Signatures de monitoring dans la parole et leurs précurseurs : une vision multifacette.

Signatures of monitoring in speech and their precursors: a multi-facet outlook.

• Auteur / Autrice : Lydia Dorokhova
• Direction : Elin Runnqvist, Pascal Belin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du langage
• Date : Soutenance en 2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cognition, Langage et Education (Aix-en-Provence ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPL - Laboratoire Parole et Langage
• Jury : Président / Présidente : Kate Watkins
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elin Runnqvist, Pascal Belin, Robert J. Hartsuiker, Céline Amiez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Kate Watkins, Robert J. Hartsuiker

Mots clés

Mots clés libres

Monitoring

Eeg

IRMf

Production de la parole

Continuum moteur-cognitif

Monitoring

Eeg

FMRI

Speech-production

Motor-cognitive continuum

Résumé

La parole est un processus multifacette qui combine rapidement et précisément le traitement cognitif avec les actions motrices. Malgré cette complexité, les erreurs de parole se produisent rarement. Cette précision remarquable peut être attribuée à la présence de l'auto-surveillance (self-monitoring), permettant de détecter et de rectifier rapidement divers types d'erreurs commises ou imminentes. L'objectif principal de cette thèse est d'explorer de manière exhaustive le phénomène de la surveillance de la parole, cherchant à comprendre comment elle fonctionne dans le cadre complexe de la production de la parole et au-delà. La recherche vise à explorer des mécanismes de surveillance distincts, à identifier les moments clés de la mise en œuvre de l'autocontrôle dans la parole, à examiner comment différents niveaux de représentation influencent le processus de surveillance, et à la contextualiser dans le spectre plus large des capacités humaines le long du continuum moteur-cognitif. Dans le premier chapitre, une étude d'IRMf liée à des événements a évalué les rôles de différentes structures cérébrales associées à des cadres théoriques pour les opérations d'auto-surveilance. Les résultats ont indiqué un rôle du cortex temporal dans la détection d'erreurs commises par le biais de la surveillance basée sur la compréhension; un rôle du cortex frontal médian dans la surveillance basé sur le feedback et un rôle du cervelet dans la modélisation interne de la parole à venir. Un chapitre ultérieur utilisant l'EEG s'est penché sur les aspects temporels du processus de surveillance, en examinant différentes sources de probabilité d'erreur (lexicale et articulatoire-phonétique) ainsi que des erreurs de parole commises. Les résultats ont indiqué que les processus de surveillance interviennent à des stades spécifiques de la production de la parole, en se concentrant sur divers types d'informations pertinentes à chaque étape. Dans le chapitre suivant, une étude d'IRMf a exploré la surveillance générale de l'action en examinant une tâche motrice simple complexifiée par l'introduction d'une règle de surveillance cognitive. L'accent a été mis sur le changement de structures cérébrales associé à l'augmentation des exigences cognitives de la tâche. Les résultats étaient cohérents avec un réseau de contrôle frontal-pariétal-cérébelleux adaptatif et hiérarchique. Enfin, la quatrième étude a examiné la relation entre une spécificité morphologique du cerveau et les activations fonctionnelles dans le cortex cingulaire antérieur (CCA), une zone clé d'intérêt dans la recherche sur la surveillance. Cette étude a révélé que les motifs d'activation déclenchés par les erreurs de parole dépendent des variations sulcales dans le CCA. En résumé, cette exploration multifacette de la surveillance de la parole contribue à notre connaissance de ses multiples mécanismes, de sa dynamique temporelle, de son adaptation aux niveaux de représentation et de sa place le long du continuum des fonctions moteur-cognitives. En utilisant diverses techniques de neuroimagerie et des tâches variées, elle éclaire l'organisation complexe des structures cérébrales impliquées dans le monitoring et sa nature flexible.

Speech is a multifaceted process that rapidly and precisely combines cognitive processing with motor actions. Despite this complexity, speech errors occur infrequently. This remarkable precision can be attributed to the presence of self-monitoring, allowing to detect and promptly rectify various types of overt or impending errors. The primary focus of this thesis is to comprehensively investigate the phenomenon of speech monitoring, seeking to address how it operates within the complex framework of speech production and beyond. The research aims to explore distinct monitoring mechanisms, identify key moments in the implementation of self-monitoring in speech, examine how different levels of representation influence the monitoring process, and contextualize self-monitoring within the broader spectrum of human capacities along the motor-cognitive continuum. In the first chapter, an event-related fMRI study assessed the roles of different brain structures associated with theoretical frameworks for self-monitoring operations. The findings indicated a role of temporal cortex in detection of overt errors through comprehension-based monitoring; a role of medial frontal cortex in feedback-based control and a role of the cerebellum in the internal modeling of upcoming speech. A subsequent chapter using EEG delved into the temporal aspects of the monitoring process, investigating different sources of error probability (lexical and articulatory-phonetic) as well as overt speech errors. The results indicated that monitoring processes come into play at specific stages of speech production, concentrating on various types of information relevant at each stage. In the next chapter, an fMRI study explored action general monitoring by examining a simple motor task that was complexified by the introduction of a cognitive monitoring rule. The focus was on the shift in brain structures associated with the increase of cognitive demands of the task. The results were consistent with an adaptive and hierarchical fronto-parieto-cerebellar control network. Finally, the fourth study investigated the relationship between a morphological specificity of the brain and functional activations in the anterior cingulate cortex,(ACC), a key area of interest in monitoring research. This study revealed that activation patterns elicited by speech errors depend on sulcal variations in the ACC. In summary, this multifaceted exploration of speech monitoring contributes to our knowledge about its multiple mechanisms, temporal dynamics, adaptability to levels of representation and its place along the continuum of motor-cognitive functions. By employing various neuroimaging techniques and diverse tasks, it sheds light on the complex organization of brain structures involved in monitoring and its flexible nature.