Influences de l'environnement linguistique prénatal sur l'émergence des réseaux langagiers à la naissance

Essai doctoral présenté à la Faculté des arts et sciences en vue de l’obtention du grade de Doctorat en psychologie, option neuropsychologie clinique (D. Psy.)Au cours du développement, les réseaux cérébraux s’organisent pour traiter plus efficacement et mieux percevoir les stimuli les plus pertinents dans l’environnement. Déjà lors des premières heures suivant la naissance, les nouveau-nés montrent un traitement cérébral spécifique pour leur langue maternelle comparativement à des langues étrangères, ce qui se manifeste par une implication plus importante des réseaux fonctionnels de l’hémisphère gauche. Notre compréhension des origines de cette organisation fonctionnelle demeure toutefois limitée, notamment en lien avec l’expérience linguistique durant la période prénatale. Pour ce faire, nous avons étudié l’impact d’une exposition prénatale contrôlée à une langue étrangère sur le traitement cérébral et la spécialisation hémisphérique du langage à la naissance. Nous avons utilisé la spectroscopie près du spectre de l’infrarouge pour estimer la réponse cérébrale de 53 nouveau-nés à leur langue maternelle (français) ainsi qu’à deux langues étrangères (allemand et hébreu). Deux groupes avaient préalablement été familiarisés à l’une de ces langues étrangères durant leur dernier mois de gestation, alors qu’un groupe contrôle n’avait eu aucune exposition prénatale à ces stimuli. Nos résultats ont révélé une spécialisation hémisphérique en région temporo-pariétale gauche qui sous-tend le traitement de la langue maternelle à la naissance, et ce, indépendamment de l’expérience prénatale. Par ailleurs, les patrons de réponse cérébrale aux langues étrangères se distinguaient en fonction la manipulation expérimentale de l’expérience linguistique prénatale. En effet, les nouveau-nés familiarisés à l’allemand in utero manifestaient notamment une activation plus grande et également latéralisée dans l’hémisphère gauche en réponse à l’allemand, ce qui n’était pas observé ni dans le groupe familiarisé à l’hébreu ni dans le groupe contrôle. Ceci suggère que l’organisation cérébrale à la naissance montrerait des traces d’apprentissage prénatal. Toutefois, la divergence des réponses en fonction de la langue exposée in utero sous-entend que cet apprentissage prénatal serait modulé par les propriétés phonologiques des langues. En somme, cet essai met en lumière l’implication tant de la familiarité, découlant de l’environnement linguistique in utero, que de caractéristiques phonologiques des langues dans le développement des réseaux langagiers durant la période périnatale.Throughout development, our brain networks adapt to environmentally relevant stimuli to enable a more efficient processing and to refine our perceptual abilities. From the first hours after birth, the newborn brain already displays a specialized processing of his/her native language in comparison to unfamiliar languages, revealed by a larger involvement of left hemispheric functional networks. However, our understanding of the origin of this functional brain organization remains limited, especially in regard to the influence of the linguistic experience during the prenatal stage. The current doctoral essay aims to better understand how the prenatal linguistic environment modulates the development of precursor language networks at birth. To do so, we investigated the impact of a controlled prenatal exposure to an unfamiliar language on the newborn brain processing and hemispheric specialization. We used functional near-infrared spectroscopy to estimate the brain responses of 53 newborns to their native language (French) and two unfamiliar languages (German and Hebrew). During their last month of gestation, two groups were repeatedly exposed to either one of the unfamiliar languages, while a control group received no prenatal exposure to those stimuli. Our results revealed that all newborns displayed a left hemispheric advantage in the temporo-parietal region for their native language, regardless of their prenatal exposure. Moreover, the experimental manipulation of newborns’ prenatal experience triggered a differentiated response pattern when processing non-native languages. Indeed, German-exposed newborns exhibited a left asymmetry and an increased activation in response to the prenatally familiarized German, which was not observed in either the Hebrew-exposed or control newborns. This suggests that the cerebral organization at birth displays evidence of prenatal experience-dependent learning. However, the different cerebral patterns in regard of which language was exposed in utero indicate that phonological properties of the languages may modulate prenatal learning. In sum, this essay highlights that both familiarity, originating from the prenatal linguistic environment, and phonology shape brain language networks during early perinatal development

Enhanced brainstem and cortical encoding of sound during synchronized movement.

Movement to a steady beat has been widely studied as a model of alignment of motor outputs on sensory inputs. However, how the encoding of sensory inputs is shaped during synchronized movements along the sensory pathway remains unknown. To investigate this, we simultaneously recorded brainstem and cortical electro-encephalographic activity while participants listened to periodic amplitude-modulated tones. Participants listened either without moving or while tapping in sync on every second beat. Cortical responses were identified at the envelope modulation rate (beat frequency), whereas brainstem responses were identified at the partials frequencies of the chord and at their modulation by the beat frequency (sidebands). During sensorimotor synchronization, cortical responses at beat frequency were larger than during passive listening. Importantly, brainstem responses were also enhanced, with a selective amplification of the sidebands, in particular at the lower-pitched tone of the chord, and no significant correlation with electromyographic measures at tapping frequency. These findings provide first evidence for an online gain in the cortical and subcortical encoding of sounds during synchronized movement, selective to behavior-relevant sound features. Moreover, the frequency-tagging method to isolate concurrent brainstem and cortical activities even during actual movements appears promising to reveal coordinated processes along the human auditory pathway