Les potentiels évoqués auditifs dans le coma et les états de conscience altérés chez les patients ayant subi un trauma craniocérébral

La compréhension actuelle de l'état comateux est très limitée. La technique des potentiels évoqués s'est démontrée des plus prometteuses en vue de l'élaboration du pronostic des patients en coma. La MMN, une onde cognitive auditive, est perçue comme reflétant un processus automatique de sélection dans le cortex auditif primaire, pouvant être enregistrée sans que le sujet porte attention au stimulus. Quelques études ont rapportées que la présence d'une MMN chez les patients comateux est un facteur de pronostic favorable. Ce mémoire vise à répliquer les résultats des études antérieures, avec un contrôle optimal des paramètres d'enregistrements, sur un échantillon composé de 16 enregistrements provenant de patients ayant subi un traumatisme craniocérébral (TCC) modéré à sévère à différents niveaux de conscience. Les conclusions soulèvent l'intérêt de la MMN pour la validation du niveau conscience des patients et l'évaluation du traitement cognitif dans le cortex auditif durant les différents états de conscience

Spartan Daily, September 15, 1997

Volume 109, Issue 11https://scholarworks.sjsu.edu/spartandaily/9158/thumbnail.jp

Musical Expertise Induces Audiovisual Integration of Abstract Congruency Rules

Perception of everyday life events relies mostly on multisensory integration. Hence, studying the neural correlates of the integration of multiple senses constitutes an important tool in understanding perception within an ecologically valid framework. The present study used magnetoencephalography in human subjects to identify the neural correlates of an audiovisual incongruency response, which is not generated due to incongruency of the unisensory physical characteristics of the stimulation but from the violation of an abstract congruency rule. The chosen rule-"the higher the pitch of the tone, the higher the position of the circle"-was comparable to musical reading. In parallel, plasticity effects due to long-term musical training on this response were investigated by comparing musicians to nonmusicians. The applied paradigm was based on an appropriate modification of the multifeatured oddball paradigm incorporating, within one run, deviants based on a multisensory audiovisual incongruent condition and two unisensory mismatch conditions: an auditory and a visual one. Results indicated the presence of an audiovisual incongruency response, generated mainly in frontal regions, an auditory mismatch negativity, and a visual mismatch response. Moreover, results revealed that long-term musical training generates plastic changes in frontal, temporal, and occipital areas that affect this multisensory incongruency response as well as the unisensory auditory and visual mismatch responses

Étude de la négativité de discordance dans l'amusie congénitale

L’amusie congénitale est un trouble neuro-développemental qui s’exprime par un déficit de discrimination tonale fine. Le cerveau des amusiques ne répond pas aux petites différences de hauteur, tel que révélé par l’absence de la composante de potentiel évoqué P3b, qui est associée aux processus de discrimination tonale tardifs et conscients. Peu d’études se sont penchées sur les mécanismes précoces et préconscients de discrimination tonale chez les amusiques, qui peuvent être étudiés par l’entremise d’une composante de potentiel évoqué appelée la négativité de discordance (MMN). Certaines études ont démontré qu’il est possible d’enregistrer la MMN pendant la présentation d’un film avec la trame sonore en simultané aux sons visant à évoquer la composante. Toutefois, une étude a démontré que la présentation de la trame sonore réduisait l’amplitude de la MMN, sans néanmoins clarifier la nature de l’effet d’interférence en cause. Les objectifs du présent projet sont d’abord, d’investiguer les effets à l’origine de la réduction d’amplitude de la MMN observée lors de la présentation d’un film avec la trame sonore, puis d’évaluer cette même composante chez les amusiques. La première étude visait à déterminer si un effet d’interférence attentionnelle ou acoustique était en cause dans la réduction d’amplitude observée sur la MMN lors de la présentation de la trame sonore d’un film. Les résultats ont montré qu’un effet de masquage acoustique, attribuable à la trame sonore, était responsable de la réduction d’amplitude de la MMN, cette dernière augmentant au fur et à mesure que l’intensité sonore de la trame du film était réduite. La seconde étude a été conduite dans le but d’investiguer la MMN chez les amusiques et de vérifier si le complexe d’ondes anormales N2b-P3b, observé en réponse aux grandes différences tonales chez les amusiques, pouvait être attribuable à un effet de saillance des stimuli. Dans un premier temps, nous avons comparé la MMN des amusiques à celle des contrôles, puis nous avons modifié le paradigme expérimental visant à évoquer la N2b-P3b en ajustant les probabilités d’occurrence des sons présentés aux contrôles en fonction des sons perçus par les amusiques. Les résultats ont montré que le cerveau des amusiques parvient à discriminer les différences de hauteur à un niveau précoce et préconscient, tel que révélé par une MMN normale, mais que les réponses cérébrales plus tardives, associées au processus de discrimination des hauteurs conscient, sont anormales chez les amusiques, et ce, uniquement pour les petites différences de hauteur, tel que révélé par l’absence de la P3b. En conclusion, ces résultats démontrent que l’amplitude de la MMN est affectée de manière significative par la présentation de la trame sonore d’un film et que cela est attribuable à un effet d’interférence acoustique. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que les mécanismes précoces et préconscients de discrimination tonale sont préservés chez les amusiques, et que le déficit sous-jacent à l’amusie congénitale est attribuable à une atteinte du processus de discrimination tonale fine associé à un niveau de traitement cérébral tardif et conscient, le complexe d’ondes anormales N2b-P3b étant pour sa part attribuable à un effet de saillance des stimuli.Congenital amusia is a neurodevelopmental disorder which is characterized by a deficit in fine-grained pitch discrimination. In fact, the amusic brain does not respond to small pitch changes, such as reflected by the absence of the event-related (ERP) component P3b, which is associated to late and conscious pitch discrimination processes. Until now, very few studies focused on early preconscious levels of processing in amusia, which can be studied through an ERP component called the mismatch negativity (MMN). Some studies have demonstrated that the MMN can be recorded while playing the soundtrack of a movie in concurrence with the MMN-critical tones. However, one study demonstrated that playing the movie soundtrack reduced MMN amplitude, but did not investigate the origin of this effect. The main goals of this project are, first, to investigate the nature of the effect responsible for the MMN reduction observed when playing a movie soundtrack, and secondly, to evaluate the MMN in congenital amusia. The first study aimed to investigate if an attentionnal or acoustical interference effect could account for the reduction in MMN amplitude observed when playing the movie soundtrack. The results showed that an acoustical masking effect of the movie soundtrack was responsible for the reduction in MMN amplitude. In fact, MMN amplitude increased as the intensity level of the movie soundtrack decreased. The goal of the second study was to investigate the MMN in congenital amusia, but also to explore if the abnormal N2b-P3b complex observed in amusics in a previous study could be accounted for by an effect of salience of the stimuli. Thus, we first compared the MMN results between amusics and controls, and then, we modified the experimental paradigm meant to evoke the N2b-P3b by adjusting the probabilities of occurrence of the sounds presented to the controls as a function of the sounds perceived by their matched amusics. The results showed that the amusic brain can detect all pitch changes at an early and preconscious level of processing, such as demonstrated by a normal MMN in both groups. Furthermore, our results showed that the amusic brain does not respond normally solely to small pitch changes at a later conscious level of processing, such as revealed by the absence of the P3b, thus showing that the abnormal N2b-P3b complex of ERP components observed in a previous study is better explained by a saliency effect of the stimuli and does not represent an electrophysiological anomaly specific to congenital amusia. In conclusion, our results have first shown that MMN amplitude is decreased by presenting a movie soundtrack and this is due to a masking effect at the acoustical level of the soundtrack over the MMN-critical tones. Finally, our second study showed that the early preconscious mechanisms of pitch discrimination are preserved in congenital amusia, and that the pitch deficit underlying congenital amusia is limited to an anomaly in the late and conscious processing of small pitch changes, the abnormal N2b-P3b complex being rather explained by an effect of salience of the stimuli

Musical activities and the development of neural sound discrimination

Musical experience may have the potential to influence functional brain development. The present thesis investigated how the maturation of neural auditory discrimination in childhood varies according to the amount of informal musical activities (e.g., singing and musical play) and formal musical training. Neural auditory discrimination was examined by recording auditory event-related potentials (ERP) to different types of sound changes with electroencephalography (EEG) in children of various ages. The relation of these responses to the amount of informal musical activities was examined in 2 3-year-old children. Furthermore, the development of the responses from early school-age until preadolescence was compared between children receiving formal musical training and musically nontrained children. With regard to typical maturation, the results suggest that neural auditory discrimination is still immature at the age of 2 3 years and continues to develop at least until pre-adolescence. Both informal musical experience and formal musical training were found to modulate various stages of neural auditory discrimination. Specifically, in the 2 3-year-old children, a high amount of informal musical activities was associated with response profiles consistent with enhanced processing of auditory changes and lowered distractibility. Furthermore, during school-age, musically trained children showed more rapid development of neural auditory discrimination than nontrained children especially for music-like sounds. Importantly, no differences were seen between the musically trained and nontrained children at the early stages of the training. Therefore, the group differences that emerged at later ages were most likely due to training and did not reflect pre-existing functional differences between the groups. Thus, the results (i) highlight the usefulness of change-related auditory ERPs as biomarkers for the maturation of auditory processing, (ii) provide novel evidence for the role of informal musical activities in shaping auditory skills in early childhood, and (iii) demonstrate that formal musical training shapes the development of neural auditory discrimination.Musiikillinen toiminta saattaa muokata aivojen kehitystä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin, miten arkipäiväiset musiikilliset toiminnot (esim. laulaminen ja tanssiminen) ja ohjattu soittoharrastus heijastuvat äänien hermostollisen erottelun kehitykseen. Erottelukykyjä tarkasteltiin mittaamalla erilaisten äänissä tapahtuvien muutosten synnyttämiä kuuloherätevasteita aivosähkökäyrällä (EEG). Vasteiden yhteyttä arkipäiväisten musiikillisten toimintojen määrään tutkittiin 2-3-vuotiailla lapsilla. Lisäksi vasteiden kehitystä varhaisesta kouluiästä esimurrosikään verrattiin soittamista ja muita asioita harrastavien lasten välillä. Aivojen tyypillisen kehityksen osalta tulokset viittasivat siihen, että äänien hermostollinen erottelu on 2-3-vuoden iässä kypsymätöntä ja kehittyi ainakin esimurrosikään asti. Sekä arkipäiväisten musiikillisten toimintojen että ohjatun soittoharrastuksen havaittiin olevan yhteydessä äänien hermostolliseen erotteluun. Musiikillisesti aktiivisten 2-3-vuotiaiden lasten aivovasteprofiilit viittasivat tehostuneeseen äänissä tapahtuvien muutosten käsittelyyn ja alhaisempaan häiriintyvyyteen. Kouluiässä äänien hermostollinen erottelu kehittyy nopeammin musiikkia harrastavilla lapsilla muihin lapsiin verrattuna. Ryhmien välillä ei havaittu eroja musiikinharjoittelun alkuvaiheessa, mikä viittaa siihen, että myöhemmin esiin tulleet ryhmäerot heijastivat harjoittelun vaikutusta eikä ennen harjoittelua olemassa olleita eroja. Tulokset korostavat herätevasteiden hyödyllisyyttä aivojen kuulokykyjen kehityksen tutkimisessa, tarjoavat uutta tietoa arkipäiväisten musiikillisten toimintojen yhteydestä kuulokykyihin varhaisessa lapsuudessa sekä osoittavat soittoharrastuksen tehostavan äänien hermostollista erottelua

Ontogénèse et spécificité de la voix humaine

La voix est un stimulus auditif omniprésent dans notre environnement sonore. Elle permet non seulement la parole, mais serait aussi l’équivalent d’un visage auditif transmettant notamment des informations identitaires et affectives importantes. Notre capacité à discriminer et reconnaître des voix est socialement et biologiquement importante et elle figure parmi les fonctions les plus importantes du système auditif humain. La présente thèse s’intéressait à l’ontogénèse et à la spécificité de la réponse corticale à la voix humaine et avait pour but trois objectifs : (1) mettre sur pied un protocole électrophysiologique permettant de mesurer objectivement le traitement de la familiarité de la voix chez le sujet adulte; (2) déterminer si ce même protocole pouvait aussi objectiver chez le nouveau-né de 24 heures un traitement préférentiel d’une voix familière, notamment la voix de la mère; et (3) mettre à l’épreuve la robustesse d’une mesure électrophysiologique, notamment la Fronto-Temporal Positivity to Voices, s’intéressant à la discrimination pré-attentionnelle entre des stimuli vocaux et non-vocaux. Les résultats découlant des trois études expérimentales qui composent cette thèse ont permis (1) d’identifier des composantes électrophysiologiques (Mismatch Negativity et P3a) sensibles au traitement de la familiarité d’une voix; (2) de mettre en lumière un patron d’activation corticale singulier à la voix de la mère chez le nouveau-né, fournissant le premier indice neurophysiologique de l’acquisition du langage, processus particulièrement lié à l’interaction mère-enfant; et (3) de confirmer l’aspect pré-attentionnel de la distinction entre une voix et un stimulus non-vocal tout en accentuant la sélectivité et la sensibilité de la réponse corticale réservée au traitement de la voix.Voice is a very prominent auditory stimulus in our acoustic environment. It is not only the carrier of speech, but would also be an auditory face that conveys important affective and identity information. Our ability to discriminate and recognize voices is socially and biologically important as it is amongst the most important functions of the human auditory system. This thesis was interested in the ontogenesis and specificity of the cortical response to human voice and had three objectives: (1) to develop an electrophysiological protocol to objectively measure the processing of voice familiarity in adult subjects; (2) to assess whether the same electrophysiological protocol could also objectify preferential processing of a familiar voice in 24-hour-old newborns, in particular the mother’s voice; and (3) to test the robustness of an electrophysiological measure, more specifically the Fronto-Temporal Positivity to Voices, interested in pre-attentional discrimination between vocal and non-vocal stimuli. Results from these three experimental designs have enabled (1) to identify electrophysiological components (Mismatch Negativity and P3a) sensitive to the processing of voice familiarity; (2) to highlight a singular pattern of cortical activation to the mother’s voice in newborns, providing the first neurophysiological evidence of language acquisition, a process especially related to the mother-child interaction; and (3) to confirm that vocal/non-vocal discrimination is a pre-attentional process, while enhancing the selectivity and the specificity of voice processing cortical response

Auditory Event-Related Potentials Associated With Music Perception in Cochlear Implant Users

A short review of the literature on auditory event-related potentials and mismatch negativities (MMN) in cochlear implant users engaged in music-related auditory perception tasks is presented. Behavioral studies that have measured the fundamental aspects of music perception in CI users have found that they usually experience poor perception of melody, pitch, harmony as well as timbre (Limb and Roy, 2014). This is thought to occur not only because of the technological and acoustic limitations of the device, but also because of the biological alterations that usually accompany deafness. In order to improve music perception and appreciation in individuals with cochlear implants, it is essential to better understand how they perceive music. As suggested by recent studies, several different electrophysiological paradigms can be used to reliably and objectively measure normal-hearing individuals' perception of fundamental musical features. These techniques, when used with individuals with cochlear implants, might contribute to determine how their peripheral and central auditory systems analyze musical excerpts. The investigation of these cortical activations can moreover give important information on other aspects related to music appreciation, such as pleasantness and emotional perception. The studies reviewed suggest that cochlear implantation alters most fundamental musical features, including pitch, timbre, melody perception, complex rhythm, and duration (e.g., Koelsch et al., 2004b; Timm et al., 2012, 2014; Zhang et al., 2013a,b; Limb and Roy, 2014). A better understanding of how individuals with cochlear implants perform on these tasks not only makes it possible to compare their performance to that of their normal-hearing peers, but can also lead to better clinical intervention and rehabilitation