The world in which we live is filled with sensory experiences. Language provides us with a manner in which to communicate these experiences with one another. In order to partake in this communication, it is necessary to acquire labels for things we see, hear, feel, smell, and taste. Much is known about how we learn words for things we can see, but this bias in the literature leaves many open questions about words attributed to other modalities. This cumulative dissertation aims to close this gap by investigating how both 10- to-12-month old infants and adults map novel pseudowords onto environmental sounds in an auditory associative word learning task with the aim to explore how humans learn words for things that cannot be seen, such as thunder, siren, and, lullaby. Infants were found, via event-related potentials (ERPs), to be successful at auditory associative word learning, while adults are much stronger learners in multimodal audio-visual conditions. Across the lifespan, sensory modality was found to affect word learning differently in infants than in adults. Where infants benefitted from unimodal auditory word learning, adults were more successful in multimodal audiovisual paradigms. Furthermore, the modality of the object being labelled modulated the temporal onset and the topological distribution of the N400 ERP component of violated lexical-semantic expectation. Lastly, the temporal congruency of presented stimuli affected word learning in adults in an inverted manner to other forms of statistical learning. Word learning is sensitive to age, modality, and means of presentation, providing evidence for various intertwined learning mechanisms and bringing us a step closer towards understanding human linguistic cognition.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / This thesis provides evidence to support the hypothesis that synaptic plasticity in the primary somatosensory cortex is a cellular correlate of associative learning, that the process depends upon acetylcholine and that only certain cortical neurons display this plasticity. In a first series of experiments, single-imit recordings were carried out in the barrel cortex of awake, adult rats subjected to whisker pairing, an associative learning paradigm where deflections of the recorded neuron's principle vibrissa were repeatedly paired with those of a non-adjacent one. On average, this form of sensory preconditioning increased the responses of a recorded unit to the stimulation of the non-adjacent vibrissa. In contrast, following explicitly unpaired control experiments, neuronal responsiveness decreased. The effect of pairing was further enhanced by local, microiontophoretic delivery of NMDA and the nitric oxide synthase inhibitor L-NAME and reduced by the NMDA receptor competitive antagonist AP5. These results and the fact that the influence of the pharmacological agents on neuronal excitability were either transient (liinited to the delivery period) or simply absent indicated that the somatosensory cerebral cortex is one site where plasticity emerges following whisker pairing. In subsequent experiments, using a similar conditioning paradigm that relied on evoked potential rather than single-unit recordings, increases in the responses of cortical neurons to the non-adjacent whisker were blocked by atropine sulfate, an antagonist of muscarinic cholinoreceptors. Administration of norn-ial saline or atropine methyl nitrate, a muscarinic antagonist that did not cross the blood-brain barrier, instead of atropine sulfate, did not affect plasticity. Analysis of the behavioral state of the animal showed that the changes observed in the evoked potential could not be attributed to fluctuations m the behavioral state of the animal. By combining the results described in this thesis with data foimd in related literature, the author hypothesizes that whisker pairing induces an acetylcholine-dependent form of plasticity within the somatosensory cortex through Hebbian mechanisms.

The ability to prioritize information enables us to think and take action without being overwhelmed by external stimuli or internal thoughts and feelings. Neuroticism is associated with altered processing of emotional information but differences in the processing of emotional information may arise from basic differences in information processing, such as altered processes of attention, changes in sensitivity to salient information, or differences in the ability to encode conjunctions of information. Through this thesis, I explore the relationship between neuroticism and processing of non-emotional information, with a particular focus on learning about combinations of information. Associative learning paradigms were used to test ability to learn about combinations of information and neuroticism was observed to be associated with strong non-linear discrimination learning. The tendency to focus on specific details was associated with weak non-linear discrimination learning. A novel model of associative learning is presented, offering an account for how variation in the ability to engage in non-linear discrimination learning might be understood. Mechanisms underlying the association between neuroticism and strong non-linear discrimination learning were explored. Neuroticism was not found to be associated with a tendency to focus on specific details or shifts in attention towards goal relevant information. Neuroticism was not found to be associated with enhanced ability to identify feature conjunctions, altered sensitivity to the relative validity of stimuli or pre-exposure of stimuli. The importance of understanding individual differences in processes of associative and the value of associative learning tasks to look at information processing biases underlying neuroticism are discussed.

Chez l’espèce humaine comme pour de nombreuses autres espèces animales, lorsque des stimuli environnementaux précèdent de façon régulière la présentation d’événements importants pour un individu, ces stimuli vont acquérir sous certaines conditions la capacité à évoquer des comportements dits d’anticipation. Cette capacité est considérée par de nombreux auteurs comme ayant une haute valeur adaptative, favorisant le contact avec des événements appétitifs et permettant l’évitement d’événements aversifs. Ces dernières décennies, deschercheurs ont initié un rapprochement entre le phénomène d’anticipation et le conditionnement Pavlovien. Ce rapprochement repose à la fois sur une similarité dans les caractéristiques des événements mis en jeux mais surtout sur de nombreux effets et phénomènes semblables, amenant ces auteurs à considérer que les comportements ditsd’anticipation, d’une façon générale, reposeraient sur le processus Pavlovien. Leconditionnement Pavlovien offre une littérature extrêmement riche dont l’une des principalesquestions de recherche concerne le problème des conditions à l’apparition du processus.Parmi les hypothèses existantes, l’Hypothèse de l’Information est sans aucun doute l’une desplus importantes par son influence. Selon cette hypothèse, un apprentissage associatifPavlovien n’aura lieu que lorsqu’un événement important sera présenté de façon inattendu à un sujet, et l’apprentissage, ou les associations apprises, ne porteront que sur des stimuli prédictifs de l’événement important (i.e. permettant son anticipation). A travers deux expériences appliquant une procédure de conditionnement rétrograde à une procédure de renforcement conditionné, nous avons cherché à tester les propositions faites par cette hypothèse. Nos résultats vont directement à l’encontre de ces propositions et vont au contraire dans le sens de deux autres propositions théoriques faites sur le conditionnement Pavlovien,illustrées par le modèle SOP et l’Hypothèse du Codage Temporel. Ces deux propositions sont testées au sein d’une troisième et dernière expérience, dont les implications pour ces modèles comme pour la conceptualisation du conditionnement Pavlovien et de l’anticipation de façon générale sont discutées. / In human and non-human animals, environmental stimuli that reliably accompany the presentation of significant events are able after repeated exposures of eliciting anticipatory behaviors. Many authors underlined the adaptive value of anticipatory responses, and suggested a connection with Pavlovian conditioning. Linking anticipatory behaviors to Pavlovian conditioning is supported by the similarity in procedure (i.e. a pairing between a neutral stimulus with a significant event), but also on the common effects and phenomena, and the authors assume that Pavlovian conditioning is the process underlying the anticipation of events. This assumption is at the heart of the Information Hypothesis, and more generally of a functional and predictive perspective of Pavlovian conditioning. According to the Information Hypothesis, Pavlovian conditioning only occurs when an unexpected significant event is presented, and learning (i.e. the formation of association) would be about stimuli that allow the anticipation of the significant event. Using a backward conditioning procedure in a conditioned reinforcement preparation, we tested the assumptions made by the Information Hypothesis. The results found argue against the Information Hypothesis and, in contrast, support the assumption made by two others types of leaning models, illustrated by the Temporal Coding Hypothesis and the SOP model. The Temporal Coding Hypothesis and SOP are tested in a third experiment. Implications for Pavlovian conditioning models and anticipatory behaviors in general are discussed.

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La plasticité synaptique est une propriété indispensable à l’acquisition de la mémoire chez toutes les espèces étudiées, des invertébrés aux primates. La formation d’une mémoire débute par une phase de plasticité qui inclut une restructuration synaptique ; ensuite elle se poursuit par la consolidation de ces modifications, contribuant à la mémoire à long terme. Certaines mémoires redeviennent malléables lorsqu’elles sont rappelées. La trace mnésique entre alors dans une nouvelle de phase de plasticité, au cours de laquelle certaines composantes de la mémoire peuvent être mises à jour, puis reconsolidées. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont activés lors du rappel d’une mémoire. Nous avons utilisé un modèle de conditionnement Pavlovien, combiné à l’administration d’agents pharmacologiques et à l’analyse quantitative de marqueurs de plasticité synaptique, afin d’étudier la dynamique de la mémoire de peur auditive chez des rats Sprague Dawley. La circuiterie neuronale et les mécanismes associatifs impliqués dans la neurobiologie de cette mémoire sont bien caractérisés, en particulier le rôle des récepteurs glutamatergiques de type NMDA et AMPA dans la plasticité synaptique et la consolidation. Nos résultats démontrent que le retour de la trace mnésique à un état de labilité nécessite l’activation des récepteurs NMDA dans l’amygdale baso-latérale à l’instant même du rappel, alors que les récepteurs AMPA sont requis pour l’expression comportementale de la réponse de peur conditionnée. D’autre part, les résultats identifient le rappel comme une phase bien plus dynamique que présumée, et suggèrent que l’expression de la peur conditionnée mette en jeu la régulation du trafic des récepteurs AMPA par les récepteurs NMDA. Le présent travail espère contribuer à la compréhension de la neurobiologie fondamentale de la mémoire. De plus, il propose une intégration des résultats aux modèles animaux d’étude des troubles psychologiques conséquents aux mémoires traumatiques chez l’humain, tels que les phobies et les syndromes de stress post-traumatiques. / Synaptic plasticity is necessary for the acquisition of memory in all studied species, from invertebrates to primates. Memory formation starts with a phase of plasticity that entails synaptic remodeling ; then follows the consolidation of these modifications, which contributes to long-term memory. Some memories return to a malleable state upon retrieval. Consequently, the memory trace enters a new phase of plasticity, during which some memory components are eventually updated, then reconsolidated. The aim of the present thesis was to study the cellular and molecular mechanisms that are engaged during memory retrieval. We used a model of Pavlovian conditioning in Sprague Dawley rats, combined to pharmacological manipulations and quantitative analysis of synaptic plasticity markers, in order to study the dynamics of auditory fear memory. The neuronal circuitry and the associative mechanisms involved in the neurobiology of this memory are well characterized, in particular the role of NMDA and AMPA glutamatergic receptors in synaptic plasticity and consolidation. Our results show that the return of the memory trace to lability requires activation of NMDA receptors in the basolateral amygdala during retrieval, whereas AMPA receptors are necessary for the behavioral expression of the conditioned fear response. Furthermore, the data identify retrieval as being much more dynamic than recognized, and suggest that conditioned fear expression involves NMDA receptor-dependent regulation of AMPA receptors’ trafficking. The present work attempts to advance our understanding of the fundamental neurobiology of memory. In addition, it offers an integrative view of the data with regards to animal modeling of human clinical issues related to traumatic memories, like phobias and post-traumatic stress disorders.

La plasticité synaptique est une propriété indispensable à l’acquisition de la mémoire chez toutes les espèces étudiées, des invertébrés aux primates. La formation d’une mémoire débute par une phase de plasticité qui inclut une restructuration synaptique ; ensuite elle se poursuit par la consolidation de ces modifications, contribuant à la mémoire à long terme. Certaines mémoires redeviennent malléables lorsqu’elles sont rappelées. La trace mnésique entre alors dans une nouvelle de phase de plasticité, au cours de laquelle certaines composantes de la mémoire peuvent être mises à jour, puis reconsolidées. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont activés lors du rappel d’une mémoire. Nous avons utilisé un modèle de conditionnement Pavlovien, combiné à l’administration d’agents pharmacologiques et à l’analyse quantitative de marqueurs de plasticité synaptique, afin d’étudier la dynamique de la mémoire de peur auditive chez des rats Sprague Dawley. La circuiterie neuronale et les mécanismes associatifs impliqués dans la neurobiologie de cette mémoire sont bien caractérisés, en particulier le rôle des récepteurs glutamatergiques de type NMDA et AMPA dans la plasticité synaptique et la consolidation. Nos résultats démontrent que le retour de la trace mnésique à un état de labilité nécessite l’activation des récepteurs NMDA dans l’amygdale baso-latérale à l’instant même du rappel, alors que les récepteurs AMPA sont requis pour l’expression comportementale de la réponse de peur conditionnée. D’autre part, les résultats identifient le rappel comme une phase bien plus dynamique que présumée, et suggèrent que l’expression de la peur conditionnée mette en jeu la régulation du trafic des récepteurs AMPA par les récepteurs NMDA. Le présent travail espère contribuer à la compréhension de la neurobiologie fondamentale de la mémoire. De plus, il propose une intégration des résultats aux modèles animaux d’étude des troubles psychologiques conséquents aux mémoires traumatiques chez l’humain, tels que les phobies et les syndromes de stress post-traumatiques. / Synaptic plasticity is necessary for the acquisition of memory in all studied species, from invertebrates to primates. Memory formation starts with a phase of plasticity that entails synaptic remodeling ; then follows the consolidation of these modifications, which contributes to long-term memory. Some memories return to a malleable state upon retrieval. Consequently, the memory trace enters a new phase of plasticity, during which some memory components are eventually updated, then reconsolidated. The aim of the present thesis was to study the cellular and molecular mechanisms that are engaged during memory retrieval. We used a model of Pavlovian conditioning in Sprague Dawley rats, combined to pharmacological manipulations and quantitative analysis of synaptic plasticity markers, in order to study the dynamics of auditory fear memory. The neuronal circuitry and the associative mechanisms involved in the neurobiology of this memory are well characterized, in particular the role of NMDA and AMPA glutamatergic receptors in synaptic plasticity and consolidation. Our results show that the return of the memory trace to lability requires activation of NMDA receptors in the basolateral amygdala during retrieval, whereas AMPA receptors are necessary for the behavioral expression of the conditioned fear response. Furthermore, the data identify retrieval as being much more dynamic than recognized, and suggest that conditioned fear expression involves NMDA receptor-dependent regulation of AMPA receptors’ trafficking. The present work attempts to advance our understanding of the fundamental neurobiology of memory. In addition, it offers an integrative view of the data with regards to animal modeling of human clinical issues related to traumatic memories, like phobias and post-traumatic stress disorders.

L'objectif de ce projet est l’étude de la plasticité des circuits corticaux dans le contexte de l'apprentissage des souris « sauvages » et modèles du syndrome de l’X fragile. Des études sur l'efficacité de la combinaison d'enregistrement des potentiels de champ locaux extracellulaires avec la stimulation laser UV (LSPS) pour cartographier les réseaux ont été réalisées. Nous avons trouvé des enregistrements de champs extracellulaires qui pourraient être utilisés pour détecter les réponses synaptiques évoquées par LSPS. Nos résultats indiquent une méthode alternative pour obtenir des cartes complètes de réseaux intracorticaux excitateurs. Ensuite, nous avons développé un paradigme d'apprentissage associatif sensoriel et étudié ses effets sur les réseaux intracorticaux excitateurs du cortex baril. Ex vivo un affaiblissement des projections excitatrices entre les couches 4 et 2/3 qui dans les colonnes de vibrisses C a été observée. Enfin, nous avons utilisé ces mêmes approches dans une souris modèle du syndrome de l'X fragile (FXS). Pour étudier les liens entre les déficits sensoriels, l'apprentissage associatif et les altérations fonctionnelles des réseaux sensoriels, nous avons utilisé un modèle de souris mutantes dans lequel la pathologie FXS était ciblée sur la couche 4 du cortex somatosensoriel. Il a été constaté que les souris WT présentaient une dépression similaire, alors qu'elle était absente FXS. En conclusion, les études sur les mutants sensoriels de type sauvage ont mis en lumière les conséquences de l'apprentissage sur les réseaux corticaux sensoriels et les liens entre la plasticité des réseaux corticaux sensoriels et les capacités cognitives. / The aim of this project is to study the plasticity of the cortical circuits in the context of the learning of wild type mice and models of Fragile X Syndrome. First, investigations into the efficacy of recording combination of extracellular local field potentials with UV laser stimulation (LSPS) to map networks were performed. We found extracellular field records could be used to detect the synaptic responses evoked by LSPS. Our results indicate an alternative method for obtaining complete maps of excitatory intracortical networks. Next, we developed a sensory associative learning paradigm and studied its effects on excitatory intracortical networks the barrel cortex. Ex vivo a weakening of the excitatory projections between layers 4 and 2/3 which in the columns of vibrissae C was observed and declined function of the speed of the behavioural response. Finally, we used these same approaches in a Fragile X Syndrome (FXS) model mouse. To study the links between sensory deficits, associative learning, and functional alterations of sensory networks, we used a model of mutant mice in which the FXS pathology was targeted to the layer 4 of the somatosensory cortex. Our hypotheses were that behavioural conditioning would change the cortical sensory circuits of the FXS sensory mutant and that the abnormal plasticity of these circuits would in turn affect the performance. It was found the WT mice exhibited a similar depression, whereas it was absent FXS. In conclusion, wild type mouse and FXS sensory mutant studies shed light on the consequences of learning on sensory cortical networks and on the links between plasticity of sensory cortical networks and cognitive abilities.

Este estudio presenta los resultados de una investigación que examina la efectividad del enfoque léxico como forma de instrucción explícita sobre la adquisición de la competencia léxica en aprendices de español como lengua extranjera. El estudio esta guiado por dos preguntas de investigación. La primera pregunta de investigación (PI 1) examina el impacto del enfoque léxico sobre la adquisición de la competencia léxica. La segunda pregunta de investigación (PI 2) examina si la efectividad del enfoque léxico en el grupo de alumnos examinados viene condicionada por las creencias de los participantes acerca de las estrategias empleadas en dicho método. La aplicación del enfoque léxico se basó en una propuesta pedagógica consistente en una unidad didáctica de creación propia. Se analizaron los datos obtenidos tanto de forma cuantitativa como cualitativa. Los resultados confirmaron empíricamente la validez del enfoque léxico como principio metodológico para adquirir la competencia léxica. Del mismo modo, se encontró una relación entre las creencias de los participantes y las estrategias de aprendizaje empleadas. / This paper reports the results of a study that examined the effectiveness of the lexical approach as a form of explicit instruction in relation to the acquisition of lexical competence in learners of Spanish as a foreign language. The study was guided by two research questions. The first question aimed to examine the impact of the lexical approach with regard to the lexical competence. The second question asked whether the effectiveness of the lexical approach was conditioned by the learner’s beliefs regarding the learning strategies inherent to the lexical approach. The lexical approach was applied by means of a lesson plan based on a self-created design. The data obtained was analyzed both quantitatively and qualitatively. The results obtained empirically confirm the validity of the lexical approach as a methodological principle suitable for the teaching of lexical competence. Similarly, a relationship was found between the learner’s beliefs and the learning strategies they employed.