Effet de l'expertise et de l'attention sur l'encodage neuronal des sons de parole

Expertise's effect and expertise's attention about neural encoding of speech sounds

• Auteur / Autrice : Bastien Intartaglia
• Direction : Daniele Schön
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 20/09/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences des systèmes (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Belin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Caclin, Simone Dalla Bella
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Caclin, Simone Dalla Bella

Mots clés

Mots clés contrôlés

Potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral

Potentiels évoqués auditifs

Stimulation acoustique

Musique

physiologie

Perception de la parole

Psychoacoustique

Cortex auditif

Tronc cérébral

Plasticité neuronale

Mots clés libres

Plasticité

Tronc cérébral

Système corticofuge

Musique

Parole

Plasticity

Brainstem

Corticofugal system

Music

Speech

Résumé

Les travaux de cette thèse ont investigué les effets de plasticité induits au niveau sous-cortical : à long terme, par l'étude des effets de l'expertise (linguistique et musicale) et à court terme par l'étude des effets attentionnels. Notre hypothèse était que l'expertise linguistique renforce l'encodage automatique des sons natifs au niveau des indices linguistiques les plus importants. Les réponses complexes du tronc cérébral se sont avérées plus robustes pour les sons natifs avec un renforcement spécifique de l'encodage des fréquences formantiques qui jouent un rôle important dans la discrimination des phonèmes, ce qui confirme l'hypothèse de départ. Nous avons montré que les différences d'expertise linguistique sont compensées par la pratique musicale grâce à un renforcement de l'encodage neuronal des indices linguistiques importants (formants). La comparaison des réponses neuronales recueillies en condition d'écoute passive et active (tapping) a révélé une représentation de la fréquence fondamentale plus robuste lors de l'écoute active des sons, confirmant l'influence des processus top-down sur l'encodage sous-cortical des sons de parole. En entraînant l'attention au rythme d'un stimulus sur deux via une tâche de tapping, nous avons observé une modulation significative de la représentation du son en fonction de la phase du tapping, révélant ainsi les effets d’une dynamique oscillatoire (attentionnelle) au niveau de la voie auditive sous-corticale. En conclusion, ce travail de thèse a permis de révéler la nature dynamique de la perception auditive, en montrant une modulation de l'encodage des sons au niveau sous-cortical à plusieurs échelles.

The work of this thesis focused on the effects of plasticity at the brainstem level: over a long-timescale, by studying experience-dependent plasticity (linguistic and musical experience) and over a short-timescale, by studying the effect of attention. We hypothesized that linguistic experience would strengthen the automatic processing of native sounds especially on linguistically-relevant dimensions. Neural representations were more robust for the native sounds, with a specific neural enhancement of formant frequencies that play an important role in phonemes discrimination. These findings support the hypothesis that language experience shapes subcortical processing of speech and that this plasticity is sensitive to what is relevant for the listener. These language differences were compensated by musical expertise in non-native musicians by strengthening the encoding of the fundamental frequency and the formants. Comparing neural responses recorded under passive and active (tapping) listening conditions revealed an enhancement of the fundamental frequency during active listening, which is consistent with our prediction that subcortical processing is modulated by top-down processes. Moreover, by entraining the attentional cycles with the phase of the tapping (one out two stimuli), we observed that sound representations were significantly modulated at the same pace, revealing an effect of a fast oscillatory (attentional) dynamic over subcortical auditory processing. To conclude, this work revealed the dynamic nature of auditory perception, showing that subcortical encoding of speech sounds is modulated at different timescales.