Objectifs : 1) Investiguer si des erreurs d’accord en genre en français oral induisent des réponses neurophysiologiques différentes chez les adultes et les adolescents. 2) Comparer les réponses neurophysiologiques induites par des erreurs d’accord en genre sur les déterminants et sur les adjectifs. Contexte : Le genre féminin en français oral est irrégulièrement marqué par une consonne finale sur les adjectifs ([vɛʁ] / [vɛʁt]) et régulièrement marqué par une alternance vocalique sur les déterminants ([loe] / [la]). Les études d’électroencéphalographie (EEG) ont trouvé que des erreurs d’accord en genre en français oral induisaient chez les adultes des réponses neuronales différentes pour les désaccords sur les adjectifs et ceux sur les déterminants. Des réponses différentes, incomparables à celles des adultes, ont aussi induites chez de jeunes enfants de 4 à 8 ans par les mêmes désaccords. À quel âge ce patron sera comparable à celui des adultes et pour quel processus grammatical n’a pas été étudié exhaustivement. Méthodologie : 29 adultes et 26 (pré)adolescents francophones de 10 à 16 ans ont participé au projet. Les participants ont entendu des phrases contenant un désaccord en genre sur i) le déterminant (Je vois *le chaise vert sur la table) et ii) sur l’adjectif (Je vois la chaise *vert dans la boite). Ils ont aussi entendu des phrases sans erreur. Les potentiels évoqués ont été extraits de la différence de voltage entre les phrases avec erreurs et les phases correctes, et ils ont été insérés dans des modèles mixtes linéaires pour comparer les effets entre les deux groupes. Résultats : Les désaccords sur les déterminants ont induit une négativité antérieure (AN) suivie d’une P600 dans les deux groupes. Les erreurs sur adjectifs ont plutôt induit chez les adultes une négativité latéralisée à gauche en plus d’une une N400 suivie par une P600. Cette condition a induit une N400-P600 chez les adolescents. Ces résultats nous indiquent que le traitement de l’accord en genre du déterminant semble être mature à l’adolescence, ce qui n’est pas le cas pour celui de l’adjectif. De plus, les N400 trouvées pour les deux groupes indiquent une possible lexicalisation du traitement de l’accord des adjectifs en français. / Objectives: 1) Investigate whether neurophysiological responses elicited by spoken French gender agreement errors differ between Quebec adolescents and adults. 2) Compare the response elicited by disagreements on adjectives and determiners. Context: Spoken French gender agreement is irregularly marked on adjectives by a final consonant ([vɛʁ] / [vɛʁt]), whereas it is regularly marked on determiners by a regular final vowel alternation ([loe] / [la]). Electroencephalography (EEG) studies have found that gender agreement violations on French adjectives and determiners elicited different patterns in adults. Different patterns, however, incomparable to those found in adults, were also found in young children aged 4-8 years old. At what age and for which grammatical process the EEG response will be comparable to adults have yet to be fully explored. Methods: 29 adults and 26 French-speaking (pre)adolescents aged 10-16 years old participated in this project. Participants heard sentences containing gender disagreements on i) determiners (Je vois *le chaise vert sur la table ‘I see *theM green chairF on the table) ii) on adjectives (Je vois la chaise *vert dans la boite ‘I see the *greenM chairF in the box) iii) sentences with on disagreements. Event-related potentials were extracted by comparing the voltage difference between correct and incorrect sentences; they were then fitted into mixed linear models to compare group differences. Results: Violations on determiners elicited an anterior negativity (AN) followed by a P600 in both groups. Adjective errors elicited, in adults, a lateralized negativity (LN) and a N400 followed by a P600. This condition elicited a N400-P600 in adolescents. These results indicate that French determiner gender agreement seems to be mature in adolescents, which is not the case for adjective gender agreement. Furthermore, the presence of N400 in both groups for adjective mismatches points towards a lexicalisation of adjective gender agreement.

睡眠是否能鞏固陳述性記憶目前尚無定論。過去研究一致較支持睡眠能增進相關字詞配對的學習，但睡眠是否能增進無關字詞配對的學習，目前仍存在不一致的發現。造成該差異的原因可能是：過去研究多採用的行為測量指標，或許無法充分反映出睡眠促進記憶新聯結（new association）產生的效果。事件關聯電位（Event-related potential, ERP）的N400反映出語意記憶系統內每個字詞彼此的相關程度，因此本研究使用N400來探討睡眠強化無關字詞配對形成新聯結的電生理歷程。30名健康受試者（15位男性與15位女性，平均年齡為20.7歲） 隨機分派至睡眠組或清醒組，第一晚在學習80組無關字詞配對後，接受第一次再認記憶測驗，同時進行ERP的記錄。隨後睡眠組接受睡眠記錄（PSG），清醒組則接受整晚的睡眠剝奪，兩組受試者皆在第二晚給予8小時的躺床時間，使他們有機會充足睡眠以恢復精神，於第三天早上接受第二次再認記憶測驗及ERP記錄。在記憶測驗時，無關字詞配對分別組成促發字（prime）與目標字（target）先後出現，受試者需判斷先後出現的字詞是否為先前學過的完整配對，在測試階段同時記錄腦電波訊號。行為測量結果顯示睡眠過後，再認表現的正確率顯著提高且反應時間明顯縮短，但在睡眠剝奪後則顯示相反的結果。電生理測量發現睡眠組的N400振幅在睡眠過後較清醒組明顯降低。另外，睡眠組較清醒組有較高的正確率與較短的反應時間。睡眠組再認測驗的進步量與慢波睡眠呈現負相關，而慢波睡眠與第一次再認測驗的正確率呈現正相關，根據二階段睡眠記憶鞏固理論，慢波睡眠涉及重新組織記憶的歷程（系統性固化），因此學習表現較佳的受試者出現較多的深度睡眠，可能反應其經歷系統性固化。本研究結果顯示睡眠對於產生新聯結有明顯的增強效果，而且慢波睡眠可能參與了記憶表徵重新分配的歷程。 / The effect of sleep on declarative memory remains contradictory. Prior studies show that sleep benefits the learning of related word pairs consistently, while the learning of unrelated word pairs, however, show mixed results. It is possible that the behavioral measures used in previous studies are not sensitive enough to reveal subtle effects of sleep on new associations. N400, an event-related potential (ERP) component reflecting relatedness among words in semantic memory, was used in the present study to investigate the effect of sleep on the physiological process underlying new associations of unrelated word pairs. Participants were randomly assigned to either a Sleep group or a Wakefulness group. In the learning phase, participants were asked to memorize 80 visually presented unrelated word-pairs, followed by a pre-test phase with a recognition task. The participants then underwent either a night of nocturnal sleep (Sleep group) or sleep deprivation (Wakefulness group). A post-test was conducted after subjects had one night of recovery sleep. During both pre-test and post-test sessions, prime and target words were presented successively for the subjects to judge whether they were among the original pairs or new pairs. ERPs were recorded during both test phases. The behavioral data show that differences in improvement of recognition and decreases in reaction time from pre-test to post-test are significant between Sleep and Wakefulness groups. N400 peak amplitude attenuated significantly after sleep but not after wakefulness. The improvement of recognition negatively correlates with slow wave sleep (SWS). The number of word-pairs acquired in the learning phase, however, correlates positively with SWS. According to the two-stage memory consolidation theory of sleep, SWS involves in redistribution of memory (systematic consolidation). Therefore, that the participants with high performance showed more SWS may reflect the process of systematic consolidation. These results suggest that the sleep has an enhancing effect on the formation of novel association, and SWS may be involved in the process of redistributing memory representations.

Die vorliegende Dissertation trägt zur Erforschung der fremdsprachlichen Sprachverarbeitung bei, indem sie den Einfluss von wachsendem Diskurs auf die semantische Verarbeitung von Wörtern durch fortgeschrittene Deutschlerner (L2) im Vergleich zu Muttersprachlern (L1) untersucht. Im Moment des Lese- und Hörverstehens wurde unter Laborbedingungen die kognitive Verarbeitung von bekannten Wörtern und die Bedeutungserschließung von unbekannten Wörtern mit Hilfe von kontextuellen Hinweisen im vorausgehenden Kontext erforscht. In der EEG-Studie wurde im Prozess des leisen Lesens die Gehirnreaktion der Versuchspersonen auf das kritische Wort im Text gemessen. Die Analyse des ereigniskorrelierten Potentials N400, das semantische Verarbeitung reflektiert, implizierte, dass selbst ein reduzierter unterstützender Kontext die Verarbeitung des kritischen bekannten Wortes erleichtert. Im Gegensatz dazu fördert ein zusammenhängender neutraler Kontext, der keine Hinweise auf die Bedeutung des kritischen bekannten Wortes enthält, dessen kognitive Verarbeitung nicht. Wenn aber in einem Text ein unbekanntes Wort vorkommt, scheinen nur die Muttersprachler, jedoch nicht die L2-Lerner, von erweitertem unterstützendem Kontext zu profitieren, um die Bedeutung dieses Wortes in realer Zeit zu erschließen. Die ursprüngliche Forschungsfrage wurde erweitert, um zu testen, ob Personen dazu fähig sind, ein nachfolgendes Wort im Kontext auf Grundlage der vorausgehenden semantischen Hinweise vorauszusagen. Diese Fähigkeit wurde im Moment der auditiv-visuellen Diskursverarbeitung untersucht. In der Eye-Tracking-Studie wurden die Blickbewegungen der Versuchsteilnehmer zu den kritischen Bildern auf dem Monitor aufgenommen, bevor das entsprechende kritische Wort genannt wurde. Die gewonnenen Daten belegen, dass Muttersprachler den nachfolgenden Input selbst auf Basis eines reduzierten unterstützenden Kontextes voraussagen können. Für die L2-Lermer scheint ein reduzierter unterstützender Kontext keine prädiktive Kraft zu besitzen. Im Kontrast zu den Ergebnissen der früheren Lesestudie demonstrierten beide Versuchspersonengruppen eine ähnlich ausgeprägte Fähigkeit dabei, die Bedeutung eines unbekannten Wortes aufgrund der semantischen Signale des vorausgehenden erweiterten Kontextes zu erschließen. Das könnte bedeuten, dass fortgeschrittene L2-Lerner in einer natürlicheren Sprachverarbeitungssituation – insbesondere wenn sie die Informationen über verschiedene sensorische Kanäle bekommen – die kontextuellen Signale eines erweiterten unterstützenden Kontextes ähnlich effektiv wie die Muttersprachler einsetzen können, um die nachfolgenden Wörter leichter zu verarbeiten. Die berichteten Ergebnisse wurden vor dem Hintergrund von gedächtnisbasierten Theorien der Diskursverarbeitung diskutiert. Es wurde angenommen, dass die gemessenen Unterschiede bei der kontextgebundener Wortverarbeitung mit der ungleich ausgeprägten Fähigkeit zusammenhängen könnten, in L1 und L2 mentale Modelle des verarbeiteten Diskurses aufzubauen. Die Erkenntnisse der vorliegenden Dissertation tragen zu dem Wissensstand über Diskursverarbeitungsstrategien durch neue empirische Daten bei, die einen Einblick darin gewähren, wie geschriebene und gesprochene Texte von L2-Sprechern und Muttersprachlern ähnlich oder unterschiedlich verarbeitet werden. Vom Standpunkt der Fremdsprachendidaktik aus könnten die Ergebnisse als Effizienzbeweis für die kontextbasierten Semantisierungsstrategie interpretiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse können in der Fremdsprachendidaktik eingesetzt werden, um die Diskursverarbeitung bei L2-Sprechern zu fördern.

Personen mit Morbus Parkinson (MP) erleben Herausforderungen beim Erinnern, Planen und Ausführen täglicher Abläufe, die über motorische Symptome hinausgehen. Störungen in der Verarbeitung von Alltagsereignissen könnten eine zentrale Rolle spielen, jedoch sind potentielle Defizite und neuronale Mechanismen unzureichend untersucht. In Studie 1 untersuchten wir das Segmentierungsverhalten während der Betrachtung von naturalistischen Filmen und dessen Beziehung zum Ereignisgedächtnis. Die Ergebnisse zeigten Abweichungen im Segmentierungsverhalten bei MP, wobei größere Abweichungen mit mehr Fehlern im Gedächtnisabruf der zeitlichen Ereignisabfolge einhergingen. Darüber hinaus weisen wenige Verhaltensstudien auf eine gestörte zeitliche Ereignisverarbeitung bei MP hin, aber zugrundeliegende Mechanismen wurden selten untersucht. Resultate zur Struktur und zum Abruf von Ereigniswissen im Langzeitgedächtnis sind uneindeutig. In Studie 2 analysierten wir daher Verhaltensleistungen und ereigniskorrelierte Potenziale (ERPs) als Reaktion auf zeitliche und inhaltliche Verletzungen in Ereignissequenzen. Personen mit MP zeigten höhere Fehlerraten und verlangsamte Reaktionszeiten in Antwort auf zeitliche Ereignisfehler im Vergleich zu Kontrollprobanden. Neurophysiologisch deutete ein vorzeitiger Latenzbeginn der „late posivitive component“ (LPC) in Reaktion auf die zeitlichen Ereignisfehler bei MP darauf hin, dass diese unerwartet waren und hohe neuronale Ressourcen zur Verarbeitung erforderten. Bei inhaltlichen Verletzungen zeigten Kontrollprobanden einen N400-Effekt, der auf eine semantische Mismatch-Reaktion zwischen dem fehlerhaften Ereignis und Ereignismodell hinwies. Dieser Effekt fehlte bei der MP-Gruppe, was auf Beeinträchtigungen beim Abruf strukturierter Ereignisrepräsentationen hindeutet. Kombiniert belegen die Ergebnisse eine beeinträchtigte Alltagsereignisverarbeitung bei MP mit möglichen Auswirkungen auf Verhaltensdefizite in alltäglichen Routinen. / Persons with Parkinson’s disease (PD) encounter challenges in remembering, planning, and executing daily routines. Beyond the typical motor symptoms, impairments in processing everyday events could play an essential role in this context. However, deficits and associated underlying neuronal mechanisms of event processing in PD have hardly been investigated. In Study 1, we examined the segmentation behavior during naturalistic movie viewing (i.e., event segmentation) and its relation to event memory in PD, as respective impairments can be expected due to dysfunctions in dopaminergic striatal-cortical networks. Results showed that persons with PD deviated from healthy controls' segmentation patterns and that the more the segmentation differed from the normative pattern, the more errors persons with PD made in recalling the temporal order of the perceived events. Further, some behavioral studies suggest impaired temporal event processing in PD, but underlying mechanisms are rarely examined. Findings on long-term event knowledge are so far inconclusive. Thus, in Study 2, we analyzed behavioral performance and event-related potentials (ERPs) in response to temporally and content-related violated event sequences. Persons with PD exhibited less accurate performance and slowed reaction times to temporal violations compared to controls. On the neurophysiological level, persons with PD expressed a premature latency onset of the late positive component (LPC) upon temporal violations compared to controls suggesting that temporal errors were highly unexpected, demanding high neuronal resources to process in PD. In response to content violations, controls expressed a N400 indicating a semantic mismatch reaction between the erroneous event and the event model, which was absent in the PD group, suggesting impaired retrieval and disorganized event representations. Combined findings highlight impaired event processing in PD, shedding light on behavioral deficits in daily routines.

本文透過操弄雙字詞詞首的語意(sense)多寡和左右視野，試圖探討中文雙字詞的語意表徵和左右大腦對於多意詞(polysemy)的處理機制。實驗一顯示的左右腦結果和Pylkkänen等人在2006年的MEG研究相似，也就是左腦的多意詞促進效果，支持多意詞單一表徵的型態；然而，右腦卻呈現多意詞抑制的效果。這樣的現象產生兩者可能解釋：(1) 右腦還是屬於單一語意表徵，但由於右半腦處理語意的特性，導致和左腦得到不同的結果；(2)右腦的結果是來自於右腦屬於語意多重表徵(separate entries)的因素。為了要釐清這些說法，實驗二進一步的改變作業深度，讓受試者做詞類判斷作業，企圖讓受試者進行比較深層的語意處理。實驗二結果顯示，在改變作業深度之後，我們的確得到右腦語意促進效果，所以證明右腦的語意屬於單一表徵，在比較深層作業處理階段，因為左右腦處理語意的特性，使得右腦有機會呈現實驗預期的結果。另外，在動詞、名詞事後分析的結果中，我們也發現動詞、名詞的語意效果在大腦有不同的分布區位。名詞的語意效果分布在大腦中間偏後的位置；動詞則是主要分布在大腦前額一帶 總結以上發現，本研究的發現支持過去學者所提出的多意詞單一表徵的說法；第二、本研究對左右半腦處理語意特性，也符合過去的假設，也就是左腦擅長主要、細微的辨識，右腦則擅長維持次要、普遍語意。第三、本研究額外的發現是，動詞、名詞的語意效果在大腦有不同的分布，意味著不同的詞類在大腦可能有不同的表徵。 / Acknowledgements …………………………………………………………iv Tables…………….……………………………………………………………ix Figures …………………………………………………………………………x Chinese Abstract …………………………………………………………xii English Abstract ………………………………………………………xiii CHAPTER 1. INTRODUCTION ……………………………………………………..……1 1.1 What are senses? Homonymy vs. Polysemy …………………….1 1.2 English words vs. Chinese compounds ………………………….3 1.3 Hemispheric processing of semantic ambiguity ……………4 2. REVIEW OF RELATED PSYCHOLINGUISTIC RESEARCH ………………6 2.1 Neighborhood size effect in English …………………………6 2.2 Neighborhood frequency effect …………………………….……9 2.3 Event-related potentials (ERPs) vs. neighborhood size effect....11 2.3.1 Event-related potentials ………………………………….11 2.3.2 The advantages of electrophysiological techniques …12 2.3.3 Language-related ERP components ……………………….…12 2.3.4 The neighborhood size effect and. ERPs ……………..14 2.4 Neighborhood size effect in Chinese ……………………….16 2.5 Lexical ambiguity in English—homonymy vs. polysemy……… 22 2.5.1 Mixed results of ambiguity effects ………………………23 2.5.2 Polysemy—separate entries or single entry? …………25 2.5.3Some evidence for single entry hypothesis of senses…27 2.6 Lexical ambiguity in Chinese …………………….……………26 2.7 Hemispheric asymmetry in lexicon processing ……………33 3. EXPERIMENT 1 ………………………………………………………………38 3.1 Experiment 1... ..……………………………………….….....39 3.1.1 Participants …………………………………………………………39 3.1.2 Materials ……………………………………………………………39 3.1.3 Procedure ……………………………………………………………40 3.2 EEG recording parameters …………………………………………41 3.3 EEG data analysis procedure …………………………….....42 3.4 Results ……………………………………………………………………43 3.4.1 Behavioral data of sense effect ……………………………43 3.4.2 Behavioral data of lexicality effect ……………………44 3.4.3 Event-related potentials ………………………………….…45 N170 (150- 180 ms) …………………………………………………46 Frontal P200 (220-260 ms) …………………………………….……47 N400 …………………………………………………………………48 3.5 Discussion ……………………………………………………………51 4. EXPERIMENT 2 ……………………………………………………………57 4.1 Experiment 2 …………………………………………………………58 4.1.1 Participants ………………………………………………………58 4.1.2 Materials …………………………………………………………58 4.1.3 Procedure ……………………………………………………………59 4.2 Results …………………………………………………………………60 4.2.1 Behavioral data ……………………………………………………60 4.2.2 ERP data ……………………………………………………………61 N170 (150-180 ms) ………………………………………………....62 Frontal P200 (220-260 ms) …………………………………………63 N400 (350-500 ms) …………………………………………………63 4.3 Discussion …………………………………………………………………….65 Nouns and verbs ………………………………………………………67 4.4 Re-analyses …………………………………………………………69 4.4.1 Behavioral data ……………………………………………………69 4.4.2 ERP data ……………………………………………………………....71 Nouns …………………………………………………………………71 Verbs …………………………………………………………………74 4.5 Discussion 2 ………………………………………………………77 5. GENERAL DISCUSSION AND CONCLUSIONS ………………………81 5.1 Separate entries or single entry? …………………………81 5.2 Hemispheric processing of polysemy in different depth of tasks ………....82 5.3 Nouns and verbs ………………………………………………………84 5.4 Conclusions …………………………………………………………….85 References ……………………………………………….……………………86 Appendixes ………………………………………………………….…….94 / The current study used the manipulation of visual field and the number of senses of the first character in Chinese disyllabic compounds to investigate the representation of senses and the hemispheric processing of semantic polysemy. The ERP results in experiment 1 revealed crossover patterns in the LH and RH, which resembled the MEG data in Pylkkänen et al.’s study (2006). The sense facilitation in the LH was in favor of the assumption of single entry representation for senses. However, the inhibition in the RH yielded two possible interpretations: (1) the nature of hemispheric processing in dealing with semantic ambiguity; (2) the semantic activation from the separate-entry representation for senses. To clarify these possibilities, the depth of the task was changed. Experiment 2 was designed to push subjects to a deeper level of lexical processing through the word class judgment task. The results revealed the sense facilitation effect in the RH and suggested that in a deeper level, the RH had more possibility to observe the sense facilitation due to different efficiency of cerebral hemispheres in dealing with ambiguity. By chance, planned comparisons of the sense effect in different word classes suggested different distributions of the sense effects for nouns and verbs. For nouns, the sense effects were located in central-to-parietal areas while for verbs, the sense effects mainly were from the frontal area. In sum, the current study was in support of the account of single entry representation for senses, which was consistent with previous findings proposed by Beretta et al. (2005), Pylkkänen et al. (2006), and Rodd et al. (2002). Second, the research demonstrated that cerebral hemispheres played a role in semantic activation in a complementary way in which the LH was engaged in fine and focused semantic coding while the RH was more sophisticated in coarse coding and maintaining alternate meanings (e. g. Beeman & Chiarello, 1998; Burgess and Simpson, 1988). When the depth of tasks was changed, the RH advantage for the processing of semantically related senses was observed. Third, different distributions of the sense effects for nouns and verbs implied the distinct representations for different parts of speech in the brain.

Dans de nombreux comportements qui reposent sur le rappel et la production de séquences, des groupements temporels émergent spontanément, créés par des délais ou des allongements. Ce « chunking » a été observé tant chez les humains que chez certains animaux et plusieurs auteurs l’attribuent à un processus général de chunking perceptif qui est conforme à la capacité de la mémoire à court terme. Cependant, aucune étude n’a établi comment ce chunking perceptif s’applique à la parole. Nous présentons une recension de la littérature qui fait ressortir certains problèmes critiques qui ont nui à la recherche sur cette question. C’est en revoyant ces problèmes qu’on propose une démonstration spécifique du chunking perceptif de la parole et de l’effet de ce processus sur la mémoire immédiate (ou mémoire de travail). Ces deux thèmes de notre thèse sont présentés séparément dans deux articles. Article 1 : The perceptual chunking of speech: a demonstration using ERPs Afin d’observer le chunking de la parole en temps réel, nous avons utilisé un paradigme de potentiels évoqués (PÉ) propice à susciter la Closure Positive Shift (CPS), une composante associée, entre autres, au traitement de marques de groupes prosodiques. Nos stimuli consistaient en des énoncés et des séries de syllabes sans sens comprenant des groupes intonatifs et des marques de groupements temporels qui pouvaient concorder, ou non, avec les marques de groupes intonatifs. Les analyses démontrent que la CPS est suscitée spécifiquement par les allongements marquant la fin des groupes temporels, indépendamment des autres variables. Notons que ces marques d’allongement, qui apparaissent universellement dans la langue parlée, créent le même type de chunking que celui qui émerge lors de l’apprentissage de séquences par des humains et des animaux. Nos résultats appuient donc l’idée que l’auditeur chunk la parole en groupes temporels et que ce chunking perceptif opère de façon similaire avec des comportements verbaux et non verbaux. Par ailleurs, les observations de l’Article 1 remettent en question des études où on associe la CPS au traitement de syntagmes intonatifs sans considérer les effets de marques temporels. Article 2 : Perceptual chunking and its effect on memory in speech processing:ERP and behavioral evidence Nous avons aussi observé comment le chunking perceptif d’énoncés en groupes temporels de différentes tailles influence la mémoire immédiate d’éléments entendus. Afin d’observer ces effets, nous avons utilisé des mesures comportementales et des PÉ, dont la composante N400 qui permettait d’évaluer la qualité de la trace mnésique d’éléments cibles étendus dans des groupes temporels. La modulation de l’amplitude relative de la N400 montre que les cibles présentées dans des groupes de 3 syllabes ont bénéficié d’une meilleure mise en mémoire immédiate que celles présentées dans des groupes plus longs. D’autres mesures comportementales et une analyse de la composante P300 ont aussi permis d’isoler l’effet de la position du groupe temporel (dans l’énoncé) sur les processus de mise en mémoire. Les études ci-dessus sont les premières à démontrer le chunking perceptif de la parole en temps réel et ses effets sur la mémoire immédiate d’éléments entendus. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent qu’un processus général de chunking perceptif favorise la mise en mémoire d’information séquentielle et une interprétation de la parole « chunk par chunk ». / In numerous behaviors involving the learning and production of sequences, temporal groups emerge spontaneously, created by delays or a lengthening of elements. This chunking has been observed across behaviors of both humans and animals and is taken to reflect a general process of perceptual chunking that conforms to capacity limits of short-term memory. Yet, no research has determined how perceptual chunking applies to speech. We provide a literature review that bears out critical problems, which have hampered research on this question. Consideration of these problems motivates a principled demonstration that aims to show how perceptual chunking applies to speech and the effect of this process on immediate memory (or “working memory”). These two themes are presented in separate papers in the format of journal articles. Paper 1: The perceptual chunking of speech: a demonstration using ERPs To observe perceptual chunking on line, we use event-related potentials (ERPs) and refer to the neural component of Closure Positive Shift (CPS), which is known to capture listeners’ responses to marks of prosodic groups. The speech stimuli were utterances and sequences of nonsense syllables, which contained intonation phrases marked by pitch, and both phrase-internal and phrase-final temporal groups marked by lengthening. Analyses of CPSs show that, across conditions, listeners specifically perceive speech in terms of chunks marked by lengthening. These lengthening marks, which appear universally in languages, create the same type of chunking as that which emerges in sequence learning by humans and animals. This finding supports the view that listeners chunk speech in temporal groups and that this perceptual chunking operates similarly for speech and non-verbal behaviors. Moreover, the results question reports that relate CPS to intonation phrasing without considering the effects of temporal marks. Paper 2: Perceptual chunking and its effect on memory in speech processing: ERP and behavioral evidence We examined how the perceptual chunking of utterances in terms of temporal groups of differing size influences immediate memory of heard speech. To weigh these effects, we used behavioural measures and ERPs, especially the N400 component, which served to evaluate the quality of the memory trace for target lexemes heard in the temporal groups. Variations in the amplitude of the N400 showed a better memory trace for lexemes presented in groups of 3 syllables compared to those in groups of 4 syllables. Response times along with P300 components revealed effects of position of the chunk in the utterance. This is the first study to demonstrate the perceptual chunking of speech on-line and its effects on immediate memory of heard elements. Taken together the results suggest that a general perceptual chunking enhances a buffering of sequential information and a processing of speech on a chunk-by-chunk basis.

Dans de nombreux comportements qui reposent sur le rappel et la production de séquences, des groupements temporels émergent spontanément, créés par des délais ou des allongements. Ce « chunking » a été observé tant chez les humains que chez certains animaux et plusieurs auteurs l’attribuent à un processus général de chunking perceptif qui est conforme à la capacité de la mémoire à court terme. Cependant, aucune étude n’a établi comment ce chunking perceptif s’applique à la parole. Nous présentons une recension de la littérature qui fait ressortir certains problèmes critiques qui ont nui à la recherche sur cette question. C’est en revoyant ces problèmes qu’on propose une démonstration spécifique du chunking perceptif de la parole et de l’effet de ce processus sur la mémoire immédiate (ou mémoire de travail). Ces deux thèmes de notre thèse sont présentés séparément dans deux articles. Article 1 : The perceptual chunking of speech: a demonstration using ERPs Afin d’observer le chunking de la parole en temps réel, nous avons utilisé un paradigme de potentiels évoqués (PÉ) propice à susciter la Closure Positive Shift (CPS), une composante associée, entre autres, au traitement de marques de groupes prosodiques. Nos stimuli consistaient en des énoncés et des séries de syllabes sans sens comprenant des groupes intonatifs et des marques de groupements temporels qui pouvaient concorder, ou non, avec les marques de groupes intonatifs. Les analyses démontrent que la CPS est suscitée spécifiquement par les allongements marquant la fin des groupes temporels, indépendamment des autres variables. Notons que ces marques d’allongement, qui apparaissent universellement dans la langue parlée, créent le même type de chunking que celui qui émerge lors de l’apprentissage de séquences par des humains et des animaux. Nos résultats appuient donc l’idée que l’auditeur chunk la parole en groupes temporels et que ce chunking perceptif opère de façon similaire avec des comportements verbaux et non verbaux. Par ailleurs, les observations de l’Article 1 remettent en question des études où on associe la CPS au traitement de syntagmes intonatifs sans considérer les effets de marques temporels. Article 2 : Perceptual chunking and its effect on memory in speech processing:ERP and behavioral evidence Nous avons aussi observé comment le chunking perceptif d’énoncés en groupes temporels de différentes tailles influence la mémoire immédiate d’éléments entendus. Afin d’observer ces effets, nous avons utilisé des mesures comportementales et des PÉ, dont la composante N400 qui permettait d’évaluer la qualité de la trace mnésique d’éléments cibles étendus dans des groupes temporels. La modulation de l’amplitude relative de la N400 montre que les cibles présentées dans des groupes de 3 syllabes ont bénéficié d’une meilleure mise en mémoire immédiate que celles présentées dans des groupes plus longs. D’autres mesures comportementales et une analyse de la composante P300 ont aussi permis d’isoler l’effet de la position du groupe temporel (dans l’énoncé) sur les processus de mise en mémoire. Les études ci-dessus sont les premières à démontrer le chunking perceptif de la parole en temps réel et ses effets sur la mémoire immédiate d’éléments entendus. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent qu’un processus général de chunking perceptif favorise la mise en mémoire d’information séquentielle et une interprétation de la parole « chunk par chunk ». / In numerous behaviors involving the learning and production of sequences, temporal groups emerge spontaneously, created by delays or a lengthening of elements. This chunking has been observed across behaviors of both humans and animals and is taken to reflect a general process of perceptual chunking that conforms to capacity limits of short-term memory. Yet, no research has determined how perceptual chunking applies to speech. We provide a literature review that bears out critical problems, which have hampered research on this question. Consideration of these problems motivates a principled demonstration that aims to show how perceptual chunking applies to speech and the effect of this process on immediate memory (or “working memory”). These two themes are presented in separate papers in the format of journal articles. Paper 1: The perceptual chunking of speech: a demonstration using ERPs To observe perceptual chunking on line, we use event-related potentials (ERPs) and refer to the neural component of Closure Positive Shift (CPS), which is known to capture listeners’ responses to marks of prosodic groups. The speech stimuli were utterances and sequences of nonsense syllables, which contained intonation phrases marked by pitch, and both phrase-internal and phrase-final temporal groups marked by lengthening. Analyses of CPSs show that, across conditions, listeners specifically perceive speech in terms of chunks marked by lengthening. These lengthening marks, which appear universally in languages, create the same type of chunking as that which emerges in sequence learning by humans and animals. This finding supports the view that listeners chunk speech in temporal groups and that this perceptual chunking operates similarly for speech and non-verbal behaviors. Moreover, the results question reports that relate CPS to intonation phrasing without considering the effects of temporal marks. Paper 2: Perceptual chunking and its effect on memory in speech processing: ERP and behavioral evidence We examined how the perceptual chunking of utterances in terms of temporal groups of differing size influences immediate memory of heard speech. To weigh these effects, we used behavioural measures and ERPs, especially the N400 component, which served to evaluate the quality of the memory trace for target lexemes heard in the temporal groups. Variations in the amplitude of the N400 showed a better memory trace for lexemes presented in groups of 3 syllables compared to those in groups of 4 syllables. Response times along with P300 components revealed effects of position of the chunk in the utterance. This is the first study to demonstrate the perceptual chunking of speech on-line and its effects on immediate memory of heard elements. Taken together the results suggest that a general perceptual chunking enhances a buffering of sequential information and a processing of speech on a chunk-by-chunk basis.

Abstract Audio-oral speech and visuo-manual sign language as used by the Deaf community are two very different realizations of the human linguistic communication system. Sign language is not only used by the hearing impaired but also by different groups of hearing individuals. To date, there is a great discrepancy in scientific knowledge about signed and spoken languages. Particularly little is known about the integration of the two systems, even though the vast majority of deaf and hearing signers also have a command of some form of speech. This neurolinguistic study aimed to achieve basic knowledge about semantic integration mechanisms across speech and sign language in hearing native and non-native signers. Basic principles of sign processing as reflected in electrocortical brain activation and behavioral decisions were examined in three groups of study participants: Hearing native signers (children of deaf adults, CODAs), hearing late learned signers (professional sign language interpreters), and hearing non-signing controls. Event-related brain potentials (ERPs) and behavioral response frequencies were recorded while the participants performed a semantic decision task for priming lexeme pairs. The lexeme pairs were presented either within speech (spoken prime-spoken target) or across speech and sign language (spoken prime-signed target). Target-related ERP responses were subjected to temporal principal component analyses (tPCA). The neurocognitive basis of semantic integration processes were assessed by analyzing different ERP components (N170, N400, late positive complex) in response to the antonymic and unrelated targets. Behavioral decision sensitivity to the target lexemes is discussed in relation to the measured brain activity. Behaviorally, all three groups of study participants performed above chance level when making semantic decisions about the primed targets. Different result patterns, however, hinted at three different processing strategies. As the target-locked electrophysiological data was analyzed by PCA, for the first time in the context of sign language processing, objectively allocated ERP components of interest could be explored. A little surprisingly, the overall study results from the sign-naïve control group showed that they performed in a more content-guided way than expected. This suggested that even non-experts in the field of sign language were equipped with basic skills to process the cross-linguistically primed signs. Behavioral and electrophysiological study results together further brought up qualitative differences in processing between the native and late learned signers, which raised the question: can a unitary model of sign processing do justice to different groups of sign language users? / Tiivistelmä Kuuloaistiin ja ääntöelimistön motoriikkaan perustuva puhe ja kuurojen yhteisön käyttämä, näköaistiin ja käsien liikkeisiin perustuva viittomakieli ovat kaksi varsin erilaista ihmisen kielellisen viestintäjärjestelmän toteutumismuotoa. Viittomakieltä käyttävät kuulovammaisten ohella myös monet kuulevat ihmisryhmät. Tähänastinen tutkimustiedon määrä viittomakielistä ja puhutuista kielistä eroaa huomattavasti. Erityisen vähän on tiedetty näiden kahden järjestelmän yhdistämisestä, vaikka valtaosa kuuroista ja kuulevista viittomakielen käyttäjistä hallitsee myös puheen jossain muodossa. Tämän neurolingvistisen tutkimuksen tarkoituksena oli hankkia perustietoja puheen ja viittomakielen välisistä semanttisista yhdistämismekanismeista kuulevilla, viittomakieltä äidinkielenään tai muuna kielenä käyttävillä henkilöillä. Viittomien prosessoinnin perusperiaatteita, jotka ilmenevät aivojen sähköisen toiminnan muutoksina ja valintapäätöksinä, tutkittiin kolmessa koehenkilöryhmässä: kuulevilla viittomakieltä äidinkielenään käyttävillä henkilöillä (kuurojen aikuisten kuulevilla ns. CODA-lapsilla, engl. children of deaf adults), kuulevilla viittomakielen myöhemmin oppineilla henkilöillä (viittomakielen ammattitulkeilla) sekä kuulevilla viittomakieltä osaamattomilla verrokkihenkilöillä. Tapahtumasidonnaiset herätepotentiaalit (ERP:t) ja käyttäytymisvasteen frekvenssit rekisteröitiin koehenkilöiden tehdessä semanttisia valintoja viritetyistä (engl. primed) lekseemipareista. Lekseemiparit esitettiin joko puheena (puhuttu viritesana – puhuttu kohdesana) tai puheen ja viittomakielen välillä (puhuttu viritesana – viitottu kohdesana). Kohdesidonnaisille ERP-vasteille tehtiin temporaaliset pääkomponenttianalyysit (tPCA). Semanttisten yhdistämisprosessien neurokognitiivista perustaa arvioitiin analysoimalla erilaisia ERP-komponentteja (N170, N400, myöhäinen positiivinen kompleksi) vastineina antonyymisiin ja toisiinsa liittymättömiin kohteisiin. Käyttäytymispäätöksen herkkyyttä kohdelekseemeille tarkastellaan suhteessa mitattuun aivojen aktiviteettiin. Käyttäytymisen osalta kaikki kolme koehenkilöryhmää suoriutuivat satunnaistasoa paremmin tehdessään semanttisia valintoja viritetyistä kohdelekseemeistä. Erilaiset tulosmallit viittaavat kuitenkin kolmeen erilaiseen prosessointistrategiaan. Kun kohdelukittua elektrofysiologista dataa analysoitiin pääkomponenttianalyysin avulla ensimmäistä kertaa viittomakielen prosessoinnin yhteydessä, voitiin tutkia tarkkaavaisuuden objektiivisesti allokoituja ERP-komponentteja. Oli jossain määrin yllättävää, että viittomakielellisesti natiivin verrokkiryhmän tulokset osoittivat sen jäsenten toimivan odotettua sisältölähtöisemmin. Tämä viittaa siihen, että viittomakieleen perehtymättömilläkin henkilöillä on perustaidot lingvistisesti ristiin viritettyjen viittomien prosessointiin. Yhdessä käyttäytymisperäiset ja elektrofysiologiset tutkimustulokset toivat esiin laadullisia eroja prosessoinnissa viittomakieltä äidinkielenään puhuvien henkilöiden ja kielen myöhemmin oppineiden henkilöiden välillä. Tämä puolestaan johtaa kysymykseen, voiko yksi viittomien prosessointimalli soveltua erilaisille viittomakielen käyttäjäryhmille?

<p><b>Purpose:</b> Children with speech sound disorder (SSD) mispronounce more speech sounds than is typical for their age and a growing body of research suggests that a deficit in speech perception abilities contributes to development of the disorder. However, little work has been done to characterize the neurophysiological processes indexing speech perception deficits in SSD. The primary aim of the current study was to compare the neural activity underlying speech perception in young children with SSD and typical development (TD).</p><p><b>Method</b>: Twenty-eight children ages 4;1-6;0 participated in the current study. Event-related potentials (ERPs) were recorded while children completed a speech perception task which included phonetic (speech sound) and lexical (meaning) matches and mismatches. Groups were compared on their judgment accuracy for matches and mismatches as well as the mean amplitude of the Phonological Mapping Negativity (PMN) and N400 ERP components.</p><p><b>Results</b>: Children with SSD demonstrated lower judgment accuracy across the phonetic and lexical conditions compared to peers with TD. The ERPs elicited by lexical matches and mismatches did not distinguish the groups. However, in the phonetic condition, the SSD group exhibited a more consistent left lateralized PMN effect and a delayed N400 effect over frontal sites compared to the TD group.</p><p><b>Conclusions</b>: These findings provide some of the first evidence of a delay in the neurophysiological processing of phonological information for young children with SSD compared to their peers with TD. This delay was not present for the processing of lexical information, indicating a unique difference between children with SSD and TD related to speech perception of phonetic errors.</p>

La présente thèse utilise la technique des potentiels évoqués afin d’étudier les méchanismes neurocognitifs qui sous-tendent la compréhension de la phrase. Plus particulièrement, cette recherche vise à clarifier l’interaction entre les processus syntaxiques et sémantiques chez les locuteurs natifs et les apprenants d’une deuxième langue (L2). Le modèle “syntaxe en premier” (Friederici, 2002, 2011) prédit que les catégories syntaxiques sont analysées de façon précoce: ce stade est reflété par la composante ELAN (Early anterior negativity, Négativité antérieure gauche), qui est induite par les erreurs de catégorie syntaxique. De plus, ces erreurs semblent empêcher l’apparition de la composante N400 qui reflète les processus lexico-sémantiques. Ce phénomène est défini comme le bloquage sémantique (Friederici et al., 1999). Cependant, la plupart des études qui observent la ELAN utilisent des protocoles expérimentaux problématiques dans lesquels les différences entre les contextes qui précèdent la cible pourraient être à l’origine de résultats fallacieux expliquant à la fois l’apparente “ELAN” et l’absence de N400 (Steinhauer & Drury, 2012). La première étude rééevalue l’approche de la “syntaxe en premier” en adoptant un paradigme expériemental novateur en français qui introduit des erreurs de catégorie syntaxique et les anomalies de sémantique lexicale. Ce dessin expérimental équilibré contrôle à la fois le mot-cible (nom vs. verbe) et le contexte qui le précède. Les résultats récoltés auprès de locuteurs natifs du français québécois ont révélé un complexe N400-P600 en réponse à toutes les anomalies, en contradiction avec les prédictions du modèle de Friederici. Les effets additifs des manipulations syntaxique et sémantique sur la N400 suggèrent la détection d’une incohérence entre la racine du mot qui avait été prédite et la cible, d’une part, et l’activation lexico-sémantique, d’autre part. Les réponses individuelles se sont pas caractérisées par une dominance vers la N400 ou la P600: au contraire, une onde biphasique est présente chez la majorité des participants. Cette activation peut donc être considérée comme un index fiable des mécanismes qui sous-tendent le traitement des structures syntagmatiques. La deuxième étude se concentre sur les même processus chez les apprenants tardifs du français L2. L’hypothèse de la convergence (Green, 2003 ; Steinhauer, 2014) prédit que les apprenants d’une L2, s’ils atteignent un niveau avancé, mettent en place des processus de traitement en ligne similaires aux locuteurs natifs. Cependant, il est difficile de considérer en même temps un grand nombre de facteurs qui se rapportent à leurs compétences linguistiques, à l’exposition à la L2 et à l’âge d’acquisition. Cette étude continue d’explorer les différences inter-individuelles en modélisant les données de potentiels-évoqués avec les Forêts aléatoires, qui ont révélé que le pourcentage d’explosition au français ansi que le niveau de langue sont les prédicteurs les plus fiables pour expliquer les réponses électrophysiologiques des participants. Plus ceux-ci sont élevés, plus l’amplitude des composantes N400 et P600 augmente, ce qui confirme en partie les prédictions faites par l’hypothèse de la convergence. En conclusion, le modèle de la “syntaxe en premier” n’est pas viable et doit être remplacé. Nous suggérons un nouveau paradigme basé sur une approche prédictive, où les informations sémantiques et syntaxiques sont activées en parallèle dans un premier temps, puis intégrées via un recrutement de mécanismes contrôlés. Ces derniers sont modérés par les capacités inter-individuelles reflétées par l’exposition et la performance. / The present thesis uses event-related potentials (ERPs) to investigate neurocognitve mechanisms underlying sentence comprehension. In particular, these two experiments seek to clarify the interplay between syntactic and semantic processes in native speakers and second language learners. Friederici’s (2002, 2011) “syntax-first” model predicts that syntactic categories are analyzed at the earliest stages of speech perception reflected by the ELAN (Early left anterior negativity), reported for syntactic category violations. Further, syntactic category violations seem to prevent the appearance of N400s (linked to lexical-semantic processing), a phenomenon known as “semantic blocking” (Friederici et al., 1999). However, a review article by Steinhauer and Drury (2012) argued that most ELAN studies used flawed designs, where pre-target context differences may have caused ELAN-like artifacts as well as the absence of N400s. The first study reevaluates syntax-first approaches to sentence processing by implementing a novel paradigm in French that included correct sentences, pure syntactic category violations, lexical-semantic anomalies, and combined anomalies. This balanced design systematically controlled for target word (noun vs. verb) and the context immediately preceding it. Group results from native speakers of Quebec French revealed an N400-P600 complex in response to all anomalous conditions, providing strong evidence against the syntax-first and semantic blocking hypotheses. Additive effects of syntactic category and lexical-semantic anomalies on the N400 may reflect a mismatch detection between a predicted word-stem and the actual target, in parallel with lexical-semantic retrieval. An interactive rather than additive effect on the P600 reveals that the same neurocognitive resources are recruited for syntactic and semantic integration. Analyses of individual data showed that participants did not rely on one single cognitive mechanism reflected by either the N400 or the P600 effect but on both, suggesting that the biphasic N400-P600 ERP wave can indeed be considered to be an index of phrase-structure violation processing in most individuals. The second study investigates the underlying mechanisms of phrase-structure building in late second language learners of French. The convergence hypothesis (Green, 2003; Steinhauer, 2014) predicts that second language learners can achieve native-like online- processing with sufficient proficiency. However, considering together different factors that relate to proficiency, exposure, and age of acquisition has proven challenging. This study further explores individual data modeling using a Random Forests approach. It revealed that daily usage and proficiency are the most reliable predictors in explaining the ERP responses, with N400 and P600 effects getting larger as these variables increased, partly confirming and extending the convergence hypothesis. This thesis demonstrates that the “syntax-first” model is not viable and should be replaced. A new account is suggested, based on predictive approaches, where semantic and syntactic information are first used in parallel to facilitate retrieval, and then controlled mechanisms are recruited to analyze sentences at the interface of syntax and semantics. Those mechanisms are mediated by inter-individual abilities reflected by language exposure and performance.