The main aim of the experiments reported in this thesis was to explore the neural mechanisms underlying the temporal orienting of attention. In Chapter 3, I explored the possible dissociation between exogenous and endogenous temporal orienting by comparing reaction times to targets appearing after rhythmic or symbolic cues. Behavioural results provided evidence for the existence of dissociable exogenous and endogenous types of temporal orienting of attention. The experiment in Chapter 4 combined spatiotemporal expectations using rhythmic moving cues to test the modulatory effect of exogenous temporal orienting in the brain. Specifically, I used EEG to test the effect of temporal orienting on perceptual and motor stages of target analysis, as well as on anticipatory oscillatory brain activity. The time-frequency analysis revealed that rhythmic cues can entrain slow brains oscillations, providing a putative mechanism for enhancing the perceptual processing of expected events. Spatiotemporal expectations also modulated the amplitude of visual responses and the timing and amount of preparatory motor activity. In Chapter 5, I used a novel task to explore the neural modulatory effects of spatial and temporal expectations acting in isolation or in coordination. For the first time, the analysis of early visual responses demonstrated that temporal expectations alone, independently of spatial orienting, can enhance early visual perceptual processes. The time-frequency analysis in this experiment showed a desynchronisation of alpha oscillations focused over central-parietal electrodes induced by rhythmic cues that were independent of spatial expectations. When rhythmic cues carried spatiotemporal information, the alpha desynchronisation also spread over contralateral occipital electrodes. In Chapter 6, fMRI was used to test the possible neural dissociation between motor and temporal orienting. The results confirmed the large overlap between these two processes, but also indicated independent behavioural and neural effects of temporal orienting. Temporal orienting activated the left IPS across motor conditions, further implicating the left IPS in temporal orienting. Based on the results of these experiments, directions for future studies are discussed.

L'apprentissage implicite est une acquisition d'information complexe sans intention d'apprendre. Le but de cette thèse est de déterminer comment des régularités temporelles peuvent influencer l'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle basée sur des structures de hauteur des notes. Selon la théorie de l'attention dynamique (Jones, 1976), il y a une synchronisation entre des régularités temporelles des événements externes et des oscillateurs internes qui guide l'attention à travers le temps et aide à développer les attentes perceptives et temporelles. Notre hypothèse est que des structures métriques fortes pourront stimuler l'apprentissage implicite. Nous faisons l'hypothèse que le fait de présenter des hauteurs de notes avec des structures métriques fortes permet de développer des attentes temporelles par rapport à l'arrivée du prochain évènement. Ces attentes facilitent le traitement de hauteur des notes et ensuite «boostent» l'apprentissage implicite de la grammaire artificielle. Trois études ont été réalisées pendant cette thèse. L'étude 1 était une étude comportementale dans laquelle nous avons étudié l'influence d'une présentation temporelle régulière (avec une métrique forte) vs. irrégulière sur l'apprentissage implicite d'une grammaire artificielle basée sur des structures de hauteur des notes. Les résultats ont montré que la présentation temporelle influence l'apprentissage implicite et que la présentation temporelle régulière représente un avantage pour l'apprentissage implicite par rapport à la présentation temporelle irrégulière. Dans une étude électrophysiologique (L'étude 2) nous avons étudié quelle présentation temporelle de la grammaire artificielle, rythmique avec une métrique forte ou isochrone, serait plus efficace pour apprendre implicitement la grammaire des hauteurs des notes. Les résultats électrophysiologiques ont montré que les structures métriques apportent un bénéfice supplémentaire à l'apprentissage implicite. Dans l'étude 3 nous avons étudié comment des structures métriques fortes permettent d'améliorer les capacités d'apprentissage implicite chez des patients avec des lésions dans le cortex frontal inférieur qui ont été décrits comme déficitaires pour apprendre des structures artificielles. Les résultats comportementaux et électrophysiologiques ont montré que les patients atteints de lésions dans le cortex frontal inférieur sont capables d'apprendre une nouvelle grammaire artificielle malgré leurs lésions et leur déficit syntaxique. Il pourrait être utile d'exploiter cet avantage de la présentation métrique chez les patients, pour qui un déficit de l'apprentissage implicite a été montré avec des matériaux non-métriques et non musicaux / The thesis aims to investigate how temporal regularities can influence the implicit learning of artificial pitch structures. Implicit learning refers to the acquisition of structure knowledge by mere exposure. According to the Dynamic Attending Theory proposed by Jones (Jones, 1976), internal attentional oscillators synchronize with external temporal regularities, helping to guide attention over time and to develop temporal and perceptual expectations about future events. We made the hypothesis that strongly metrical structures might boost implicit learning, and in particular, that the strongly metrical presentation of pitch structures helps listeners to develop temporal expectations about the occurrence of the next event and thus benefits to the processing of the pitch dimension, leading to better learning of the artificial material. Three studies were realized during this PhD thesis. In Study 1, we used a behavioral approach to investigate how regular and irregular temporal presentations of an artificial pitch grammar influence implicit learning. The data revealed that both types of temporal presentations can influence implicit learning, but that the regular presentation leads to an advantage over the irregular presentation. In Study 2, we used behavioral and electrophysiological methods to investigate which type of regular temporal presentation of the artificial grammar, i.e. strongly metrical or isochronous, leads to better implicit learning of pitch structures. Electrophysiological results showed that the metrical framework provided an additional benefit for the pitch structure learning. In Study 3, we investigated whether the strongly metrical presentation allows patients with left inferior frontal lesions (with previously reported deficits for implicit learning) to learn the artificial pitch grammar. Behavioral and electrophysiological results showed that patients with left inferior frontal gyrus lesions acquired the new artificial grammar despite their lesions and despite previously reported deficits in implicit learning and syntax processing of natural language. It might be useful to exploit the potential benefit of the strongly metrical presentation further in patients for who impaired IL has been shown with non-musical and non-metrical materials