Purpose: The goal of this study was to develop a novel tool for connected speech analysis in aphasia, so that spoken output can be characterized in a data-driven and explanatory manner. Method: We designed a multidimensional rating scheme called the Auditory-Perceptual Rating of Connected Speech in Aphasia (APROCSA), in which 27 common features were each rated on a 5-point scale. Three researchers and twelve student clinicians rated 24 connected speech samples from the AphasiaBank database. Results: Ratings conducted by both researchers and student clinicians demonstrated good-to-excellent reliability and strong concurrent validity with AphasiaBank measures derived from transcriptions, clinical measures, and subscores from the Western Aphasia Battery (WAB). Factor analysis revealed that four underlying factors—Paraphasia, Logopenia, Agrammatism, and Motor speech—accounted for 79% of the variance in the connected speech profiles. Examination of individual patient scores showed considerable diversity of factor scores among patients of any given aphasia subtype. Conclusions: The APROCSA proved to be a reliable, valid, and efficient tool for research or clinical purposes. The preliminary findings of the factor analysis suggest a parcellation of non-fluency into three distinct profiles—Logopenia, Agrammatism, and Motor speech—which may occur in conjunction with other non-fluent profiles or with the fluent profile

This thesis concerns teaching aspects of connected speech. The theoretical part briefly introduces aspects of connected speech from a phonetic and didactic point of view. It further scrutinizes the relation between teaching aspects of connected speech and the development of decoding skills. The practical part presents research aimed at the effects of explicit instruction and training in selected aspects of connected speech on understanding of authentic speech. The results indicate that twelve 45-minute lessons based on authentic TV series may have had a significant positive influence on the development of the students' listening skills. They further show that the students found the training enjoyable and useful.

Word finding difficulties (WFD) and slowing down both in linguistic comprehension and production are standard characteristics of people as they grow older. WFD also commonly occur in aphasia and are considered one of the most pervasive symptoms affecting stroke participants’ everyday communication. Research on older adults’ WFD has traditionally focused on production of single words when completing picture naming tasks, while very little is known about how much these WFD can compromise connected speech. Similarly, while picture naming tasks have typically been used for assessing and treating word finding problems in clinical practice, there is a dearth of studies in the aphasiological literature investigating the relationship between confrontation naming and connected speech tasks. The thesis investigated whether a newly-developed method/treatment targeting both speed and accuracy (‘repeated increasingly speeded presentation’ - RISP) in picture naming was more effective in (a) speeding up participants without compromising accuracy, and (b) improving the use of the trained/treated names in connected speech, compared to a standard method/therapy (‘standard presentation’ - SP) which targeted accuracy alone. English-speaking, elderly participants (n=27 at Chapter 3, n= 21 at Chapter 4) and participants with aphasia of varying severity and subtype (n=5 at Chapter 5 and n=20 at Chapter 6) were asked to carry out picture naming tasks/picture naming treatments and composite picture description tasks where the composite pictures included the trained/treated items. As for the neurotypical participants, words which were retrieved more quickly in picture naming tasks were also those which were more readily available and produced in connected speech tasks. Compared to SP, RISP was found to be significantly more effective in significantly reducing picture naming latencies without inducing a speed-accuracy trade-off and with lasting effects. Finally, SP was as effective in promoting retrieval in connected speech as RISP. As for the clinical population, compared to SP, RISP was significantly more effective in improving picture naming accuracy and in maintaining the reduced RTs in the long term. In comparison to the SP, RISP crucially led to significantly higher carry-over of targeted items to connected speech. The thesis findings underlined the effectiveness of a more demanding single word training method/treatment in improving lexical retrieval in confrontation naming for neurotypical participants and in enhancing connected speech for participants with aphasia.

Nous proposons d'explorer électrophysiologiquement la question de l'accès au sens. Pour cela, nous nous intéressons particulièrement à deux ERPs. La composante N400 est classiquement associée à la prise en compte d'un contexte sémantique. La composante P600, moins explorée, est retrouvée lors de tâches syntaxiques, sémantiques ou non spécifiquement linguistiques. Nous avons décrit trois études électrophysiologiques en conditions naturelles de langage. La première étude nous a permis de valider l'usage de ce matériel original dans une population contrôle. Puis nous avons proposé le transfert clinique de ce protocole en conditions naturelles de langage auprès de patients souffrant de TAB (deuxième étude) et de schizophrénie (troisième étude, en cours). Nous avons retrouvé une composante N400 préservée dans les TAB, alors que les patients souffrant de schizophrénie présentent un profil ERP altéré, avec une compréhension perturbée des mots comme congruents au contexte sémantique. Après nous être interrogés sur la notion de transfert clinique, et la prudence nécessaire à l'interprétation de ces résultats en pratique clinique quotidienne, nous avons envisagé deux autres approches relatives à l'accès au sens. D'une part, nous avons repris un modèle linguistique issu des perspectives phénoménologique, structuraliste et morphodynamique, pour détailler un protocole expérimental en cours de réalisation, ainsi que des premiers résultats exploratoires obtenus en population contrôle. D'autre part, les données en première personne après entretien d'explicitation apportent une illustration subjective des phénomènes d'accès au sens mis en jeu dans les deux protocoles utilisés. / The aim of our projectwas to examine semantic access from an electrophysiological view. We specifically explored two Event-related Potentials (ERPs): N400, associated to semantic processing, and P600, associated to syntactic, semantic and non linguistic and general processes. In the first part of our project, we have explored these ERPs among healthy participants and psychiatric patients. People with schizophrenia exhibit thought and language disorders. In spite of common clinical manifestations with schizophrenia, patients with bipolar disorders (BDs) have rarely been assessed using neurolinguistic ERPs. We have conducted three electrophysiological studies in natural speech conditions. In the first study, we validated our original linguistic material among healthy participants. Then, in a clinical transfer perspective, we assessed manic patients suffering from BDs (second study) and patients with schizophrenia (third study, in preparation) using the same linguistic material. Our results support the hypothesis of a preserved N400 component in patients with BDs. On the contrary, preliminary results showed a disturbed N400 associated to congruent sentences among patients with schizophrenia.After discussing the limitations of the notion of clinical transfer and of our experimental studies, we also presented two alternative perspectives on speech comprehension. One the one hand, we described a linguistic model inherited from phenomenology, structuralism and morphodynamics. On the other hand, we reported first person data obtained through elicitation techniques. These experiential data enable us to better grasp semantic phenomena involved in our both experiments.

La recherche de prédicteurs d’habilités langagières en aphasie post-accident vasculaire cérébral (AVC) basés sur la matière blanche a récemment vu un élan. Cela a été motivé par l’émergence du modèle à double-voie où des faisceaux de matière blanche dorsaux et ventraux jouent un rôle important dans le langage, ainsi que par l’avènement de la tractographie basée sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM) de diffusion permettant l’étude in-vivo des faisceaux de matière blanche et de leurs propriétés structurelles. Les caractéristiques structurelles et la charge lésionnelle des faisceaux de matière blanche ont permis de prédire les troubles langagiers dans la phase chronique dans quelques études. Cependant, les prédicteurs aigus de matière blanche des habilités syntaxiques en aphasie post-AVC chronique sont méconnus. L’exploitation de la tractographie dans l’étude des faisceaux langagiers de matière blanche a été limitée par plusieurs défis méthodologiques, dont la difficulté de reconstruire des faisceaux ayant une architecture complexe. Des progrès méthodologiques ont été récemment introduits afin d’adresser ces limites, dont le plus important est la tractographie basée sur l’imagerie à haute résolution angulaire (« HARDI »). Cependant, la fiabilité test-retest de la reconstruction et des propriétés structurelles d’une approche de tractographie HARDI de pointe n’a pas encore été évaluée. Le premier article de cette thèse visait à évaluer la fiabilité test-retest de la reconstruction et des propriétés structurelles (anisotropie fractionnelle, FA; diffusivité moyenne, axiale et radiale, MD, AD, RD; nombre d’orientations de fibres, NuFO; volume du faisceau; longueur moyenne des « streamlines ») de faisceaux langagiers majeurs (arqué, inférieur fronto-occipital, inférieur longitudinal, unciné, AF, IFOF, ILF, UF) obtenus avec une approche de tractographie HARDI de pointe. La majorité des mesures de propriétés structurelles ont montré une bonne ou excellente fiabilité. Ces résultats ont des implications importantes pour l’utilisation d’une telle approche pour l’étude des faisceaux langagiers de matière blanche, car ils renforcent la confiance dans la stabilité des reconstructions et les propriétés structurelles obtenus avec la tractographie HARDI. Le second article de cette thèse visait à déterminer si et quelles propriétés structurelles (FA, AD, volume du faisceau), et la charge lésionnelle, de l’AF et l’UF gauches dans la phase aigüe (≤ 3 jours), obtenus avec l’approche de tractographie HARDI utilisée dans le premier article, prédisent les habilités syntaxiques dans le discours spontané en aphasie post-AVC chronique (≥ 6 mois). Des régressions multiples ascendantes ont révélé que le volume de l’AF prédit la production des verbes, la complexité des phrases et la complexité de la structure argumentale du verbe. Le volume de l’UF a amélioré la prédiction de cette dernière. Ces résultats indiquent que le volume semble être un bon prédicteur précoce des habilités syntaxiques dans le discours spontané en aphasie post-AVC chronique. Mis ensemble, les résultats de cette thèse soulignent l’utilité d’une approche de tractographie HARDI de pointe et son potentiel pour le développement futur de biomarqueurs précoces pouvant améliorer le pronostic de patients ayant une aphasie post-AVC chronique. Cela pourrait promouvoir l’optimisation des soins et le développement de thérapies pour le bienfait des patients et leurs familles. / The search for white matter predictors of language abilities in post-stroke aphasia has gained momentum in recent years. This growing interest has been driven by the emergence of the dual-stream framework where dorsal and ventral white matter bundles play an important functional role in language, as well as the advent of diffusion magnetic resonance imaging (MRI)-based tractography which allows the in-vivo investigation of white matter bundles and their structural properties. Structural characteristics, as well as the lesion load, of white matter bundles have been previously found to predict language impairments in the chronic phase. However, little is known about acute white matter predictors of syntactic abilities in chronic post-stroke aphasia. Leveraging tractography to study white matter language bundles has been limited by several methodological challenges, such as the difficulty of reconstructing white matter bundles with a complex fiber architecture. A number of methodological advances have been introduced fairly recently to address these limitations, the most important of which is the advent of tractography based on High Angular Resolution Imaging (HARDI). However, the test-retest reliability of the reconstruction and structural properties of a state-of-the-art HARDI-based tractography pipeline has not been previously assessed. The first article of the present thesis aimed to assess the test-retest reliability of the reconstruction and structural properties (fractional anisotropy, FA; mean, axial, radial diffusivity, MD, AD, RD; number of fiber orientations, NuFO; bundle volume; mean length of streamlines) of major white matter language bundles (arcuate, inferior fronto-occipital, inferior longitudinal, and uncinate fasciculi, AF, IFOF, ILF, UF) obtained using a state-of-the-art HARDI-based tractography pipeline. Most measures of structural properties showed good to excellent test-retest reliability. These findings have important implications for the use of such a pipeline for the study of white matter language bundles, as they increase our confidence that the reconstructions and structural properties obtained from the tractography pipeline are stable and not due to random variations in measurement. The second article of the thesis aimed to determine whether and which structural properties (FA, AD, bundle volume), as well as the lesion load, of the left AF and UF in the acute phase post-stroke (≤ 3 days), obtained with the same state-of-the-art HARDI-based tractography pipeline used in the first article, predict syntactic abilities in connected speech in chronic post-stroke aphasia (≥ 6 months). Forward multiple regressions revealed that the left AF’s volume predicted the percentage of verbs produced, the structural complexity of sentences, as well as verb-argument structure complexity. The left UF’s volume improved the prediction of verbs with a complex argument structure. These findings indicate that the bundle volume may be a good early predictor of syntactic ability in connected speech in chronic post-stroke aphasia. Overall, the findings of this thesis highlight the usefulness of a state-of-the-art HARDI-based tractography approach and its potential for the future development of early biomarkers that could improve the prognosis and personalized care of patients with chronic post-stroke aphasia. This would promote the optimization of patient care and the development of therapies for the benefit of patients and their families.

La maladie d’Alzheimer (MA) et les aphasies progressives primaires (APP) s’accompagnent de perturbations du langage expressif parfois subtiles, mais précoces dans l’évolution de ces maladies neurodégénératives. Considérés dans une approche automatisée, ces changements pourraient constituer des marqueurs de dégénérescence identifiés de façon non invasive et peu onéreuse. À ce titre, ils font l’objet d’études visant à automatiser leur utilisation clinique. Cependant, l’intégration des marqueurs langagiers à une approche diagnostique centrée sur les biomarqueurs reste à faire. À cette fin, la présente thèse a deux objectifs. D’abord, recenser systématiquement les marqueurs du discours qui distinguent le mieux les personnes avec une MA de témoins en santé. Ensuite, appliquer une approche automatisée et à un large éventail de marqueurs de discours pour identifier, dans un groupe hétérogène de patients avec une APP, lesquels ont une pathologie Alzheimer sous-jacente. Afin de mettre en contexte ces deux objectifs, nous proposons une introduction générale comprenant les éléments suivants : la pathophysiologie de la MA et des APP, le rôle croissant des biomarqueurs dans la prise de décision clinique dans les maladies neurodégénératives, les études pionnières du discours en neurodégénérescence, ainsi que de récentes études computationnelles sur les marqueurs de discours dans la MA et les APP. Nos résultats font émerger un patron multidimensionnel (acoustique, lexical, syntaxique, sémantique et pragmatique) de changements langagiers qui distinguent les personnes avec une MA de témoins en santé, avec une prépondérance des marqueurs lexicosémantiques. Dans le groupe de patients avec une APP avec une imagerie amyloïde positive ou négative, nous mesurons ensuite le pouvoir de classification d’un court échantillon de discours et montrons qu’il peut être avantageusement comparé à d’autres biomarqueurs. Nous discutons du patron spécifique de marqueurs discriminants pour ce sous-groupe de patients, notamment l’importance des marqueurs psycholinguistiques pour prédire le résultat de l’imagerie amyloïde à partir du discours. / Alzheimer’s disease (AD) and primary progressive aphasias (PPA) feature changes in expressive language that appear early in the course of the disease. Within an automated analysis framework, these language changes could offer a non-invasive and inexpensive alternative to the collection of biomarkers which are not readily available in most settings. Current research is thus focused on the automated analysis of language data for clinical use. The usefulness of connected speech (CS) markers has not yet been established in a diagnostic perspective focused on biomarkers. To this aim, the present thesis contains two phases. First, we systematically review the CS markers that best differentiate persons with AD from healthy controls. Second, we automatically extract a wide array of CS markers in a heterogenous group of PPA patients by combining expert knowledge and the latest natural language processing software. A machine-learning classification approach identifies PPA patients for the presence of underlying AD pathology. The most discriminant CS features are identified. To integrate the two phases of the thesis, we provide a general introduction with the following sections: the pathophysiology of AD and PPAs, the growing importance of biomarkers in clinical decision-making for neurodegenerative diseases, the seminal studies of CS in neurodegenerative diseases, and the latest computational studies of CS markers in AD and PPA. Our results bring forth a multidimensional pattern (acoustic, lexical, syntactic, semantic, pragmatic) of language changes that distinguish people with AD from healthy controls, with an emphasis on lexical-semantic features. In the group of PPA patients with either positive or negative amyloid imaging, we then describe the classificatory power of a short sample of CS and show that it compares favorably to other biomarkers. We discuss the specific pattern of discriminant markers for this subgroup of patients, in particular the role of psycholinguistics.

Within the context of the assessment of laryngeal function, acoustic analysis has an important place because the speech signal may be recorded non-invasively and it forms the base on which the perceptual assessment of voice is founded. Given the limitations of perceptual ratings, one has investigated vocal cues of disordered voices that are clinically relevant, summarize properties of speech signals and report on a speaker's phonation in general and voice in particular. Ideally, the acoustic descriptors should also be correlates of auditory-perceptual ratings of voice. Generally speaking, the goal of acoustic analysis is to document quantitatively the degree of severity of a voice disorder and monitor the evolution of the voice of dysphonic speakers.<p><p><p>The first part of this thesis is devoted to the analysis of disordered connected speech. The aim is to investigate vocal cues that are clinically relevant and correlated with auditory-perceptual ratings. Two approaches are investigated. The variogram-based method in the temporal domain is addressed first. The second approach is in the cepstral domain. In particular, the first rahmonic amplitude is used as an acoustic cue to describe voice quality. A multi-dimensional approach combining temporal and spectral aspects is also investigated. The goal is to check whether acoustic cues in both domains report complementary information when predicting perceptual scores.<p><p><p>Both methods are tested first on a corpus of synthetic sound stimuli that has been obtained by means of a synthesizer of disordered voices. The purpose is to learn about the link between the signal properties (fixed by the synthesis parameters) and acoustic cues.<p>In this study, we had the opportunity to use two large natural speech corpora. One of them has been perceptually rated. <p><p><p>The final part of the text is devoted to the automatic classification of voice with regard to perceived voice quality. Many studies have proposed a binary (normal/pathological) classification of voice samples. An automatic categorization according to perceived degrees of hoarseness appears, however, to be more attractive to both clinicians and technologists and more likely to be clinically relevant. Indeed, one way to reduce inter-rater variability of an auditory-perceptual evaluation is to ask several experts to participate and then to average the perceptual scores. However, auditory-perceptual evaluation of a corpus by several judges is a very laborious, time-consuming and costly task. Making this perceptual evaluation task automatic is therefore desirable. <p>The aim of this study is to exploit the support vector machine classifier that has become, over the last years, a popular tool for classification, to carry out categorization of voices according to perceived degrees of hoarseness. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La maladie d'Alzheimer (MA) – la forme la plus courante de trouble neurocognitif majeur – se caractérise typiquement par des troubles progressifs et insidieux de la mémoire épisodique. Des déficits langagiers font également partie du portrait clinique de la maladie, et sont déjà présents au stade préclinique du trouble neurocognitif léger (TNCL). Des difficultés sur le plan de la production du langage ont été rapportées dans la MA et même le TNCL, ce qui suggère que son évaluation pourrait représenter une opportunité unique de détection précoce du déclin cognitif. Un consensus croissant propose d’ailleurs que le langage spontané (LS) pourrait permettre une évaluation écologiquement valide des capacités de production langagière. Toutefois, les résultats d’études s’étant penchées sur l’évaluation du LS ne convergent pas tous pour dresser un portrait clair de l’impact du déclin cognitif sur la production langagière dans la MA, et moindrement encore dans le TNCL. La première partie de la thèse visait ainsi à décrire de façon exhaustive l’étendue de la recherche dans le domaine de l'évaluation du LS dans les populations MA et TNCL, en réalisant un examen de la portée (étude 1). Les résultats ont révélé que l’évaluation traditionnelle du LS consistait le plus souvent en une analyse quantitative d’une sélection de variables microlinguistiques de LS obtenu à l’aide d’une mesure descriptive standardisée. Ayant répliqué le patron des déficits langagiers largement répandu dans les écrits scientifiques, les résultats de l’examen de la portée soulignent l’apport complémentaire de l’évaluation du LS à l’évaluation globale du langage dans les populations MA et TNCL. Toutefois, l’examen de la portée a également souligné d’importantes lacunes dans le domaine de recherche, notamment le très peu d’études s’étant intéressées au TNCL comparativement à la MA, ainsi que le très peu d’approches écologiques à l’évaluation du LS. Prenant en compte ces lacunes, la deuxième partie de la thèse visait à examiner l’apport d’une évaluation écologique du LS auprès de participants TNCL et de contrôles, dans un contexte expérimental se rapprochant de la vraie vie (étude 2). Plus précisément, une évaluation fonctionnelle des actes de langage produits par ces deux groupes lors de la réalisation, dans un appartement-test, de tâches écologiques inspirées d'activités de la vie quotidienne a été réalisée. La description qualitative des actes de langage spontanément produits pendant la planification et l'exécution de ces tâches complexes a permis d'extraire des stratégies, des barrières et des réactions distinctes en réponse aux demandes des tâches ainsi qu'aux difficultés rencontrées chez les participants TNCL et contrôles. Ainsi, les résultats ont montré que les participants TNCL mettaient en place moins de stratégies proactives avant d’entamer l’expérimentation, puis davantage de stratégies compensatoires pour supporter leur organisation des tâches pendant leur exécution. Plus distraits et moins portés à tenir compte de l’assistance offerte, ils validaient et justifiaient davantage leur performance de façon défensive et étaient plus réactifs à leurs difficultés que les sujets contrôles. Les résultats de la deuxième étude de la thèse soulignent ainsi l’apport novateur d’une évaluation fonctionnelle du LS comme outil d'exploration de l'impact du déclin cognitif lors de tâches écologiques complexes se rapprochant d'activités de la vie quotidienne. Ensemble, les études de la thèse convergent pour appuyer l’apport complémentaire d'une évaluation fonctionnelle du LS à son évaluation traditionnelle dans l’avancement des connaissances au sujet de l’impact du déclin cognitif dans les populations TNCL et MA sur la production langagière. / Alzheimer's disease (AD) – the most common form of major neurocognitive disorder – is typically characterized by progressive and insidious impairment of episodic memory. Language deficits are also part of the clinical picture of the disease, and are already present in the preclinical stage of mild neurocognitive disorder (mild NCD). Difficulties in language production have been reported in AD and even in mild NCD, suggesting that its assessment may represent a unique opportunity for early detection of cognitive decline. There is a growing consensus that connected speech (CS) may provide an ecologically valid assessment of language production abilities. However, the results of studies that have examined CS assessment do not all converge to provide a clear picture of the impact of cognitive decline on language production in AD, and even less so in mild NCD. The first part of the thesis thus aimed to comprehensively describe the extent of research in the area of CS assessment in AD and mild NCD populations, by conducting a scoping review (study 1). The results revealed that traditional CS assessment most often consisted of quantitative analysis of a selection of microlinguistic variables of CS, obtained using a standardized descriptive measure. Having replicated the pattern of language deficits widely found in the scientific literature, the results of the scoping review highlight the complementary contribution of CS assessment to the overall assessment of language in AD and mild NCD populations. However, the scoping review also highlighted important gaps in the research field, including the very few studies that have focused on mild NCD in comparison to AD, as well as the very few ecological approaches to CS assessment. Taking these gaps into account, the second part of the thesis thus aimed to examine the contribution of a functional assessment of CS that is closer to the context of real life, with mild NCD participants and controls (study #2). More precisely, a functional assessment of the speech acts produced by these two groups during the performance of ecological tasks inspired by activities of daily living in a laboratory-apartment was carried out. Qualitative description of the speech acts spontaneously produced by these participants while performing complex tasks allowed for the extraction of distinct strategies, barriers and reactions in response to task demands as well as to the difficulties encountered by the mild NCD participants and controls. Thus, results showed that mild NCD participants implemented fewer proactive strategies before beginning the experiment, and then more compensatory strategies to support their task organization during task execution. More distracted and less likely to take into account the assistance offered, they validated and justified their performance more defensively and were more reactive to their difficulties than the control subjects. The results of the second article of the thesis thus highlight the innovative contribution of a functional assessment of CS as a tool for exploring the impact of cognitive decline in complex, ecological tasks that are similar to activities of daily living. Together, the studies in this thesis converge to support the complementary contribution of a functional assessment of CS to its traditional assessment in advancing knowledge about the impact of cognitive decline on language production in the mild NCD and AD populations.