Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le traitement sémantique est le processus mental par lequel nous accédons au sens. Il occupe donc une place centrale dans la compréhension et la production du langage, mais également dans le fonctionnement humain en général, puisqu'il permet de conceptualiser le monde qui nous entoure et de lui donner un sens, en le confrontant en pleine conscience aux connaissances que nous emmagasinons au fil de nos expériences. Si les bases neurales corticales du traitement sémantique sont bien documentées par de nombreuses études basées sur les données de l'imagerie fonctionnelle notamment, l'analyse de la connectivité sous-corticale impliquée dans ce traitement a jusqu'ici reçu moins d'attention. Les auteurs s'accordent néanmoins sur l'existence d'une voie ventrale sémantique, parallèle à une voie dorsale dédiée au traitement phonologique. Le présent ouvrage se propose d'apporter un nouvel éclairage à la connaissance des bases neurales du traitement sémantique du mot isolé, en lien avec le cadre plus large du traitement sémantique non-verbal, par l'étude des habiletés sémantiques de patients présentant un gliome de grade 2 OMS et pour lequel ils bénéficient d'une prise en charge chirurgicale en condition éveillée, avec cartographie cortico-sous-corticale peropératoire. Il met ainsi en évidence l'importance cruciale du faisceau fronto-occipital inférieur gauche dans cette voie ventrale sémantique, au sein d'une organisation cérébrale fonctionnelle en réseaux parallèles et distribués de zones corticales interconnectées par des faisceaux d'association de substance blanche. Il souligne également le caractère interactif du fonctionnement cognitif, ainsi que l'importance des mécanismes de contrôle dans le traitement du langage, et de la mesure de la chronométrie mentale lors son évaluation. Ces différentes considérations nous amènent à proposer un modèle hodotopique général d'organisation anatomo-fonctionnelle du langage. Les résultats présentés dans cet ouvrage peuvent donc avoir des implications cliniques et scientifiques majeures, quant à la compréhension de l'organisation cérébrale fonctionnelle du langage, de ses dysfonctionnements, des mécanismes de réorganisation fonctionnelle en cas de lésion et à l'élaboration de programmes de réhabilitation. / Semantic processing is the mental process by which we access to meaning. Therefore, it takes a central place in language comprehension and production, but also in the whole human functioning, since it allows conceptualizing and giving a meaning to the world, by confronting it consciously with the knowledge we store over our experiences. If the neural bases of semantic processing are well known at the cortical level, thanks to numerous studies based particularly on functional neuroimaging data, the analysis of the subcortical connectivity underlying this processing received so far less attention. Nevertheless, the authors agree on the existence of a semantic ventral stream, parallel to a phonological dorsal stream.The present work mean to bring a new highlight on the knowledge of the neural bases of semantic processing at the level of the single word, in connection with the wider setting of non verbal semantic processing, by the study of semantic skills in patients presenting with WHO grade 2 glioma, and for which they undergo a surgery in awaken conditions, with cortico-subcortical intraoperative mapping. Thus, this work highlights the crucial role of the inferior fronto-occipital fascicle, in this ventral semantic route, within a functional brain organization in parallel and distributed networks of cortical areas interconnected by white matter association fibers.it underlines also the interactive feature of cognitive functioning, and the significance of control mechanisms in language processing, as well as the measuring of mental chronometry when assessing it. These considerations lead us to propose a general hodotopical model of language anatomo-functional organization.The results presented in this work may thus have important clinical and scientific implications, regarding the comprehension of language brain functional organization, of its dysfunctioning, of functional reorganization mechanisms in case of brain lesion, and the elaboration of rehabilitation programs.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les avantages liés à la formation musicale transfèrent au traitement du langage, et à certaines fonctions perceptives et cognitives. Nous examinons si cette formation facilite aussi l'apprentissage de mots nouveaux au long de la vie. Les enfants «musiciens» et les jeunes musiciens professionnels surpassent les participants de contrôle dans une série d’expériences, avec une plasticité cérébrale plus rapide, et une connectivité fonctionnelle plus forte, mesurées par électroencéphalographie. Les résultats des musiciens plus âgés sont moins clairs, suggérant un impact limité de la formation musicale sur le déclin cognitif. Enfin, les jeunes musiciens ont une meilleure mémoire à long terme des nouveaux mots, ce qui contribuerait à expliquer l’avantage observé. Ces effets de transfert de la formation musicale au niveau sémantique et de la mémoire à long terme révèlent l’importance des fonctions cognitives générales et ouvrent de nouvelles perspectives pour l’éducation et la rééducation. / Based on results evidencing music training-related advantages on speech processing, perceptive and cognitive functions, we examine whether music training facilitates novel word learning throughout the lifespan. We show that musically-trained children and young professional musicians outperform controls in a series of experiments, with faster brain plasticity and stronger functional connectivity, as measured by electroencephalography. By contrast, advantages for old adult musicians are less clear-cut, suggesting a limited impact of music training to counteract cognitive decline. Finally, young musicians show better long-term memory for novel words, which possibly contributes, along with better auditory perception and attention, to their advantage in word learning. By showing transfer effects from music training to semantic processing and long-term memory, results reveal the importance of domain-general cognitive functions and open new perspectives for education and rehabilitation.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'objectif de cette thèse est de s'intéresser à l'impact de la dégradation du signal de parole sur le traitement et les représentations du langage. Le signal peut être dégradé de façon transitoire (i.e., parole dans le bruit, Axe 1) ou permanente (Axe 2). L'Axe 1 étudie l'impact de la présence de bruit sur le traitement sémantique au niveau du mot isolé et dans un contexte phrastique. Deux études ont permis de mettre en évidence que lorsque le signal de parole est masqué, le traitement sémantique est moins efficace, voire disparait. A la lumière de l'Effortfulness Hypothesis nous suggérons que le traitement sémantique n'est pas automatique mais dépendant de ressources cognitives. Lorsque le signal de parole est dégradé ces ressources cognitives sont allouées aux traitements linguistiques de bas niveau, les traitements de haut niveau comme le traitement sémantique sont donc moins efficaces. L'Axe 2 évalue les liens entre la dégradation permanente du signal de parole du fait d'un manque de maturité des traitements auditifs centraux ou à un Trouble du Traitement Auditif (TTA) et les représentations langagières. Deux études se sont intéressées au développement des traitements auditifs et à la présence de TTA au sein d'une population d'adultes dyslexiques. Les résultats ont mis en évidence que les traitements auditifs centraux continuent leur maturation durant l'adolescence. La dernière étude a permis de mettre en évidence chez la population dyslexique des difficultés dans les tests impliquant des traitements spectral et temporel. Ces compétences sont apparues liées au sein de cette population aux représentations phonologiques. L'ensemble des résultats suggèrent que la dégradation du signal de parole a différents effets sur le langage selon sa nature. Ainsi, lorsqu'elle est transitoire elle impacte sa compréhension en dépit d'une intelligibilité préservée. Une dégradation transitoire impacte la compréhension malgré l'intelligibilité, la dégradation permanente impacte les représentations différemment selon la population / This thesis aims at investigating the effect of speech degradation on language processing and representation. Speech signal can be degraded temporary (i.e., speech in noise) or continually, when central auditory processes are deficient. Experimental work was therefore based on two main axes. The first one got interested in the effect of noise on semantic processing, despite preserved intelligibility. Two studies showed that semantic processing is less efficient when speech is presented in noisy condition. In light of the Effortfulness Hypothesis, we suggest that semantic processing relies on cognitive resources. When signal is degraded these resources are reallocated to low level processes and therefore few are left available to perform higher level processes. Axe 2 aims at evaluating links between continuous speech degradation because of immaturity of central auditory processes or Auditory Processing Disorder (APD) and language representation. Two studies investigated the effect of auditory processing development on language on a children population (6-11 years old) and the effect of APD on language representation in an adult dyslexic population. Both populations were evaluated using the BECAC (Donnadieu et al. 2014). This battery aims at evaluating central auditory processes using non-verbal material so that auditory performances can be related to language competences. Results evidenced that central auditory processes mature until adulthood, and at some point in development (8-9 years old) are linked to language representation. Results of the last study showed that dyslexic adults are impaired in tests involving spectral and temporal processes; in addition these abilities are related with phonological awareness. Altogether, these results indicate that speech degradation has distinct effects on language depending on its nature. Therefore when temporary, speech degradation impacts its comprehension despite intelligibility. When continuous, speech degradation’s impact evolves during development and disappears in normal adults. However, it stays for dyslexics

Compte tenu de l ’importante augmentation de l ’espérance de vie de la population générale observée dans les dernières décennies, les études portant sur les modifications des fonctions cognitives lors du vieillissement normal et pathologique se révèlent d'un grand intérêt. Les résultats rapportés dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension de la nature des modifications avec l ’âge du traitement du sens métaphorique des mots et du phénomène de réorganisation fonctionnelle sous-tendant ces processus. Après une revue de littérature (chapitre 1), un premier article définissant la problématique générale du traitement du langage lors du vieillissement normal inaugure la série de travaux présentés dans cette thèse. Cet article, présenté dans le chapitre 2, confirme l ’importance du développement d ’études spécifiques permettant de faire le lien entre les différentes hypothèses portant sur les changements cognitifs propres au vieillissement normal et celles portant sur les changements propres au substrat neurobiologique du langage. Le chapitre 3 présente une étude comportementale ayant pour objectif d ’évaluer la disponibilité des ressources attentionnelles pour le traitement phonologique et sémantique des mots ainsi que son évolution possible avec l ’âge. Les conclusions tirées de cette étude vont dans le sens d ’une restriction des ressources attentionnelles particulièrement pour le traitement du sens métaphorique des mots lors du vieillissement normal. Le chapitre 4 présente une étude en neuroimagerie fonctionnelle. Cette étude a été réalisée afin de comparer les profils d'activation cérébrale des participants jeunes et âgés lors du traitement du sens métaphorique des mots. Les résultats obtenus soulignent qu ’autant pour les participants jeunes que pour les participants âgés, le traitement du sens métaphorique des mots pourrait imposer au cerveau le partage des ressources attentionnelles. Néanmoins, ils montrent une réorganisation fonctionnelle chez les participants âgés. L ’ensemble des travaux présentés appuie l ’hypothèse d ’une attribution différentielle des ressources attentionnelles ainsi que celle d ’une réorganisation fonctionnelle chez les participants âgés pour le traitement du sens métaphorique des mots. Les résultats viennent enrichir la compréhension des modèles neurocognitifs du vieillissement en ce qui concerne l ’évolution des bases neurobiologiques du langage. / Given the significant increase in life expectancy of the general population observed in recent decades, the study of alterations in cognitive functions during normal and pathological ageing is of great importance. The results reported in this thesis contribute to a better understanding of the nature of the age-related changes on processing metaphoric meaning of words and the phenomenon of functional reorganization underlying these processes. After a brief literature review (chapter 1), a first article offering a general view of the problem of language processing in normal aging introduces the series of studies presented in this thesis. This article, presented in Chapter 2, points out the importance of developing specific protocols aiming to establish a link between the different hypotheses concerning cognitive changes during normal aging and those related to changes in neurobiological substrate of language. Chapter 3 presents a behavioural study aiming to assess the availability of attentional resources for the phonological and semantic processing of words and its possible evolution with age. The findings of this study are consistent with the idea of an age- related restriction of available attentional resources for the processing of metaphorical meaning of words. Chapter 4 presents a neuroimaging study. This study was conducted to compare patterns of brain activation of young and older participants during the processing of metaphoric meaning of words. The results emphasize that both, younger and older participants, require the sharing of attentional resources during processing metaphorical meaning of words, but show a functional reorganization in the older group. Taken together, the studies presented here support the hypothesis of an age-related restriction of available attentional resources and of an age-related functional reorganization for the processing of metaphorical meaning of words. The results enrich our understanding of neurocognitive aging models regarding the evolution of neurobiological bases of language.

Compte tenu de l ’importante augmentation de l ’espérance de vie de la population générale observée dans les dernières décennies, les études portant sur les modifications des fonctions cognitives lors du vieillissement normal et pathologique se révèlent d'un grand intérêt. Les résultats rapportés dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension de la nature des modifications avec l ’âge du traitement du sens métaphorique des mots et du phénomène de réorganisation fonctionnelle sous-tendant ces processus. Après une revue de littérature (chapitre 1), un premier article définissant la problématique générale du traitement du langage lors du vieillissement normal inaugure la série de travaux présentés dans cette thèse. Cet article, présenté dans le chapitre 2, confirme l ’importance du développement d ’études spécifiques permettant de faire le lien entre les différentes hypothèses portant sur les changements cognitifs propres au vieillissement normal et celles portant sur les changements propres au substrat neurobiologique du langage. Le chapitre 3 présente une étude comportementale ayant pour objectif d ’évaluer la disponibilité des ressources attentionnelles pour le traitement phonologique et sémantique des mots ainsi que son évolution possible avec l ’âge. Les conclusions tirées de cette étude vont dans le sens d ’une restriction des ressources attentionnelles particulièrement pour le traitement du sens métaphorique des mots lors du vieillissement normal. Le chapitre 4 présente une étude en neuroimagerie fonctionnelle. Cette étude a été réalisée afin de comparer les profils d'activation cérébrale des participants jeunes et âgés lors du traitement du sens métaphorique des mots. Les résultats obtenus soulignent qu ’autant pour les participants jeunes que pour les participants âgés, le traitement du sens métaphorique des mots pourrait imposer au cerveau le partage des ressources attentionnelles. Néanmoins, ils montrent une réorganisation fonctionnelle chez les participants âgés. L ’ensemble des travaux présentés appuie l ’hypothèse d ’une attribution différentielle des ressources attentionnelles ainsi que celle d ’une réorganisation fonctionnelle chez les participants âgés pour le traitement du sens métaphorique des mots. Les résultats viennent enrichir la compréhension des modèles neurocognitifs du vieillissement en ce qui concerne l ’évolution des bases neurobiologiques du langage. / Given the significant increase in life expectancy of the general population observed in recent decades, the study of alterations in cognitive functions during normal and pathological ageing is of great importance. The results reported in this thesis contribute to a better understanding of the nature of the age-related changes on processing metaphoric meaning of words and the phenomenon of functional reorganization underlying these processes. After a brief literature review (chapter 1), a first article offering a general view of the problem of language processing in normal aging introduces the series of studies presented in this thesis. This article, presented in Chapter 2, points out the importance of developing specific protocols aiming to establish a link between the different hypotheses concerning cognitive changes during normal aging and those related to changes in neurobiological substrate of language. Chapter 3 presents a behavioural study aiming to assess the availability of attentional resources for the phonological and semantic processing of words and its possible evolution with age. The findings of this study are consistent with the idea of an age- related restriction of available attentional resources for the processing of metaphorical meaning of words. Chapter 4 presents a neuroimaging study. This study was conducted to compare patterns of brain activation of young and older participants during the processing of metaphoric meaning of words. The results emphasize that both, younger and older participants, require the sharing of attentional resources during processing metaphorical meaning of words, but show a functional reorganization in the older group. Taken together, the studies presented here support the hypothesis of an age-related restriction of available attentional resources and of an age-related functional reorganization for the processing of metaphorical meaning of words. The results enrich our understanding of neurocognitive aging models regarding the evolution of neurobiological bases of language.

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