The striatum is shaped by language experience and musical training

Abstract

The brain changes with experience. With modern neuroimaging techniques changes in gray and white matter structure have been demonstrated that correspond with different types of intensive training. Two categories of enrichening experience which consistently produce changes at the level of the brain, and also engage some of the same underlying circuitry are musical and bilingual language experience. With both musical training and bilingual language learning, age of acquisition, or the timing of training is a critical determinant in both behavioural outcomes and changes in the brain. While the focus has primarily been on the cortex, the striatum appears to play a critical role in both language and music. In our study, we sought to understand how the timing of second language learning, in addition to musical experience alters the structure of the striatum. To this end we employed a novel set of methods implemented by the MAGeT Brain pipeline for precise study of subcortical anatomy. We expected to find that the striatum would be differentially affected by language experience and musical training, with the former affecting more associative areas and the later areas with more of a motor control function. We found that timing of second language acquisition was associated with strong changes in anterior and posterior regions of the putamen. Musicianship was not associated with volumetric changes to the striatum, but to differences in shape which may imply a reconfiguration of this structure in response to this type of training. The effects of musical training and language experience intersected in the head of the caudate nucleus, where we found volumetric reductions associated with simultaneous bilingualism and musical training. Together these results point towards the engagement of the striatum in both language and musical ability, and more specifically on the effects of two intensive auditory-motor experiences on brain structure, and the impact of intensive training at different points in brain development.Le cerveaux  évolue avec les expériences acquises . Grâce aux techniques modernes de neuro imagerie,  des changements dans la structure de matières grises et blanches du cerveau ont été démontré et correspondent à des différents niveaux d’entrainement intensif. L'acquisition de la musique ainsi que le bilingualism sont des catégories d'expériences enrichissantes qui provoque des changements au niveau du cerveau, et qui engage aussi les memes circuits. Dans le domaine de la formation  musicale, et aussi de l'acquisition de la langue; l'âge d'acquisition de ces capacités détermine les résultats cognitifs et comportementaux, ainsi que les changements au niveau du cerveau. Malgré que l'accent/emphase a été placé sur le cortex, le striatum semble jouer un rôle essentiel dans le langage et la musique. Dans notre étude, nous avons tenté de comprendre comment la période d'acquisition de la deuxième langue et de l'expérience musicale, altère la structure du striatum. Afin d’arriver à ces résultats, nous avons eu recours à des méthodes innovatrices et précises qui visent l'anatomie subcorticale.  Nous avions prévu que le striatum serait différemment affecté avec l'experience linguistique et l'entrainement musical, avec le premier affectant plutôt les zones associatives, et le deuxieme les zones avec la fonction de control motor. Nous avons trouvé que le cadre temporel de l'acquisition d'une seconde langue était associé a des changements significatifs dans les regions antérieures  et postérieures du putamen. La musicalité n'était pas liée a des changements dans le volume du striatum, mais plutôt elle était lie à des changements en forme. Ceci implique une reconfiguration de cette structure en réponse à ce type d'entraînement.  L'entraînement musical et l'acquisition de la langue s'entrecroisent au niveau de la tète du noyau caude, ou nous avons constaté des réductions en volume associées à l'acquisition simultanée de la langue et de la musique. Ces résultats indiquent l'engagement du striatum dans l'acquisition de la langue, ainsi que de la musicalité, et d'une façon générale, approfondissent notre compréhension des contributions du striatum aux comportements complexes.