Il existe actuellement de nombreux tests visant à mesurer la capacité à percevoir la pulsation rythmique dans la musique ainsi que l’habileté à synchroniser ses mouvements avec celle-ci. Ces tests présentent toutefois certaines lacunes méthodologiques (longue durée d’administration, différence de stimuli entre les sous-tests, mauvais appariement des conditions). Le Montreal-Beat Alignment Test (M-BAT) a été élaboré afin de palier à ces lacunes et d’offrir une mesure simple et sensible de ces habiletés. Une étude de sensibilité a été menée auprès de 90 participants. Pour la tâche de perception, nous observons une distribution avec une légère asymétrie négative et sans présence d’effet plancher ou plafond. Les performances aux tâches de perception et de synchronisation sont modérément corrélées, suggérant qu’une bonne perception de la pulsation s’accompagne généralement d’une bonne capacité à se synchroniser avec celle-ci. Également, des cas de déficits dans l’une et/ou l’autre de ces habiletés sont rapportés, indiquant la présence de dissociations entre perception et synchronisation à la pulsation musicale. / There are currently many tests to measure the abilities to perceive the beat in music and to synchronize its movements with it. These tests, however, have certain methodological shortcomings (long duration of administration, different stimuli between sub-tests, mismatch conditions). The Montreal-Beat Alignment Test (M-BAT) has been developed to overcome these deficiencies and provide a simple and sensitive measurement of these skills. A sensitivity study was conducted with 90 participants. For the task of perception, we see a distribution with a slight negative asymmetry and without the presence of floor or ceiling effect. The performances for the perception and synchronization tasks are moderately correlated, suggesting that a good perception of the pulse is usually accompanied by a good ability to synchronize with it. Also, case deficits in one and/or the other of these skills are reported, indicating the presence of dissociations between perception and synchronization with the musical beat.

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Thèse de doctorat réalisé en cotutelle avec l'Université catholique de Louvain, Belgique (Faculté de médecine, Institut de Neuroscience) / Percevoir et synchroniser ses mouvements à une pulsation régulière en musique est une capacité largement répandue chez l’Homme, et fondamentale aux comportements musicaux. La pulsation et la métrique en musique désignent généralement une organisation temporelle périodique perçue à partir de stimuli acoustiques complexes, et cette organisation perceptuelle implique souvent une mise en mouvement périodique spontanée du corps. Cependant, les mécanismes neuraux sous-tendant cette perception sont à l’heure actuelle encore méconnus. Le présent travail a donc eu pour objectif de développer une nouvelle approche expérimentale, inspirée par l’approche électrophysiologique des potentiels évoqués stationnaires, afin d’explorer les corrélats neuraux à la base de notre perception de la pulsation et de la métrique induite à l’écoute de rythmes musicaux. L’activité neurale évoquée en relation avec la perception d’une pulsation a été enregistrée par électroencéphalographie (EEG) chez des individus sains, dans divers contextes : (1) dans un contexte d’imagerie mentale d’une métrique appliquée de manière endogène sur un stimulus auditif, (2) dans un contexte d’induction spontanée d’une pulsation à l’écoute de patterns rythmiques musicaux, (3) dans un contexte d’interaction multisensorielle, et (4) dans un contexte de synchronisation sensorimotrice. Pris dans leur ensemble, les résultats de ces études corroborent l’hypothèse selon laquelle la perception de la pulsation en musique est sous-tendue par des processus de synchronisation et de résonance de l’activité neurale dans le cerveau humain. De plus, ces résultats suggèrent que l’approche développée dans le présent travail pourrait apporter un éclairage significatif pour comprendre les mécanismes neuraux de la perception de la pulsation et des rythmes musicaux, et, dans une perspective plus générale, pour explorer les mécanismes de synchronisation neurale. / The ability to perceive a regular beat in music and synchronize to it is a widespread human skill. Fundamental to musical behavior, beat and meter refer to the perception of periodicities while listening to musical rhythms, and usually involve spontaneous entrainment to move on these periodicities. However, the neural mechanisms underlying entrainment to beat and meter in Humans remain unclear. The present work tests a novel experimental approach, inspired by the steady-state evoked potential method, to explore the neural dynamics supporting the perception of rhythmic inputs. Using human electroencephalography (EEG), neural responses to beat and meter were recorded in various contexts: (1) mental imagery of meter, (2) spontaneous induction of a beat from rhythmic patterns, (3) multisensory integration, and (4) sensorimotor synchronization. Our results support the view that entrainment and resonance phenomena subtend the processing of musical rhythms in the human brain. Furthermore, our results suggest that this novel approach could help investigating the link between the phenomenology of musical beat and meter and neurophysiological evidence of a bias towards periodicities arising under certain circumstances in the nervous system. Hence, entrainment to music provides an original framework to explore general entrainment phenomena occurring at various levels, from the inter-neural to the inter-individual level.

Percevoir et synchroniser ses mouvements à une pulsation régulière en musique est une capacité largement répandue chez l’Homme, et fondamentale aux comportements musicaux. La pulsation et la métrique en musique désignent généralement une organisation temporelle périodique perçue à partir de stimuli acoustiques complexes, et cette organisation perceptuelle implique souvent une mise en mouvement périodique spontanée du corps. Cependant, les mécanismes neuraux sous-tendant cette perception sont à l’heure actuelle encore méconnus. Le présent travail a donc eu pour objectif de développer une nouvelle approche expérimentale, inspirée par l’approche électrophysiologique des potentiels évoqués stationnaires, afin d’explorer les corrélats neuraux à la base de notre perception de la pulsation et de la métrique induite à l’écoute de rythmes musicaux. L’activité neurale évoquée en relation avec la perception d’une pulsation a été enregistrée par électroencéphalographie (EEG) chez des individus sains, dans divers contextes : (1) dans un contexte d’imagerie mentale d’une métrique appliquée de manière endogène sur un stimulus auditif, (2) dans un contexte d’induction spontanée d’une pulsation à l’écoute de patterns rythmiques musicaux, (3) dans un contexte d’interaction multisensorielle, et (4) dans un contexte de synchronisation sensorimotrice. Pris dans leur ensemble, les résultats de ces études corroborent l’hypothèse selon laquelle la perception de la pulsation en musique est sous-tendue par des processus de synchronisation et de résonance de l’activité neurale dans le cerveau humain. De plus, ces résultats suggèrent que l’approche développée dans le présent travail pourrait apporter un éclairage significatif pour comprendre les mécanismes neuraux de la perception de la pulsation et des rythmes musicaux, et, dans une perspective plus générale, pour explorer les mécanismes de synchronisation neurale. / The ability to perceive a regular beat in music and synchronize to it is a widespread human skill. Fundamental to musical behavior, beat and meter refer to the perception of periodicities while listening to musical rhythms, and usually involve spontaneous entrainment to move on these periodicities. However, the neural mechanisms underlying entrainment to beat and meter in Humans remain unclear. The present work tests a novel experimental approach, inspired by the steady-state evoked potential method, to explore the neural dynamics supporting the perception of rhythmic inputs. Using human electroencephalography (EEG), neural responses to beat and meter were recorded in various contexts: (1) mental imagery of meter, (2) spontaneous induction of a beat from rhythmic patterns, (3) multisensory integration, and (4) sensorimotor synchronization. Our results support the view that entrainment and resonance phenomena subtend the processing of musical rhythms in the human brain. Furthermore, our results suggest that this novel approach could help investigating the link between the phenomenology of musical beat and meter and neurophysiological evidence of a bias towards periodicities arising under certain circumstances in the nervous system. Hence, entrainment to music provides an original framework to explore general entrainment phenomena occurring at various levels, from the inter-neural to the inter-individual level. / Thèse de doctorat réalisé en cotutelle avec l'Université catholique de Louvain, Belgique (Faculté de médecine, Institut de Neuroscience)

Les habiletés rythmiques varient considérablement d’un individu à l’autre. Cependant, notre compréhension du lien entre ces variations au niveau comportemental et les marqueurs électrophysiologiques qui les sous-tendent est incertaine. L’objectif du travail actuel était d’examiner la signature cérébrale (EEG) des différences individuelles des habiletés rythmiques impliquant la prédiction temporelle (i.e., perceptuelles, sensorimotrices). Les participants (n=43) ont effectué deux tâches provenant de la Battery for the Assessment of Auditory Sensorimotor and Rhythmic abilities (BAASTA, Dalla Bella et al., 2017). De plus, l’activité cérébrale de ces participants a été enregistrée lors d’une tâche de prédiction temporelle. Cette tâche utilisant le paradigme du stimulus discordant (i.e., oddball paradigm) consistait en la présentation de sons purs standards (i.e., non pertinents) et discordants (i.e., pertinents) sur des séquences isochrones ou non-isochrones (i.e., régulières ou non). Les résultats ont montré des différences individuelles dans les habiletés rhythmiques se reflétant au niveau des composantes ERP. Chez tous les participants, des meilleures habiletés sensorimotrices ont été associées à de plus petites amplitudes de la P50 lors de la présentation de sons standards, suggérant une inhibition accrue des stimuli non pertinents. Aussi, l’amplitude de la composante N100 pourrait servir de marqueur de la capacité de traitement de la discordance des stimuli. Effectivement, les individus ayant de bonnes habiletés de traitement du rythme, présente des amplitudes moins négatives de la N100 pour les sons discordants présentés régulièrement, suggérant une discrimination accrue des sons discordants. Ainsi, ces résultats ajoutent à notre compréhension des processus sous-jacents aux différences individuelles dans les habiletés rhythmiques. / It is known that rhythmic abilities vary widely in the general population. However, our understanding of the link between these variations at the behavioral level and their underlying brain electrophysiological patterns is uncertain. The aim of the present work was to investigate the electrophysiological correlates of individual differences in rhythmic abilities (i.e., perceptual, sensorimotor). Participants (n=43) performed two tasks of rhythmic abilities (beat alignment test and paced tapping) from the Battery for the Assessment of Auditory Sensorimotor and Rhythmic abilities (BAASTA, Dalla Bella et al., 2017). Moreover, the brain activity (EEG) of these participants was recorded while they performed a temporal predictability task. This task consisted in an oddball paradigm where standard (i.e., irrelevant tones) and deviant (i.e., relevant tones) sinusoidal tones were presented in isochronous (i.e., regular) and temporally random (i.e., irregular) sequences. Results indicated that individual differences in rhythmic abilities are reflected in electrophysiological markers of temporal predictability. Across all participants, improved sensorimotor abilities were associated with smaller amplitudes of the P50 auditory evoked potential to standard tones, suggesting increased inhibition of irrelevant stimuli. Moreover, the amplitude of the N100 component serve as a potential marker of the ability to process stimuli deviance. Indeed, individuals with good rhythm abilities have less negative amplitudes of N100 for deviant tones presented in the isochronous sequence, suggesting enhanced discrimination of deviant tones. Altogether, these findings add to our understanding of the processes underlying individual differences in rhythmic abilities.