Bases cérébrales de la perception auditive simple et complexe dans l’autisme

Abstract

La perception est décrite comme l’ensemble des processus permettant au cerveau de recueillir et de traiter l’information sensorielle. Un traitement perceptif atypique se retrouve souvent associé au phénotype autistique habituellement décrit en termes de déficits des habilités sociales et de communication ainsi que par des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les particularités perceptives des autistes se manifestent à différents niveaux de traitement de l’information; les autistes obtiennent des performances supérieures à celles des non autistes pour discriminer des stimuli simples, comme des sons purs, ou encore pour des tâches de plus haut niveau comme la détection de formes enchevêtrées dans une figure complexe. Spécifiquement pour le traitement perceptif de bas niveau, on rapporte une dissociation de performance en vision. En effet, les autistes obtiennent des performances supérieures pour discriminer les stimuli définis par la luminance et inférieures pour les stimuli définis par la texture en comparaison à des non autistes. Ce pattern dichotomique a mené à l’élaboration d’une hypothèse suggérant que l’étendue (ou complexité) du réseau de régions corticales impliquées dans le traitement des stimuli pourrait sous-tendre ces différences comportementales. En effet, les autistes obtiennent des performances supérieures pour traiter les stimuli visuels entièrement décodés au niveau d’une seule région corticale (simples) et inférieures pour les stimuli dont l’analyse requiert l’implication de plusieurs régions corticales (complexes). Un traitement perceptif atypique représente une caractéristique générale associée au phénotype autistique, avec de particularités rapportées tant dans la modalité visuelle qu’auditive. Étant donné les parallèles entre ces deux modalités sensorielles, cette thèse vise à vérifier si l’hypothèse proposée pour expliquer certaines particularités du traitement de l’information visuelle peut possiblement aussi caractériser le traitement de l’information auditive dans l’autisme. Le premier article (Chapitre 2) expose le niveau de performance des autistes, parfois supérieur, parfois inférieur à celui des non autistes lors du traitement de l’information auditive et suggère que la complexité du matériel auditif à traiter pourrait être en lien avec certaines des différences observées. Le deuxième article (Chapitre 3) présente une méta-analyse quantitative investiguant la représentation au niveau cortical de la complexité acoustique chez les non autistes. Ce travail confirme l’organisation fonctionnelle hiérarchique du cortex auditif et permet d’identifier, comme en vision, des stimuli auditifs pouvant être définis comme simples et complexes selon l’étendue du réseau de régions corticales requises pour les traiter. Le troisième article (Chapitre 4) vérifie l’extension des prédictions de l’hypothèse proposée en vision au traitement de l’information auditive. Spécifiquement, ce projet compare les activations cérébrales sous-tendant le traitement des sons simples et complexes chez des autistes et des non autistes. Tel qu’attendu, les autistes montrent un patron d’activité atypique en réponse aux stimuli complexes, c’est-à-dire ceux dont le traitement nécessitent l’implication de plusieurs régions corticales. En bref, l’ensemble des résultats suggèrent que les prédictions de l’hypothèse formulée en vision peuvent aussi s’appliquer en audition et possiblement expliquer certaines particularités du traitement de l’information auditive dans l’autisme. Ce travail met en lumière des différences fondamentales du traitement perceptif contribuant à une meilleure compréhension des mécanismes d’acquisition de l’information dans cette population.

Perception involves the processes allowing the brain to extract and understand sensory information. Atypical perceptual processing has been associated with the autistic phenotype usually described in terms of impairments in social and communication abilities, as well as restricted interests and repetitive behaviours. Perceptual atypicalities are reported across a range of tasks. For instance, superior performance in autistics compared to non autistics is observed for pure tone discrimination as well as for complex figure disembodying tasks. One particular study reported atypical low-level visual processing in autism. In this experiment, autistics displayed enhanced performance for identifying the orientation of luminance-defined gratings and inferior performance for texture-defined gratings in comparison to non autistics. This dichotomous pattern led to the formulation of a hypothesis suggesting an inverse relation between the level of performance and the extent (or complexity) of the cortical network required for processing the stimuli. Specifically, autistics would perform better than non autistics during processing visual stimuli involving one cortical region (luminance-defined or simple stimuli), while they would show decreased performance for processing stimuli involving a network of cortical region (texture-defined or complex stimuli). Atypical perceptual processing is described as a general feature associated with the autistic phenotype and is reported for both the visual and the auditory modalities. Considering the existing parallels between the two sensory modalities, the principal purpose of the presented doctoral dissertation it to verify whether the hypothesis proposed to explain atypical visual processing in autism could also apply to audition. The first article (Chapter 2) is an exhaustive literature review of studies on autistics’ auditory processing abilities. Taken together, the results suggest that the level of performance of autistics on auditory tasks could be related to the acoustic complexity of the stimuli. The second article (Chapter 3) uses quantitative meta-analysis to investigate how auditory complexity is represented at the cortical level in non autistics. This study confirms the hierarchical functional organization of the auditory cortex and allows defining simple and complex auditory stimuli based on the extent of the cortical network involved in their processing, as it was done in vision. The third article (Chapter 4) verifies if the predictions of the hypothesis proposed in vision could also apply in audition. Specifically, this study examines the cortical auditory response to simple and complex sounds in autistics and non autistics. As expected, autistics display atypical cortical activity in response to complex auditory material that is stimuli involving a network of multiple cortical regions to be processed. In sum, the studies in this dissertation indicate that the predictions of the hypothesis proposed in vision could extend to audition and possibly explain some of the atypical behaviours related to auditory processing in autism. This thesis demonstrates fundamentally different auditory cortical processing in autistics that could help define a general model of perceptual differences in autism which could represent a key factor in the understanding of information acquisition.