Using this methodology, I tested the ability to locate the sounds in listeners with one ear plugged. Plugging one ear modifies the auditory cues and therefore it constitutes a frequently used model to test adaptation to new auditory cues over time. Second, using this model, I investigated the contribution of multisensory stimulation, feedback and sound-directed actions to the adaptation to altered auditory cues over time (Chapter 4). A further step forward from previous studies was to test the generalization of observed learning effects (Chapter 5). The generalization was first observed in normal hearing with one ear plugged and then in a group people with deafness using bilateral cochlear implants (Chapter 6). In the concluding chapter, the theoretical and applied contributions of the experimental works were discussed. They expand the model of acoustic space relearning already present in the literature (Chapter 7). This thesis demonstrates the crucial role of active listening in acoustic space perception and relearning. The concept of behavioral strategy is presented as a further component to consider when studying the mechanisms underlying relearning. Furthermore, the relevant role of motor interaction with sounds as a promoter of relearning clearly emerges in this thesis. From an applied perspective, this series of studies offer a demonstration of the effectiveness of training based on motor interactions with sound in people with bilateral cochlear implants. Starting from the validation of new methodological approach and by testing specific modulations on the localization of sounds, this thesis dissertation led to the demonstration of the possibility of improving the acoustic perception of people with cochlear implants through a protocol based on sound-oriented actions and active listening, implemented in virtual reality. In this respect, this offers theoretical contributions as well as practical indications for building a training approach that could transfer to the clinical world both for the measurement and for the rehabilitation of auditory spatial skills.
La localisation du son est la capacité d'identifier l'emplacement des sources sonores dans l'espace 3D et nous permet de diriger notre attention et de percevoir notre environnement. Les êtres humains apprennent au cours de leur vie à localiser les sons sur la base d'indices acoustiques qui dérivent de l'interaction de l'onde sonore avec les oreilles et la tête. La localisation des sons nécessite de créer des correspondances entre les signaux auditifs et les coordonnées spatiales. Notre système cognitif est donc capable de mettre à jour ces correspondances en fonction de la posture et des mouvements de notre corps ainsi que des scénarios acoustiques possibles. Les autres modalités sensorielles, notamment la vue, sont essentielles dans le processus de mise à jour. L'étude de cette capacité de l'être humain est fascinante pour les sciences cognitives car elle permet, d'une part, d'approfondir le caractère multisensoriel de la perception de l'espace acoustique, et d'autre part d'explorer les mécanismes sous-jacents à l'apprentissage de ces correspondances. Il existe en effet des cas où de telles correspondances sont plus difficiles à construire ; les personnes sourdes ayant une récupération auditive partielle, perçoivent en effet des repères acoustiques souvent altérés voire absents. Ce travail de thèse traite de la thématique de l'espace acoustique et présente notamment une série d’expériences originales visant à approfondir le rôle de l'écoute active et de l'action directe envers la localisation des sources sonores. Le premier chapitre décrit les mécanismes qui sous-tendent cette capacité. En particulier, certaines situations dans lesquelles cette capacité est altérée ont été étudiées, comme le cas de l'écoute avec un implant cochléaire. Les chapitres centraux consistent en une série de contributions expérimentales. Dans un premier temps, en testant des personnes ayant une audition normale, j’ai validé la méthodologie innovante basée sur la réalité virtuelle, utilisée dans les expérimentations ultérieures de la thèse (Chapitres 2 et 3). Dans un deuxième temps, j’ai testé la capacité de localiser les sons des entendants avec une oreille bouchée. Boucher une oreille modifie les signaux acoustiques et constitue donc un modèle d'écoute altérée fréquemment utilisé pour tester l'adaptation dans le temps à de nouveaux signaux acoustiques. Dans ce contexte, j’ai étudié la contribution de la stimulation multisensorielle, du feedback et des actions dirigées vers les sons sur le développement et l'apprentissage de l'espace sonore correspondant au cours du temps (Chapitre 4). La suite des études précédentes consistait à tester la généralisation des effets d'apprentissage observés (Chapitre 5). Cette généralisation a d'abord été observée chez des entendants ayant une oreille bouchée puis dans un groupe de personnes sourdes porteuses d'implants cochléaires bilatéraux (Chapitre 6). En conclusion, les résultats ont été discutés avec une attention particulière aux apports théoriques qui ont conduit à l'élargissement du modèle de récupération des correspondances entre les indices spatiaux et acoustiques (Chapitre 7). Cette thèse a démontré le rôle crucial de l'écoute active dans la perception de la position sonore et dans le réapprentissage de cette capacité. Elle a également étendu le modèle théorique de référence en introduisant le concept de stratégie comportementale comme une autre composante à considérer dans l'étude des mécanismes sous-jacents au réapprentissage. Par ailleurs, le rôle critique de l'interaction motrice avec les sons en tant que promoteur du réapprentissage apparaît clairement dans cette thèse. D'un point de vue applicatif, ces recherches offrent une démonstration de l'efficacité d'un entraînement basé sur l'interaction motrice avec le son chez les personnes porteuses d'implants cochléaires bilatéraux.
Origine : Version validée par le jury (STAR)