Prédictions dans le domaine auditif : études électrophysiologiques

Abstract

Le but de cette thèse était d’étudier les processus de prédiction dans le domaine auditif et de l’activité cérébrale associée à ces prédictions. L’électroencéphalographie a été utilisée afin de mesurer l’activité électrique du cerveau, ainsi que la technique de potentiels reliés aux évènements (PRE) qui permet de mesurer l’activité lié à des processus d’intérêt à la milliseconde près. La grande majorité des études existantes s’intéressent aux prédictions de manière indirecte, par l’observation de signaux d’erreur ou de confirmation de prédictions. Contrairement à ces études, nous avons développé des paradigmes novateurs qui permettent de créer un contexte dans lequel un ou plusieurs stimuli permettent de générer des prédictions. Dans une première étude, les résultats démontrent qu’un son qui permet la prédiction de sons subséquents est accompagné d’une augmentation de l’amplitude des composantes de PRE auditives, la N1 et plus particulièrement la P2, aux électrodes frontocentrales. Dans une seconde étude, cette modulation était entrainée par une modification marquée des oscillations entre 4 et 7 Hz, dans la bande de fréquence thêta. Une troisième étude, était focalisé sur l’activité de PRE en lien avec des prédictions d’ordre temporel. En créant des patrons rhythmiques contextuels dans l’expérience, nous avons pu observer qu’un son qui permet d’identifier le patron, et donc d’anticiper la suite, génère une positivité précoce, et ce, même si le patron rhythmique est non-pertinent à l’exécution de la tâche. Ces études sont une démonstration de faisabilité et fondent une base solide pour la poursuite de la recherche sur les processus dynamiques liés à la génération de prédictions.

The goal of this thesis was to study predictive processes in the auditory domain, and to find the electrophysiological signature associated with those processes. We used electroencephalography to measure the brain electrical activity, as well as the event-related potentials technique (ERP), allowing us to measure brain activity of interest with a millisecond precision. The majority of existing studies that look at predictive processes indirectly, by measuring prediction error or prediction confirmation. Contrary to those studies, we developed novel paradigms that allowed us to generate contexts in which one or more specific auditory stimuli allow the generation of predictions. In a first study, we showed a tone allowing the prediction of other tones to be presented elicits larger N1 and P2 auditory ERP components at frontocentral electrodes. In a second study, we showed this modulation is driven by an increase in oscillatory activity in the theta frequency band, between 4 and 7 Hz. In the third study of this thesis, we were interested in ERP activity related to temporal predictions. By creating contextual rhythmic patterns, we were able to determine that a tone allowing identification of the currently heard pattern, that would allow prediction of when other tones are to be heard, generate and early positivity, even though the rhythmic pattern was task irrelevant. These studies are proof of concept and a solid basis for future research on the dynamics related to predictions in the brain.