Prédiction temporelle chez l le primate non-humain : implications pour l'évolution du traitement du rythme

Temporal prediction in non-human primates: insights into the evolution of rhythm processing

• Auteur / Autrice : Siham Bouziane
• Direction : Adrien Meguerditchian, Jennifer Coull
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Cognition, Langage et Éducation (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CRPN - Centre de Recherche en Psychologie et Neurosciences

Mots clés

Mots clés libres

Rythme

Evolution

Multimodalité

Perception du temps

Ontogénie

Rhythm

Evolution

Multimodality

Time perception

Ontogeny

Résumé

La perception du temps est un processus élémentaire au coeur du traitement des rythmes. Alors que les rythmes, qu'ils soient d'ordre biologiques, moteurs ou environnementaux, sont omniprésents dans la vie de tous les êtres vivants, la plupart des recherches cognitives ont montré que les capacités à percevoir et traiter les variations rythmiques étaient limitées chez les primates non-humains. En revanche, ces propriétés cognitives se manifestent clairement dans l'espèce humaine dans de nombreuses fonctions cognitives (langage, musique, danse, etc.). Ce projet de thèse s'inscrit dans le cadre théorique des origines évolutives du traitement rythmique. En m'intéressant particulièrement à une perception sensorielle encore inexplorée chez les modèles étudiés dans cette approche – la perception vibrotactile - je compte ainsi mener des recherches comparatives sur le traitement du temps à travers l'étude des capacités de rythmiques chez deux espèces : chez le bébé humain (dès 3 mois) et chez le primate non-humain, sur modèle babouin à la plateforme CCDP (Comportement et Cognition du Primate) à la station de primatologie de Rousset. Les rythmes ne constituent qu'une manière de structurer et prédire l'information sensorielle dans le temps. Dès 5 mois, les bébés humains sont déjà capables de réaliser des prédictions temporelles (trajectoires d'objets, probabilité d'apparition d'un personnage, changements de rythmes…) qui sont facilitées lorsque les stimuli sont présentés dans plusieurs modalités (audio-visuelles). Alors que la modalité tactile est la première à émerger aux cours du développement in utero et constitue aussi pour le foetus une voie d'entrée des sons via le liquide amiotique, des questions se posent sur son rôle potentiel dans le développement de cette capacité temporelle multimodale. Une telle modalité n'a pourtant jamais été explorée dans le cadre du développement des capacités rythmiques du nourrisson. Les travaux réalisés chez les primates non-humains, quant à eux, se sont très largement concentrés sur leurs capacités de production rythmique, au détriment de leurs capacités de perception. Les rares travaux dans le domaine ont d'ailleurs privilégié des expériences impliquant la modalité auditive, alors qu'il est aujourd'hui largement admis que, dans des paradigmes expérimentaux, les singes ont du mal à porter leur attention sur des stimuli acoustiques. La difficulté à traiter le rythme chez les primates non-humains est-elle liée à de telles limitations sensorielles et méthodologiques ou à une discontinuité cognitive avec l'espèce humaine ? Avant d'être multimodales, les capacités rythmiques se développent-elles d'abord par la modalité vibrotactile chez les bébés humains ? Et apparaissent telles ainsi plus précocement à travers la modalité tactile par rapport aux modalités auditive et visuelle ? Ces questions seront au coeur de ma thèse et définissent mes axes de recherche : Le premier objectif interroge l'implication de la modalité tactile dans le développement des prédictions temporelles à travers l'étude de la perception des rythmes chez le bébé de 3 mois à travers (1) des stimuli unimodaux (vibrotactiles versus accoustiques) puis (2) multimodaux (vibrotactile, visuel et auditif). Le second objectif étudie l'émergence des capacités rythmiques au cours de l'évolution grâce à l'étude des prédictions temporelles chez le modèle babouin, et ce, à travers l'étude la perception de rythmes naturels en privilégiant des stimuli multimodaux (visuels + vibrotactiles), puis unimodaux (vibrotactiles puis visuels). Le troisième objectif concerne l'étude de la prédiction temporelle, autrement que par le rythme, par le biais d'une tâche d'apprentissage statistique des probabilités temporelles (Coull et al., 2016) réalisée dans un premier temps à travers des stimulations multimodales (vibrotactiles + visuelles), et dans un second temps, avec une approche unimodale (visuelle)

Time perception is a fundamental process at the core of rhythm processing. While rhythms—whether biological, motor, or environmental—are omnipresent in the lives of all living beings, most cognitive research has shown that non-human primates have limited abilities to perceive and process rhythmic variations. In contrast, these cognitive abilities are clearly evident in humans and manifest in numerous cognitive functions (language, music, dance, etc.). This thesis project is situated within the theoretical framework of the evolutionary origins of rhythm processing. By focusing on a sensory perception that has yet to be explored in the models studied within this approach—vibrotactile perception—I aim to conduct comparative research on time processing by studying rhythmic capacities in two species: human infants (from 3 months of age) and non-human primates, specifically baboons, at the CCDP (Comportement et Cognition du Primate) platform at the Rousset primatology station. Rhythms are just one way of structuring and predicting sensory information over time. By 5 months of age, human infants are already capable of making temporal predictions (object trajectories, likelihood of a character's appearance, rhythm changes), which are facilitated when stimuli are presented in multiple modalities (audio-visual). While the tactile modality is the first to emerge during prenatal development and also serves as an entryway for sound through the amniotic fluid, questions arise about its potential role in the development of this multimodal temporal ability. However, this modality has never been explored in the context of the development of infants' rhythmic abilities. Research on non-human primates, on the other hand, has largely focused on their rhythmic production abilities, to the detriment of their perceptual abilities. The few studies in this area have primarily used auditory modalities, despite the widely acknowledged challenge for monkeys to focus their attention on acoustic stimuli in experimental paradigms. Is the difficulty in processing rhythm in non-human primates linked to such sensory and methodological limitations, or does it reflect a cognitive discontinuity with humans? Do rhythmic abilities in infants initially develop through the vibrotactile modality before becoming multimodal? And do they emerge earlier in the tactile modality compared to auditory and visual modalities? These questions are central to my thesis and define my research axes: The first objective explores the role of the tactile modality in the development of temporal predictions by examining rhythm perception in 3-month-old infants through (1) unimodal stimuli (vibrotactile vs. auditory) and (2) multimodal stimuli (vibrotactile, visual, and auditory). The second objective investigates the emergence of rhythmic abilities over the course of evolution by studying temporal predictions in baboons. This will involve examining the perception of natural rhythms, prioritizing multimodal stimuli (visual + vibrotactile), followed by unimodal stimuli (vibrotactile then visual). The third objective concerns the study of temporal prediction beyond rhythm, through a statistical learning task of temporal probabilities (Coull et al., 2016). This task will first be conducted with multimodal stimuli (vibrotactile + visual) and later with a unimodal (visual) approach.