Les mercredis de Créteil, le 17 Octobre 2012 Mémoire et apprentissage de la musique chez les enfants normolecteurs et dyslexiques: Influence sur le traitement du langage. Julie CHOBERT & Mireille BESSON Laboratoire de Neurosciences Cognitives, Marseille. Les mercredis de Créteil, le 17 Octobre 2012

Mémoire & Apprentissage  intimement liés mais renvoient à des phénomènes différents: - Apprentissage = processus qui va modifier un comportement ultérieur.  - Mémoire = capacité de se rappeler des expériences passées.  La mémoire est donc essentielle à tout apprentissage puisqu'elle permet le stockage et le rappel des informations apprises. La mémoire = trace qui reste d'un apprentissage. La mémoire et l'apprentissage sont si intimement liés qu'on confond souvent les deux. Néanmoins, ces deux notions renvoient cependant à des phénomènes différents. L'apprentissage désigne un processus qui va modifier un comportement ultérieur.  La mémoire est notre capacité de se rappeler des expériences passées. Exemple: J'apprends à un jouer en nouveau morceau de musique en travaillant, mais je le joue ensuite grâce à ma mémoire. La mémoire est donc essentielle à tout apprentissage puisqu'elle permet le stockage et le rappel des informations apprises. La mémoire correspond donc à la trace qui reste d'un apprentissage.

Expertise musicale ♪ ♫♪ ♫ Musicien comme modèle de plasticité cérébrale  Structures cérébrales plus développées chez les musiciens Corps calleux (Schlaug et al., 1995; Schmithorst et al., 2002; Orturk et al., 2002) Gyrus frontal inférieur (Gaser & Schlaug, 2003) Gyrus de Heschl Partie latérale inférieur du lobe temporal Volume du cervelet (Hutchinson et al., 2003; Han et al,. 2009) (Gaser & Schlaug, 2003; Luders et al, 2004; Schneider et al, 2002, 2005) Bande postérieure du gyrus pré-central (Amunts el al., 1997) Planum temporale (Keenan et al, 2001; Loui et al, 2010; Luders et al, 2004)

PRATIQUE MUSICALE ?

Musique & Langage - Langage et musique sont deux activités typiquement humaines qui assurent une fonction de communication - Langage et musique sont deux signaux auditifs qui reposent sur les mêmes paramètres acoustiques: Fréquence, Durée, Intensité, Timbre - Langage et musique ne sont pas des entités mais reposent sur différents niveaux d’organisation structurale et fonctionnelle: Langage Phonologie (sons des mots) Sémantique (sens des mots) Syntaxe (ordre des mots/phrase) Pragmatique (ordre des phrases/discours) Rythme (organisation temporelle des notes) Mélodie (séquence de notes  phrase) Harmonie (relation verticale entre les notes: intervalles/accords) Musique La première est liée à leur fonction sociale Le langage a une fonction de communication, il joue un rôle crucial dans l’organisation des sociétés humaines. La musique, quant à elle, permet d’exprimer et d’évoquer des émotions, du plaisir. En cela, elle assure aussi la cohésion du groupe social. La seconde différence fondamentale entre langage et musique est liée au problème de la sémantique musicale Quelle est la signification de la musique ? La question est d’une grande complexité. Néanmoins de nombreux auteurs sont d’accord pour considérer la musique comme un système auto-référencé, en ce sens que, contrairement au langage, compris par référence à un système extra-linguistique, il n’existe pas de référence extra-musicale. La musique n’est pas rivée à des significations, ni directes, ni symboliques ; la musique est un langage qui se signifie soi-même (Arom, 2000 ; Jakobson, 1973 ; Meyer, 1957). Ces deux systèmes présentent également des similarités intéressantes …. - Langage et musique dépendent des processus moteurs, de la perception auditive, de l’attention et de la mémoire

Musique & Langage Traitement de l’harmonie (Musique) phonologie syntaxe sémantique Traitement de l’harmonie (Musique) Koelsch et al., 2005 Méta-analyse: traitement du Langage Vigneau et al., 2006  régions cérébrales communes seraient mises en jeu dans le traitement de la musique et du langage

Hypothèse Générale SI la pratique musicale influence le développement des structures cérébrales impliquées dans le traitement de la musique ET SI les aires cérébrales impliquées dans le langage et dans la musique se recouvrent Il est important de noter uqe ces différences anatomiques ssont associées à des différences fonctionnelles lorsquel le participants, musiciens et non-msuciens, réalisent différentes tâches, motrices, perceptives ou cognitives. ALORS les musiciens devraient mieux traiter les sons, que ces sons soient musicaux ou linguistiques.

Pour tester cette hypothèse: Méthode des Potentiels Evoqués (PEs) Electroencéphalogramme (EEG) Méthode non-invasive  Adultes et enfants

EEG A. BENRAÏSS L M

A. BENRAÏSS L M s 2000 ms 1000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 100 µV

A. BENRAÏSS s 2000 ms 1000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 L M 100 µV

L M 20 à 30 essais 5 µV A. BENRAÏSS 2000 ms 1000 200 400 600 800 1200 2000 ms 1000 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 5 µV 20 à 30 essais L M

Technique de sommation et moyennage Potentiels Évoqués (PEs) EEG s s s s s 20 à 30 essais 5 µV Potentiels Évoqués (PEs) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 ms s L M A. BENRAÏSS

Potentiels Evoqués du Tronc Cérébral (PETCs) Expertise musicale et traitement des sons musicaux et linguistiques Potentiels Evoqués du Tronc Cérébral (PETCs) Musacchia et al., 2007 Musacchia et al., 2007  meilleur encodage des sons musicaux et linguistiques chez les musiciens Je ne sais pas si c’est la peine de mettre cette diapo. Musacchia et al., 2008 augmentation de l’amplitude des composantes (P1, N1-N1 et P2-N2) des PEs au niveau cortical

Négativité de discordance ou Mismatch Negativity (MMN) standard déviant les participants doivent: - focaliser leur attention sur un film muet - sans faire attention aux sons qui leurs sont présentés MMN = PEs déviants – PEs standards µV traitement pré-attentif de la différence entre le standard et le déviant ms

Négativité de discordance ou Mismatch Negativity (MMN) Pas de perception de discordance = pas de MMN Mémoire sensorielle Perception de discordance = MMN standard protocole multi-déviants: (Näätänen et al., 2004) déviants

14 enfants non-musiciens Expertise musicale chez l’enfant et traitement des syllabes 14 enfants musiciens (9 ans) 4 ans de pratique musicale comparaison: 14 enfants non-musiciens (9.4 ans) vs. protocole MMN multi-déviants standard = « Ba » Petits déviants Grands déviants 2 paramètres acoustiques fréquence durée « Ba » + + haut « Ba » + haut déviants: « Ba » + court « Ba » + + court 1 paramètre phonologique VOT « BPa » « bPa » Ba Pa VOT : permet de distinguer les consonnes voisées (ex: “B”) des consonnes non-voisées (ex: “P”) Chobert et al, JOCN 2011

Expertise musicale chez l’enfant et traitement des syllabes Fz grands déviants petits déviants VOT fréquence: Musiciens = Non-musiciens  déviants trop proches du standard? durée: Musiciens > Non-musiciens  l’expertise musicale augmente la sensibilité aux déviants en durée (en accord avec Milovanov et al, 2009) * * ns VOT: MMN (petits déviants) Musiciens < Non-musiciens (ns) 18

plus sensibles aux petites variations phonologiques Expertise musicale chez l’enfant et traitement des syllabes Mus Grande MMN Petite MMN grands déviants « bPa » petits déviants « Bpa » Non VOT * * Grands déviants Petits déviants Musiciens: plus sensibles aux petites variations phonologiques  effet de taille de la déviance uniquement chez les musiciens MMN variations inter-catégorielles frontière phonémique « Ba » « Pa » > MMN variations intra-catégorielles déviant standard déviant (Sharma & Dorman, 1999; Phillips, 2000) 19

Expertise musicale chez l’enfant et traitement des syllabes  l’expertise musicale améliore la sensibilité: - aux variations acoustiques (durée) - aux variations phonologiques (VOT) dans les syllabes.

QUESTION: Les effets de l’expertise musicale sont-ils liés à des prédispositions génétiques pour la musique ou à l’apprentissage de la musique? La seule manière de tester la causalité des effets de l’apprentissage de la musique est de conduire une étude longitudinale avec des enfants non-musiciens.

ETUDE LONGITUDINALE Moreno, Marques, Santos, Santos, Castro & Besson (2009) test 6 mois d’apprentissage musical retest Sensibilité aux variations de hauteur (F0) sur le dernier mot des phrases Lecture de mots * l’apprentissage musical influence: traitement de la fréquence des mots lecture de mots irréguliers

Projet MUSAPDYS T0 70 enfants non-musiciens Objectif: tester l’effet de l’apprentissage de la musique chez des enfants normolecteurs et dyslexiques 70 enfants non-musiciens T0 1ère session de tests VS. 33 dyslexiques 37 normolecteurs 37 normolecteurs 33 dyslexiques apprentissage de la musique Effet de l’apprentissage chez les NL Effet de l’apprentissage chez les Dys

trouble spécifique d’apprentissage de la lecture La dyslexie développementale trouble spécifique d’apprentissage de la lecture 6 critères (Seymour, 1990): - efficience intellectuelle normale - bonne acuité visuelle et auditive - absence troubles psychologiques, psychiatriques ou neurologiques - scolarisation adéquate et régulière - milieu socioculturel normalement stimulant - niveau de lecture: < 18 mois inférieur / âge réel prévalence: 8 à 10 % des enfants scolarisés (expertise collective INSERM, 2007) dyscalculie dyspraxie déficits attentionnels … + troubles co-morbides: Transition: pourrait être quelque chose comme: L’expertise musicale augmente l’amplitude de la MMN associée aux déviants en durée et en VOT -> amélioration du traitement pré-attentif de la durée et du VOT. Or, les résultats de différentes études dans la littérature montrent que les enfants dyslexiques ont des difficultés à traiter les aspects rythmiques et phonologiques du langage (Goswami, 2011; Huss et al, 2010…). Si ces difficultés sont présentes au niveau pré-attentif, les enfants dyslexiques, à l’inverse des enfants musiciens, devraient montrer une diminution de l’amplitude de la MMN aux déviants en durée et en VOT comparés aux enfants normo-lecteurs… utilisation de la MMN

Comparaison Normolecteurs vs. Dyslexiques: avant apprentissage FREQUENCE DUREE VOT MMN MMN MMN * * * NL MMN MMN * ns ns Dys grands déviants petits déviants déficit de traitement pré-attentif de la durée des syllabes chez les enfants dyslexiques (en accord avec: Corbera et al., 2006; Lovio et al., 2010) déficit de traitement pré-attentif du VOT chez les enfants dyslexiques pas de déficit de traitement pré-attentif de la fréquence des syllabes chez les enfants dyslexiques (en accord avec: Alonso-Bua et al., 2006; Lovio et al., 2010)

Dyslexie  déficit de sensibilité aux variations de durée et de VOT QUESTION: L’apprentissage de la musique peut-il améliorer la perception des paramètres acoustiques et phonologiques des syllabes chez les enfants normolecteurs et dyslexiques MB: (Dans un premier temps, important de déterminer si l’apprentissage de la musique améliore le traitement préattentif de la durée et du VOT chez les enfants normo-lecteurs). On pourrait évidemment trouver des effets chez les dys sans en avoir trouvé chez les NR, mais c’est assez logique de tester d’abord des NR… peut-il aider les enfants dyslexiques à pallier leurs déficits de traitement acoustique et phonologique? 26

la méthode longitudinale 70 enfants T0 Sept-Oct 2008 37 normolecteurs 33 dyslexiques 1ère année scolaire répartition pseudo-aléatoire 19 musique 18 peinture 16 musique 16 peinture 14 musique 15 peinture tests neuropsychologiques et orthophoniques + … 19 musique 18 peinture Apprentissage 1 (6 mois) T6 Mai-Juin 2009 16 musique 16 peinture tests neuropsychologiques et orthophoniques + … Apprentissage 2 (6 mois) Cette expérience fait partie du projet MUSAPDYS visant à tester l’influence de l’apprentissage de la musique sur le traitement du langage chez des enfants NL et Dys. Je vais vous présenter ici la partie concernant les enfants NL. Lors de la 1ère année scolaire, en Sept-Oct 2008, nous avons testé 37 enfants normolecteurs dans une première session de tests que j’appellerai par le suite T0. AT0, les enfants ont été testé sur une batterie de tests neuropsychologiques et orthophoniques standards, ainsi qu’avec des tests électrophysiologiques spécifiquement conçus pour ce projet, dont l’expérience MMN. Sur le base des résultats à ces tests, les enfants ont été répartis de manière pseudo-aléatoire en deux groupes homogènes: un groupe musique et un groupe peinture. … 2ème année T12 Mai-Juin 2010 14 musique 15 peinture tests neuropsychologiques et orthophoniques + …

Apprentissage chez les Normolecteurs FREQUENCE MMN * * * * T0 T6 T12  effet de maturation (en accord avec Jensen & Neff, 1993) et/ou de répétition  pas d’effet de spécifique de l’apprentissage Chobert et al (accepted, Cerebral Cortex)

Apprentissage chez les Normolecteurs DUREE MMN * ns * ns T0 T6 T12 effet de l’apprentissage de la musique sur le traitement pré-attentif de la durée des syllabes Chobert et al (accepted, Cerebral Cortex)

Apprentissage chez les Normolecteurs VOT ** MMN ns ** ns T0 T6 T12 effet de l’apprentissage de la musique sur le traitement pré-attentif du VOT Chobert et al (accepted, Cerebral Cortex)

 Qu’en est-il chez les enfants dyslexiques ? Apprentissage chez les Normolecteurs  L’apprentissage de la musique augmente la sensibilité: - aux variations acoustiques (durée) - aux variations phonologiques (VOT) dans les syllabes, chez les enfants NORMOLECTEURS.  Qu’en est-il chez les enfants dyslexiques ?

déménagements, changements d’école, passages au collège … Méthode longitudinale: Dyslexiques 70 enfants T0 Sept-Oct 2008 37 normolecteurs 33 dyslexiques 1ère année scolaire répartition pseudo-aléatoire 16 peinture 17 musique 14 peinture 16 musique 19 musique 18 peinture 17 musique 16 peinture Apprentissage 1 (6 mois) T6 Mai-Juin 2009 16 musique 16 peinture 16 musique 14 peinture Apprentissage 2 (6 mois) MAIS déménagements, changements d’école, passages au collège … 2ème année T12 Mai-Juin 2010 14 musique 15 peinture 6 musique 2 peinture

Effet de l’apprentissage musical sur le traitement préattentif du VOT Apprentissage chez les enfants dyslexiques VOT groupe « Musique » groupe Musique groupe « Peinture » groupe Peinture * MMN Grands déviants Petits déviants T0 T6 Effet de l’apprentissage musical sur le traitement préattentif du VOT Chobert et al (in preparation)

Apprentissage chez les enfants dyslexiques VOT Dyslexiques: Enfants Normolecteurs (T0) groupe Musique Groupe Peinture T0 T6 Grands déviants Petits déviants  Pas de différences avant apprentissage & pas d’effet de taille de la déviance  Normalisation du patron de réponse MMN associé aux deviants en VOT Chobert et al (in preparation)

Analyse de Potentiels Evoqués (PEs) Apprentissage chez les enfants dyslexiques VOT Analyse de Potentiels Evoqués (PEs) Groupe Musique Groupe Peinture * ns Grands déviants ns ns Petits déviants T0 T6 L’apprentissage de la musique augmente la sensibilité aux grands déviants en VOT Chobert et al (in preparation)

Apprentissage chez les enfants dyslexiques DUREE groupe Musique groupe Peinture * ns grands déviants * ns petits deviants T0 T6 L’apprentissage de la musique augmente la sensibilité aux variations de durée. Chobert et al (in preparation)

Apprentissage chez les enfants dyslexiques Musical training  augmente sensibilité aux variations de durée et de VOT également chez les enfants dyslexiques qui présentaient des déficits de traitement de ces mêmes paramètres acoustiques et phonologiques avant apprentissage.

Apprentissage de la Musique  augmentation de la sensibilité aux variations de durée et de VOT chez les enfants normolecteurs ET chez les enfants dyslexiques Méthode longitudinale  répartition pseudo-aléatoire des enfants (groupes musique et peinture)  pas de différences avant l’apprentissage  effets liés à l’apprentissage musical plus qu’à des prédispositions génétiques QUESTION: L’apprentissage de la musique peut-il aider les enfants dyslexiques à pallier certain de leurs déficits phonologiques? REPONSE: OUI L’apprentissage musical semble normaliser le patron de réponse associé aux déviants en VOT Importance de l’apprentissage de la musique en milieu scolaire, pour le développement cognitif de l’enfant et comme méthode de réhabilitation complémentaire à l’orthophonie pour les enfants qui présentent des difficultés d’apprentissage comme les enfants dyslexiques, par exemple. Importance de l’apprentissage de la musique en milieu scolaire  développement cognitif de l’enfant  méthode de réhabilitation complémentaire à l’orthophonie

transfert d’apprentissage Interprétation des effets de l’apprentissage de la musique Apprentissage de la musique Attention & Mémoire MUSIQUE processuscommuns paramètresacoustiques paramètresacoustiques transfert d’apprentissage Alors comment interpréter ces effets de l’expertise musicale? De part la pratique de la musique, les enfants musiciens ont acquis une meilleurs sensibilité aux paramètres acoustiques de fréquence et de durée que les enfants qui n’ont pas pratiqué la musique. Les résultats des expériences 1, 3 et 4 montrent que ces enfants traitent également mieux ces mêmes paramètres acoustiques de fréquence et de durée dans les syllabes.  Ces résultats peuvent donc être interprétés en terme de la mise en jeu de processus communs pour le traitement de ces de la fréquence et de la durée dans la musique et dans le langage. Les résultats des expériences 1,3 et 4 ont également montré que les enfants qui ont pratiqué la musique perçoivent mieux les variations de VOT que les enfants non-musiciens. Bien que le VOT soit défini par la durée entre l’explosion de la consonne et le début de vibration des cordes vocales, c’est un paramètre phonologique car sa perception implique la mise en jeu de processus de plus haut niveau, les représentations phonologiques qui n’existent pas dans la musique.  Une influence de l’apprentissage musical sur le traitement d’un tel paramètre phonologique ne peut donc pas être expliqué en termes de processus communs, mais plutôt de transfert d’apprentissage de la musique vers le traitement de la phonologie dans le langage. De plus il est intéressant de noter que ces résultats suggèrent un lien entre traitement acoustique et phonologique, En améliorant leur sensibilité aux variations de durée, les enfants musiciens améliorent leur sensibilité aux variations de VOT. paramètres phonologiques LANGAGE

« Merci de votre attention »