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Musique, Psychoacoustique et Apprentissage Implicite Vers un modèle intégré de la cognition musicale Soutenance de thèse de Charles Delbé Doctorat de.

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2 Musique, Psychoacoustique et Apprentissage Implicite Vers un modèle intégré de la cognition musicale Soutenance de thèse de Charles Delbé Doctorat de Psychologie Cognitive LEAD - Université de Bourgogne 10 décembre 2009

3 Appréciation musicale Traitements ascendants influencés par les caractéristiques de la stimulation Traitements descendants influencés par des connaissances antérieures Système auditif Caractéristiques psychoacoustiques de lenvironnement auditif et MCT Système cognitif Connaissances issues de lexposition à une culture musicale, stockées en MLT Facteurs ascendants et descendants Introduction Implications: Modularité de la cognition Relations musique/langage Réhabilitation cognitive …

4 Delbé, C., et coll. (en prep.). Disentangling musical syntax processing from auditory short-term memory Delbé, C., French, R. M., & Bigand, E. (2008). Catégorisation asymétrique de séquences de hauteurs musicales. L'Année Psychologique. Marmel, F., Tillmann, B., & Delbé, C. (accepté). Priming in melody perception: tracking down the strength of cognitive expectations. JEP:HPP. Bailes, F., & Delbé, C. (sous presse). Long-term Melodic Expectation: the unexpected observation of distant priming effects. Musicæ Scientiæ. Khalfa, S., Delbé, C., et coll. (2008). Positive and Negative Music Recognition Reveals a Specialization of Mesio-Temporal Structures in Epileptic Patients. Music Perception. Liégeois-Chauvel, C., Delbé, C., et coll. (en prep.) The synchronization between cortex and amygdala indexes emotional responses to music Les traitements ascendants de linformation musicale Traitements syntaxiquesApprentissage ImpliciteÉmotions Lalitte, P., Bigand, E., Kantor- Martynuska, J., & Delbé, C. (2009). On Listening to Atonal Variants of Two Piano Sonatas by Beethoven. Music Perception Collaborations Modélisation cognitive Traitement du signal Neurosciences Modèles théoriques Méthodes comportementales Méthodologies : Publications Introduction

5 1. La perception musicale implique-t-elle des traitements syntaxiques de type linguistique ? 2. Lacquisition de régularités statistiques musicales Vers un modèle intégré de la cognition musicale Plan

6 Les attentes musicales Lécoute dune pièce musicale crée des attentes concernant les évènements auditifs à venir Contexte musical Accord Lobservation de phénomènes dattentes musicales (et des effets de leurs violations) est à lorigine de lhypothèse de traitements de type syntaxique en musique, similaires à ceux du langage. +/- I - Musique et syntaxe Facilitation perceptive pour les accords reliés à un contexte (Bharucha et coll.; Bigand et coll.) Réponses cérébrales aux violations harmoniques (Patel et coll.; Koelsch et coll.) One strong piece of evidence for a cognitivist view of tonal syntax is that certain psychological properties of musical elements derive from their context and structural relations rather than from their intrinsic physical features (Patel, 2008, p. 260). Effets dinterférences (Patel et coll.; Tillmann et coll..) Pathologies (Patel et coll.; Jentschke et coll.)

7 La structure prolongationnelle est léquivalent musical de la syntaxe linguistique (Jackendoff, 2009) Origines des attentes musicales ? Lapproche cognitive : abstractions et représentations en MLT La fille qui embrasse le garçon joue du piano I - Musique et syntaxe

8 Flux ascendant Flux descendant Un modèle cognitif : MUSACT (Bharucha, 1987; Tillmann, Bharucha, et Bigand, 2000) Un réseau à activation interactive, inspiré des modèles de la représentation des connaissances linguistiques (Rumelhart & McClelland, 1982; Elman & McClelland, 1984) I - Musique et syntaxe

9 Activation Cellules Accords F# C# G# D# A# F C G D A E B Reliée Moins reliée Bigand et coll., 1999 Un modèle cognitif : MUSACT (Bharucha, 1987; Tillmann, Bharucha, et Bigand, 2000) I - Musique et syntaxe

10 Origines des attentes musicales ? Hypothèse alternative: perception de la hauteur et mémoire auditive à court-terme Les phénomènes dattentes sont générés par les caractéristiques acoustiques de la stimulation et par les propriétés du système auditif Rôle des hauteurs virtuelles et de la MCT auditive dans la perception des structures de hauteurs (Parncutt, 1989; Huron et Parncutt, 1993; Leman, 2000) Rôle des hauteurs virtuelles et de la MCT auditive dans la perception des structures de hauteurs (Parncutt, 1989; Huron et Parncutt, 1993; Leman, 2000) I - Musique et syntaxe

11 Un modèle auditif (Leman, 2000) I - Musique et syntaxe

12 Filtrage et Transduction Mémoire à court terme Percept immédiatContexte global Encodage de la hauteur Contextualité tonale : différence entre ces deux images à chaque instant => Tension tonale (combien le percept immédiat des hauteurs sintègre au contexte global) Contextualité tonale : différence entre ces deux images à chaque instant => Tension tonale (combien le percept immédiat des hauteurs sintègre au contexte global) Signal Temps Périodes Fibres auditives Amorçage sensoriel : différence de la contextualité tonale de la cible (Reliée – Moins reliée) I - Musique et syntaxe

13 Un modèle auditif (Leman, 2000) Réévaluation dun grand nombre détudes en faveur dun traitement syntaxique abstrait de la musique, similaire à celui du langage Delbé, C., Bigand, E., Poulin-Charronnat, B., Tillmann, B., & Leman, M. (en prep.). Disentangling musical syntax processing from auditory short-term memory I - Musique et syntaxe

14 CT(Reliée) > CT(Moins reliée) Prédit leffet damorçage harmonique CT(Reliée) > CT(Moins reliée) Prédit leffet damorçage harmonique CT(Reliée) – CT(Moins reliée) Amorçage en contexte long Bigand & Pineau, 1997 I - Musique et syntaxe

15 Amorçage distant Bigand et coll., 1999 V I 1) I IV 2) V I I IV 3) Facilitation perceptive : Reliée > Modérément reliée > Peu reliée Facilitation perceptive : Reliée > Modérément reliée > Peu reliée I - Musique et syntaxe

16 différence CT : Reliée > Modérément reliée > Peu reliée Amorçage distant Bigand et coll., 1999 I - Musique et syntaxe

17 Tonalité proche (Eb) Tonalité distante (Db) P600; Patel et coll. (1998) Tonalité : C Tonique (C) Réponses cérébrales aux violations harmoniques Tonique - Proche Tonique - Distant I - Musique et syntaxe

18 Réponses cérébrales aux violations harmoniques ERAN; Steinbeis, Koelsch, et Sloboda (2006) 6 chorals de Bach terminés par un accord: -Attendu (tonique) -Inattendu (tonique mineure) -Très inattendu (Sixte Nap.) I - Musique et syntaxe

19 Interférences musique / langage Slevc, Rosenberg, & Patel (2009) Dans – Hors tonalité Musique et syntaxe

20 Partie 1 : conclusions Une majorité des résultats réévalués peut être expliquée de façon parcimonieuse par un modèle auditif Pourquoi le modèle échoue-t-il quelques (rares) fois ? Limitations (codage temporel, étendue fréquentielle, paramètres et dynamique de la mémoire échoïque) Les traitements ascendants influencent lamorçage musical: Décours temporel (Tekman et Bharucha, 1998; Bigand et coll., 2003) Amorçage sensoriel chez des patients aphasiques (Patel et coll., 2008) Amorçage mélodique (Bailes et Delbé, sous presse; Marmel, Tillmann, et Delbé, sous presse) Mais ces traitements ne semblent pas suffisants, des influences descendantes sont nécessaires Représentations de règles syntaxiques abstraites de type linguistique ? Représentations de régularités statistiques ? I - Musique et syntaxe

21 1. La perception musicale implique-t-elle des traitements syntaxiques de type linguistique ? 2. Lacquisition de régularités statistiques musicales Vers un modèle intégré de la cognition musicale Plan

22 ChatsChiens Familiarisation Test II - Lacquisition de régularités statistiques musicales Catégorisation visuelle chez les jeunes enfants de 3-4 mois (Quinn, Eimas et Rosenkrantz, 1993) Technique de familiarisation/préférence

23 La représentation des chats exclue celles des chiens La représentation des chiens nexclue pas celles des chats Asymétrie de lexclusivité de ces catégories Temps de regard Catégorie dhabituation II - Lacquisition de régularités statistiques musicales

24 … … ? ? ? Un modèle connexionniste de lhabituation (Mareschal & French, 1997) Perception Encodage Ajustement Test/comparaison Erreur de prédiction (temps de regard) Condition dapprentissage II - Lacquisition de régularités statistiques musicales

25 Origine de leffet dasymétrie relations dinclusion des distributions statistiques des caractéristiques visuelles: La variabilité de la catégorie chiens > chats => Tous les chats pourraient être des chiens, mais pas linverse II - Lacquisition de régularités statistiques musicales Leffet dasymétrie émerge dans un système dont les représentations internes reflètent les relations dinclusion de lenvironnement. Ces simulations confirment que les processus mis en jeu sont ascendants Leffet dasymétrie émerge dans un système dont les représentations internes reflètent les relations dinclusion de lenvironnement. Ces simulations confirment que les processus mis en jeu sont ascendants

26 Intervalles : Delbé, C., French, R. M., & Bigand, E. (2008). Catégorisation asymétrique de mélodies. Manipulation des probabilités doccurrence dintervalles dans de courtes mélodies artificielles (atonales) II - Lacquisition de régularités statistiques musicales

27 ParticipantsSimulations Résultats comportementaux et simulations II - Lacquisition de régularités statistiques musicales

28 Des processus ascendants, sensibles aux distributions statistiques des stimulations, influencent lémergence de catégories mélodiques Principes aspécifiques de traitement de linformation Ces traitements sappliquent à des régularités dordre psychoacoustique impliquant des unités de bas niveau (notes, intervalles, …) Partie 2 : conclusions II - Lacquisition de régularités statistiques musicales

29 1. La perception musicale implique-t-elle des traitements syntaxiques de type linguistique ? 2. Lacquisition de régularités statistiques musicales Vers un modèle intégré de la cognition musicale

30 Ressources partagées (Patel 2001; 2008) Modularité (Peretz et Coltheart, 2001) III - Vers un modèle intégré Musique, langage et cerveau : vers un modèle intégré Zatorre et Gandour (2008) « The key to reconciling these phenomena probably lies in understanding the interactions between afferent pathways that carry stimulus information, with top- down processing mechanisms that modulate these processes. » Interactions entre processus ascendants et descendants

31 -Intègre un grand nombre de principes de modélisation connexionniste communément admis - Représentations distribuées - Pas de dissociation représentations / processus - Flux de traitement global multi- directionnel (modulé par les NGC) Vers un modèle intégré Leabra : une architecture cognitive connexionniste (O'Reilly, 2006; O'Reilly & Munakata, 2000) -Les représentations du CF (issues dapprentissage statistique séquentiel) sont indépendantes, mais sujettes à une inhibition forte

32 Merci de votre attention !


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