Auditory frequency processing during wakefulness and sleep

Abstract

Apprendre une nouvelle langue ou de nouvelles compétences pendant le sommeil serait un rêve devenu réalité pour plusieurs. Pendant des décennies, cette idée a été rejetée en se basant sur la supposition que le cerveau endormi ne répond pas et est plutôt isolé. Par contre, quelques études démontrent que de l’information auditive pourrait être perçue et traitée pendant le sommeil, et que même de la nouvelle information pourrait être acquise. Toutefois, très peu est connu au sujet du type d’information qui peut être traitée, et si les étapes de traitement durant le sommeil sont comparables à celles effectuées pendant l’éveil. Le but de cette thèse est d’investiguer le traitement de fréquences auditives pendant le sommeil relativement à l’éveil. Tout au long de cette thèse, l’adaptation est utilisée pour vérifier le traitement fréquentiel (i.e., l’adaptation réfère à une réduction en activation corticale pour un signal prolongé ou répété). Nous avons testé la possibilité de modifier le traitement fréquentiel cortical par l’écoute de musique filtrée pendant l’éveil, ainsi que l’exposition à du bruit filtré pendant une nuit complète de sommeil. Le filtre utilisé est un filtre coupe-bande qui enlève certaines fréquences du signal. De plus, le traitement d’information fréquentielle a été testé pendant une nuit complète de sommeil. Les résultats montrent que l’écoute de musique filtrée pendant plusieurs jours induit des changements au traitement fréquentiel cortical par rapport au filtre appliqué. Des changements similaires ont été détectés après une nuit d’exposition au bruit filtré, ce qui indique un haut niveau de perception et de traitement d’information du cerveau endormi. Par contre, aucune différence en réponse fréquentielle spécifique n’a pu être détectée pendant le sommeil, ce qui indique que l’adaptation pourrait fonctionner différemment pendant le sommeil et l’éveil.

Learning a new language or a new skill while sleeping would be the dream come true. For decades this idea has been rejected based on the assumption that the sleeping brain is rather unresponsive and isolated. However, a small number of studies demonstrate that auditory information could be perceived and processed during sleep, and that even new information could be acquired. It is still unknown which kind of information can be processed, and whether processing steps performed during sleep are comparable to those performed during wakefulness. The aim of this thesis is to investigate the processing of auditory frequency information during sleep relative to wakefulness. Throughout this thesis frequency processing was measured via adaptation. Adaptation refers to a reduction in cortical activation for a prolonged or repeatedly presented signal. We tested the possibility to alter cortical frequency processing via notched music listening during wakefulness, as well as via notched noise exposure during whole night sleep (i.e., notched-music and notched-noise are sound signals from which certain frequencies have been removed). Furthermore the processing of frequency information was tested throughout whole night sleep. Results show that several day long notched-music listening induces changes in cortical frequency processing relative to the applied notch. Similar changes were detected after one night of notched-noise exposure, indicating a higher level of auditory information processing of the sleeping brain. However no differences in frequency processing could be detected during sleep, indicating that adaptation might function differently during sleep relative to wakefulness.