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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À tout âge, l’exercice physique peut être bénéfique au fonctionnement cognitif. Étant quotidiennement confrontés à des situations d’apprentissage, l’enfant et l’adolescent constituent une population particulièrement susceptible de profiter de ces bienfaits. Cependant, il importe de préciser et d’étudier les facteurs qui influencent la relation entre l’exercice physique et la cognition. L’objectif général de cette thèse était d’examiner, à l’aide de mesures électrophysiologiques, les effets aigus et chroniques de l’exercice physique sur les mécanismes neurophysiologiques du fonctionnement cognitif de l’enfant. Une première étude a apprécié la durée des effets aigus de l’exercice physique. Les résultats de ces travaux suggèrent qu’une séance ponctuelle d’exercice physique augmente la vigilance pendant au moins 30 min. Toujours dans un contexte d’effets aigus de l’exercice, l’impact de la demande cognitive de la tâche et de l’âge ont été examinés dans une seconde étude. Les résultats ne révèlent aucune interaction avec l’âge, cependant ils indiquent une spécificité pour les processus plus complexes du traitement de l’information. Enfin, une troisième étude a évalué l’effet de l’exercice physique chronique dans le cadre d’un programme d’activités physiques de 12 semaines. Aucun changement n’a été observé quant à l’aptitude cardiovasculaire ou la performance cognitive suite au programme. Une condition physique initialement élevée des participants pourrait expliquer ce résultat. En résumé, peu importe la condition physique de l’enfant, un exercice physique aigu d’intensité moyenne est bénéfique à la vigilance et à certains aspects du traitement cognitif de l’information. Les effets observés semblent suffisamment durables pour avoir un impact positif sur l’apprentissage en classe après une récréation ou un cours d’éducation physique. / Exercise can be beneficial for cognitive functioning throughout lifespan. Children and adolescents may particularly benefit from the effects of exercise on cognition as they continually face learning situations. However, it is important to identify and to study the factors that influence the relationship between exercise and cognition. The general objective of this thesis was to examine, with electrophysiological measures, the acute and chronic effects of exercise on electrophysiological mechanisms of cognitive functioning in children. A first study appreciated the duration of the acute effect of a single session of exercise. The results suggested that a single session of exercise increases vigilance for at least 30 min. Still in a context of acute exercise, the impact of the cognitive demand of the task and age were examined in a second study. Although the results did not reveal any significant interaction with age, they indicated specific benefits for the more complex cognitive processes compare to more automatic processes. Finally, a third study evaluated the effect of a 12-week program of physical activity. Following the 12-week program, no change was observed neither for the cardiovascular function nor the cognitive performance. The fact that participants already demonstrated a high level of fitness at baseline may explain this result. In conclusion, regardless of a child’s fitness level, it appears that an exercise of moderate intensity improves vigilance and some aspects of information processing. The observed effects appear to last long enough to have a positive impact on classroom learning after a recess or a physical education class.

La cognición y la percepción musical es el estudio científico de las operaciones mentales y neuronales que subyacen al escuchar, crear, moverse y componer música; su interdisciplinariedad incluye métodos de la psicología cognitiva y sensorial, la neurociencia, la musicología, la informática, la teoría musical, las matemáticas, el procesamiento de señales, la genética, la biología y los aspectos socioculturales de la música. El Procesamiento de la música es una actividad mental compleja con un alto componente cognitivo que involucra varias áreas del cerebro, la música cada vez más se utiliza como una forma de investigar la comprensión de las funciones de la mente y el cerebro involucrando temas de la psicológia cognitiva, como la memoria, la atención, la organización perceptual, la categorización y la emoción. Una herramienta poderosa para este fin son los Potenciales Evocados por Eventos (ERP), son mediciones directas de la corteza cerebral generadas en respuesta a estímulos externos, por lo general se usan para medir eventos sensoriales, afectivos y cognitivos. El componente ERP más relacionado con el lenguaje y mejor estudiado es el N400, es una onda con pendiente negativa localizada en la zona central y parietal del cerebro, con una amplitud ligeramente mayor en el hemisferio derecho respecto a del hemisferio izquierdo. El N400 normalmente es visto como una respuesta a violaciones de las expectativas semánticas y su primer uso data de 1980 por M. Kutas y S.A. Hillyard, en este estudio se creo un paradigma que consistió en una lectura con frases fuera de contexto, los resultados mostraron que las palabras que eran más anormales suscitaron un valor positivo en los ERPs, mientras que las palabras semánticamente incorrectas provocaron una onda negativa N400 tardía. Posteriores estudios muestran que la música y el lenguaje se pueden comparar a pesar de que se representan de forma similar, pero a la vez diferente, esto ha llevado a determinar que estos dos dominios pueden transmitir índices fisiológicos, información y conceptos, fortaleciendo cada vez más la unión entre estos dos dominios. La presente tesis forma parte de la primera etapa de un estudio macro donde se pretende determinar si la memoria musical está preservada en personas con deterioro congnitivo leve (DLC) y Alzheimer, en este estudio se plantea la siguiente hipótesis: Conociendo que el potencial evocado N400 es un marcador de deterioro cognitivo, debería esperarse que al evaluar el N400 musical no esté afectado en el DLC y en el Alzheimer, por lo tanto la memoria musical está preservada y puede medirse con el N400. Este estudio está basado en la investigación de Robbin Miranda con la supervisión de Michael T. Ullman, de la Universidad de Georgetown sobre: Doble disociación entre las reglas y la memoria en la música, un estudio de Potenciales Evocados por Eventos, publicado en el Journal Neuroimage. Los resultados en este estudio mostraron una doble disociación, independiente de la formación musical, entre las reglas musicales y la memoria. Además los autores sugieren que las disociaciones de las reglas/memoria, neurocognitivamente se extienden desde el lenguaje a la música, fortaleciendo aún más las similitudes entre los dos dominios. En este estudio se desarrollo un set de estímulos con melodías bien conocidas en Estados Unidos con las siguientes tres condiciones: melodía original (Control), melodía con violación en tono (In-key) y melodía con violación fuera de tono (Out-of-key), esto con el fin de poder estudiar la doble disociación y la dependencia de reglas tanto en la música como en el lenguaje. Teniendo todo esto en cuenta, para la presente tesis se planteo la siguiente hipótesis: Sabiendo que existen melodías bien conocidas es de esperar que si tienen una violación en tono o fuera de tono, sea percibida por el oyente, igualmente si la melodía no es conocida, se espera que la violación fuera de tono sea percibida por el oyente, más no una violación en tono. Para dicho fin, se plantearon dos objetivos: a) Adaptar los estímulos a la cultura musical Argentina, construyendo nuevos estímulos donde fuera necesario y b) Determinar la Familiaridad de las Melodías en sujetos normales. El desarrollo de esta tesis cuenta con un amplio estado del arte y está divido en los siguientes capítulos: dos capítulos iniciales introductorios, necesarios para un tema interdisciplinario como este, uno sobre el Cerebro donde se abordan temas re- ferentes a la actividad eléctrica del cerebro, la neocorteza, el encefalograma, el N400 y las oscilaciones cerebrales; y otro sobre el Procesamiento Cognitivo, donde se abor- dan temas sobre el estado mental, la psicología del sentido común, la conciencia, la persepción auditiva, la atención, la emoción y la memoria. Posteriormente sigue un capítulo donde se explora el tema de la especialización del hemisferio derecho desde el punto de vista de la psicología del arte, tema de mucha controversia y que hasta la fecha sigue abierto. Una vez dados esto temas, en el capítulo sobre el Material y Métodos, se dan temas relacionados con el estímulo, consonancia y disonancia, los cuales son atributos sensoriales cognitivos claves en la percepción musical y el estudio base usado en este trabajo. Finalmente se muestra un experimento con los Resultados y Discusión donde la evaluación de la familiaridad permitió determinar las melodías a usar para el estudio y validar las diferentes condiciones para trabajo futuros. / Esta tesis es un proyecto multidisciplinario en temas de psicología cognitiva y sensorial, neurociencia, música, informática, teoría musical, biología, estadística y procesamiento de señales encefalográficas. Contó con dos directores: el Dr. Marcelo Risk y el Ing. José A. Rapallini. Además del texto, se incluye una muestra de los audios utilizados.

À tout âge, l’exercice physique peut être bénéfique au fonctionnement cognitif. Étant quotidiennement confrontés à des situations d’apprentissage, l’enfant et l’adolescent constituent une population particulièrement susceptible de profiter de ces bienfaits. Cependant, il importe de préciser et d’étudier les facteurs qui influencent la relation entre l’exercice physique et la cognition. L’objectif général de cette thèse était d’examiner, à l’aide de mesures électrophysiologiques, les effets aigus et chroniques de l’exercice physique sur les mécanismes neurophysiologiques du fonctionnement cognitif de l’enfant. Une première étude a apprécié la durée des effets aigus de l’exercice physique. Les résultats de ces travaux suggèrent qu’une séance ponctuelle d’exercice physique augmente la vigilance pendant au moins 30 min. Toujours dans un contexte d’effets aigus de l’exercice, l’impact de la demande cognitive de la tâche et de l’âge ont été examinés dans une seconde étude. Les résultats ne révèlent aucune interaction avec l’âge, cependant ils indiquent une spécificité pour les processus plus complexes du traitement de l’information. Enfin, une troisième étude a évalué l’effet de l’exercice physique chronique dans le cadre d’un programme d’activités physiques de 12 semaines. Aucun changement n’a été observé quant à l’aptitude cardiovasculaire ou la performance cognitive suite au programme. Une condition physique initialement élevée des participants pourrait expliquer ce résultat. En résumé, peu importe la condition physique de l’enfant, un exercice physique aigu d’intensité moyenne est bénéfique à la vigilance et à certains aspects du traitement cognitif de l’information. Les effets observés semblent suffisamment durables pour avoir un impact positif sur l’apprentissage en classe après une récréation ou un cours d’éducation physique. / Exercise can be beneficial for cognitive functioning throughout lifespan. Children and adolescents may particularly benefit from the effects of exercise on cognition as they continually face learning situations. However, it is important to identify and to study the factors that influence the relationship between exercise and cognition. The general objective of this thesis was to examine, with electrophysiological measures, the acute and chronic effects of exercise on electrophysiological mechanisms of cognitive functioning in children. A first study appreciated the duration of the acute effect of a single session of exercise. The results suggested that a single session of exercise increases vigilance for at least 30 min. Still in a context of acute exercise, the impact of the cognitive demand of the task and age were examined in a second study. Although the results did not reveal any significant interaction with age, they indicated specific benefits for the more complex cognitive processes compare to more automatic processes. Finally, a third study evaluated the effect of a 12-week program of physical activity. Following the 12-week program, no change was observed neither for the cardiovascular function nor the cognitive performance. The fact that participants already demonstrated a high level of fitness at baseline may explain this result. In conclusion, regardless of a child’s fitness level, it appears that an exercise of moderate intensity improves vigilance and some aspects of information processing. The observed effects appear to last long enough to have a positive impact on classroom learning after a recess or a physical education class.

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Contexte : Bien que l'hostilité et l'agressivité ne soient pas essentielles au diagnostic de la dépression, ces symptômes se sont révélés être très prévalents chez les patients déprimés et sont associés à des niveaux de comorbidité et de sévérité de la maladie plus élevés. En outre, des études ont montré que la dépression est associée de manière significative à des biais d’interprétation négatifs et que, selon les théories cognitives de la dépression, ces biais peuvent représenter un facteur de risque considérable pour l’apparition et/ou le maintien de la maladie. Alors que les biais d'interprétation négatifs soient reconnus comme un élément fondamental des modèles cognitifs de la dépression, peu d'études ont examiné les biais spécifiques du traitement de l'information, notamment le biais d’attribution d’intention hostile, chez des individus hostiles présentant des symptômes dépressifs. Méthodologie : À l'aide de données pré-recueillies auprès d'un échantillon de 72 (hommes = 41,6%, femmes = 58,3%) participants hostiles (n = 26) et non hostiles (n = 46), cette étude visait à examiner l'association entre la dépression et le biais d'attribution d’intention hostile en déterminant si les scores de niveau de dépression étaient liés de manière unique aux mesures électrophysiologiques du biais d'attribution hostile. Résultats : Le groupe hostile a montré des niveaux de dépression et d'agressivité réactive plus élevés que le groupe non hostile. En outre, les scores de dépression étaient des prédicteurs significatifs de l'effet N400 dans la condition non hostile, alors que l'agressivité réactive ne l'était pas, tandis que dans la condition hostile, le modèle global s’est avéré significatif, avec des niveaux de dépression et d'agressivité réactive montrant tous deux de fortes tendances vers la signification. Limites : Une petite taille d'échantillon a limité la portée des conclusions de l’étude. De plus, la sélection de l’échantillon n’a pas permis d'examiner les différences de groupe spécifiques concernant le biais d'attribution hostile dans les groupes déprimés et non déprimés. Conclusion : ii Cette étude souligne l’importance de mieux comprendre les mécanismes de perception associés à la dépression et d'envisager l'application de techniques de restructuration cognitive pour contrer les processus d'interprétation biaisés dans des contextes où la dépression et l'agression se croisent. Cette étude suggère également que des alternatives aux méthodologies d'auto évaluation pourraient être plus utiles lors de l'évaluation des processus automatiques et implicites. / Background: Hostility and aggression have been found to be highly prevalent among depressed patients and are associated with higher comorbidity and illness severity levels. Although negative interpretation biases are a fundamental element of cognitive models of depression, few studies have examined the specific biases in information processing, mainly the hostile attribution bias, found in hostile individuals who present depressive symptoms. Method: Using pre-collected data from a sample of 72 (male=41,6%, female=58,3%) undergraduate and community-based hostile (n=26) and non-hostile (n=46) adult participants, the authors aimed to examine the association between depression and the hostile attribution bias by determining whether depression level scores were uniquely related to electrophysiological measures of the hostile attribution bias. Results: The hostile group showed higher measured levels of depression and reactive aggression, compared to the non-hostile group. Also, depression scores were significant predictors of the N400 effect in the non-hostile condition, while reactive aggression was not, whereas in the hostile condition, the overall model was significant, with depression and reactive aggression levels both showing strong trends towards significance. Limitations: A small sample size limited the scope of our conclusions. Also, sample selection prevented the authors from examining specific group differences regarding the hostile attribution bias in depressed and non-depressed groups. Conclusion: This study highlights the importance of better understanding the perception mechanisms that are associated with depression and to consider the application of cognitive restructuring techniques to counter biased interpretation processes in settings where depression and aggression intersect. This study also suggests that alternatives to self-evaluative methodologies might be more useful when assessing automatic and implicit processes.

Ce mémoire s’intéresse aux processus cognitifs sous-tendant les comportements agressifs réactifs auprès d’une population possédant des traits de la personnalité limite (TPL), mais pas nécessairement le diagnostic TPL. Une association a été démontrée entre le biais d’attribution d’intention hostile (BAIH) et les comportements agressifs, mais cette relation n’a pas encore été considérée auprès d’une population possédant des traits TPL. Pour atteindre cet objectif, une réplication méthodologique de l’étude de Gagnon et coll. (2016) qui propose une méthode d’évaluation du BAIH par le biais de la méthode de potentiel relié aux évènements (PRÉ) a été effectuée. La tâche de violation des attentes hostiles utilisée permet d’éliciter une composante N400, représentant une déflexion négative dans le tracé des PRÉs lorsque les attentes du sujet sont violées. Le second objectif visait à vérifier l’hypothèse selon laquelle le BAIH aurait un effet médiateur dans la relation entre les traits TPL et l’agressivité réactive. Soixante-trois personnes ont participé à l’étude. Le Personality Assessment Inventory-Borderline (PAI-BOR) a permis de mesurer les traits TPL des participants et le Reactive-Proactive Aggression Questionnaire (RPQ) de mesurer leur tendance à réagir de manière agressive. Les résultats ont permis de confirmer la relation entre les traits TPL et l’agressivité réactive, et entre le BAIH et l’agressivité réactive. L’effet médiateur attendu n’a pas été retrouvé entre l’effet N400 de la condition non hostile mesurant la violation des attentes hostiles, et la relation entre les traits TPL et l’agressivité réactive. D’autres études seraient nécessaires avant de pouvoir affirmer que des interventions basées sur les interprétations en situation sociale seraient efficaces. / This thesis examined cognitive processes underlying aggressive behaviour in a population with borderline personality traits (BPD), but not necessarily the diagnosis. The association between hostile attributional bias (HAB) and aggressive behaviour has been demonstrated in the literature, but this relationship has never been considered in people with BPD traits that show reactive aggressive behaviour. Our first aim was to conduct a methodological replication of the results of Gagnon and al. (2016) that used an event-related potential (ERP) method to evaluate HAB. The hostile expectancy violation paradigm elicits an N400 component, representing a negative-going ERP deflection when intention expectations are violated. The second aim was to verify the hypothesis that HAB would mediate the relationship between BPD traits and reactive aggressive behaviour. Sixty-three participants participated in the study. The Personality Assessment Inventory-Borderline (PAI-BOR) was used to measure BPD traits and the Reactive-Proactive Aggression Questionnaire (RPQ) was used to measure their tendency to react in aggressive manner. The results confirmed the existing relationship between BPD traits and reactive aggression, and between HAB and reactive aggression. The expected N400 effect in the non-hostile condition measuring the violation of hostile expectations, on the relationship between BPD traits and reactive aggression was not found. Other studies are necessary before suggesting that treatment based on biased interpretations in social interaction is effective.

Background: Anxiety disorders constitute the most prevalent subgroup of mental health conditions. While anxious individuals are more widely known as being socially withdrawn and shy, recent research highlights a rather non-prototypical image, one that is aggressive. The main goal of this event-related brain potentials (ERPs) study is to augment our knowledge of the neurophysiological responding of hostile attribution biases of anxious individuals to ambiguous situations. Methods: Using pre-collected data from a sample of 68 undergraduate and community-based adult participants, this study aims to explore the N400 deflection utilising Gagnon et al.’s (2016) Hostile Expectancy Violation Paradigm with anxious individuals, and whether the N400 deflection persists after controlling for aggression. Results: A more negative amplitude was observed in response to a critical word that mismatched rather than matched with the character’s expected hostile intention. Regression analyses revealed that anxiety scores negatively predicted the N400 following the mismatched expected hostile intention while controlling for reactive aggression suggesting that the violation of hostile expectancy about the intention behind an ambiguous provocative behavior is more pronounced among anxious participants. Conversely, in the hostile condition, the overall model was significant, although anxiety scores did not account for the overall effect, reactive aggression did. Conclusion: This study provides preliminary evidence that anxiety symptoms are uniquely related to hostile attribution bias independent of reactive aggression. Future research should aim to replicate these findings with a clinically diagnosed sample of individuals with anxiety disorders. / Contexte : Les troubles anxieux constituent un sous-groupe le plus répandu dans les conditions de santé mentales. Malgré cette prévalence, ils ne reçoivent pas la même reconnaissance en raison des comorbidités, une étiologie inconnu et une manque de traitement spécifique. Récemment, la littérature scientifique s'est concentré sur la neuro-imageries de l`anxiété. Par contre, une compréhension plus complète sur comment l'électrophysiologie et le stress interagissent et mène aux symptômes de l’anxiété est requis. Méthodologie : À l'aide de données pré-recueillies auprès d'un échantillon de 68 participants, cette étude visait à étudier la déflexion N400 en utilisant le Paradigme de la Violation d'Espérance Hostile de Gagnon et al. (2016) chez les individus adultes présentant de l'anxiété. Résultats : dans la condition non-hostile, nous avons observez une déflection négative significative du N400 chez les individus qui ont un score de BIAH plus élevée, en contrôlant pour l’agressivité. Les analyses de régressions ont démontré une déflection négative du N400. En d’autres mots, les adultes qui ont plus d'anxiété étaient surpris suivant un contexte hostile et une intention non hostile car il s'attendait à une contexte hostile. Tandis que dans la condition hostile, le modèle global s’est avéré significatif, par contre l’agressivité réactive a tenu compte de l'effet global et n’ont pas les scores d’anxiétés. Conclusion : À notre connaissances, aucune articles scientifiques à explorer le BAIH avec des mesures électrophysiologique du cerveaux, comme preuve des influences des symptômes d'anxiété sur la cognition. Cette recherche à augmenter notre connaissance sur la présence du BAIH chez les adultes avec des symptômes d’anxiété en examinant des marqueurs électrophysiologique du cerveaux. Les implications et limites de l’étude sont également discutées. Reproduire ces résultats avec un échantillon cliniquement diagnostiqué de personnes souffrant de troubles anxieux, devrait donc être l'une des priorités de la recherche future.

Current models of spoken word recognition have been predominantly based on studies of Indo-European languages. As a result, little is known about the recognition processes involved in the perception of tonal languages (e.g., Mandarin Chinese), and the role of lexical tone in speech perception. One view is that tonal languages are processed phonologically through individual segments, while another view is that they are processed lexically as a whole. Moreover, a recent study claimed to be the first to discover an early phonological processing stage in Mandarin (Huang et al., 2014). There seems to be a lack of investigations concerning tonal languages, as no clear conclusions have been made about the nature of tonal processes, or a model of spoken word recognition that best incorporates lexical tone. The current study addressed these issues by presenting 18 native Mandarin speakers with aural sentences with medial target words, which either matched or mismatched the preceding visually presented sentences with medial target words (e.g, 家 /jia1/ “home”). Violation conditions involved target words that differed in the following ways: tone violation, where only the tone was different (e.g., 价 /jia4/ “price”), onset violation, where only the onset was different (e.g., 虾 /xia1/ “shrimp”), and syllable violation, where both the tone and the onset were different (e.g., 糖 /tang2/ “candy”). We did not find evidence for an early phonological processing stage in Mandarin. Instead, our findings indicate that Mandarin syllables are processed incrementally through phonological segments and that lexical tone is strongly associated with semantic access. These results are discussed with respect to modifications for existing models in spoken word recognition to incorporate the processes involved with tonal language recognition. / Thesis / Master of Science (MSc)