Early, low-level auditory-somatosensory multisensory interactions impact reaction time speed.

Several lines of research have documented early-latency non-linear response interactions between audition and touch in humans and non-human primates. That these effects have been obtained under anesthesia, passive stimulation, as well as speeded reaction time tasks would suggest that some multisensory effects are not directly influencing behavioral outcome. We investigated whether the initial non-linear neural response interactions have a direct bearing on the speed of reaction times. Electrical neuroimaging analyses were applied to event-related potentials in response to auditory, somatosensory, or simultaneous auditory-somatosensory multisensory stimulation that were in turn averaged according to trials leading to fast and slow reaction times (using a median split of individual subject data for each experimental condition). Responses to multisensory stimulus pairs were contrasted with each unisensory response as well as summed responses from the constituent unisensory conditions. Behavioral analyses indicated that neural response interactions were only implicated in the case of trials producing fast reaction times, as evidenced by facilitation in excess of probability summation. In agreement, supra-additive non-linear neural response interactions between multisensory and the sum of the constituent unisensory stimuli were evident over the 40-84 ms post-stimulus period only when reaction times were fast, whereas subsequent effects (86-128 ms) were observed independently of reaction time speed. Distributed source estimations further revealed that these earlier effects followed from supra-additive modulation of activity within posterior superior temporal cortices. These results indicate the behavioral relevance of early multisensory phenomena.

The role of auditory cortices in the retrieval of single-trial auditory-visual object memories.

Single-trial encounters with multisensory stimuli affect both memory performance and early-latency brain responses to visual stimuli. Whether and how auditory cortices support memory processes based on single-trial multisensory learning is unknown and may differ qualitatively and quantitatively from comparable processes within visual cortices due to purported differences in memory capacities across the senses. We recorded event-related potentials (ERPs) as healthy adults (n = 18) performed a continuous recognition task in the auditory modality, discriminating initial (new) from repeated (old) sounds of environmental objects. Initial presentations were either unisensory or multisensory; the latter entailed synchronous presentation of a semantically congruent or a meaningless image. Repeated presentations were exclusively auditory, thus differing only according to the context in which the sound was initially encountered. Discrimination abilities (indexed by d') were increased for repeated sounds that were initially encountered with a semantically congruent image versus sounds initially encountered with either a meaningless or no image. Analyses of ERPs within an electrical neuroimaging framework revealed that early stages of auditory processing of repeated sounds were affected by prior single-trial multisensory contexts. These effects followed from significantly reduced activity within a distributed network, including the right superior temporal cortex, suggesting an inverse relationship between brain activity and behavioural outcome on this task. The present findings demonstrate how auditory cortices contribute to long-term effects of multisensory experiences on auditory object discrimination. We propose a new framework for the efficacy of multisensory processes to impact both current multisensory stimulus processing and unisensory discrimination abilities later in time.

Brain dynamics of meal size selection in humans.

Although neuroimaging research has evidenced specific responses to visual food stimuli based on their nutritional quality (e.g., energy density, fat content), brain processes underlying portion size selection remain largely unexplored. We identified spatio-temporal brain dynamics in response to meal images varying in portion size during a task of ideal portion selection for prospective lunch intake and expected satiety. Brain responses to meal portions judged by the participants as 'too small', 'ideal' and 'too big' were measured by means of electro-encephalographic (EEG) recordings in 21 normal-weight women. During an early stage of meal viewing (105-145ms), data showed an incremental increase of the head-surface global electric field strength (quantified via global field power; GFP) as portion judgments ranged from 'too small' to 'too big'. Estimations of neural source activity revealed that brain regions underlying this effect were located in the insula, middle frontal gyrus and middle temporal gyrus, and are similar to those reported in previous studies investigating responses to changes in food nutritional content. In contrast, during a later stage (230-270ms), GFP was maximal for the 'ideal' relative to the 'non-ideal' portion sizes. Greater neural source activity to 'ideal' vs. 'non-ideal' portion sizes was observed in the inferior parietal lobule, superior temporal gyrus and mid-posterior cingulate gyrus. Collectively, our results provide evidence that several brain regions involved in attention and adaptive behavior track 'ideal' meal portion sizes as early as 230ms during visual encounter. That is, responses do not show an increase paralleling the amount of food viewed (and, in extension, the amount of reward), but are shaped by regulatory mechanisms.

From bird to sparrow: Learning-induced modulations in fine-grained semantic discrimination.

Recognition of environmental sounds is believed to proceed through discrimination steps from broad to more narrow categories. Very little is known about the neural processes that underlie fine-grained discrimination within narrow categories or about their plasticity in relation to newly acquired expertise. We investigated how the cortical representation of birdsongs is modulated by brief training to recognize individual species. During a 60-minute session, participants learned to recognize a set of birdsongs; they improved significantly their performance for trained (T) but not control species (C), which were counterbalanced across participants. Auditory evoked potentials (AEPs) were recorded during pre- and post-training sessions. Pre vs. post changes in AEPs were significantly different between T and C i) at 206-232ms post stimulus onset within a cluster on the anterior part of the left superior temporal gyrus; ii) at 246-291ms in the left middle frontal gyrus; and iii) 512-545ms in the left middle temporal gyrus as well as bilaterally in the cingulate cortex. All effects were driven by weaker activity for T than C species. Thus, expertise in discriminating T species modulated early stages of semantic processing, during and immediately after the time window that sustains the discrimination between human vs. animal vocalizations. Moreover, the training-induced plasticity is reflected by the sharpening of a left lateralized semantic network, including the anterior part of the temporal convexity and the frontal cortex. Training to identify birdsongs influenced, however, also the processing of C species, but at a much later stage. Correct discrimination of untrained sounds seems to require an additional step which results from lower-level features analysis such as apperception. We therefore suggest that the access to objects within an auditory semantic category is different and depends on subject's level of expertise. More specifically, correct intra-categorical auditory discrimination for untrained items follows the temporal hierarchy and transpires in a late stage of semantic processing. On the other hand, correct categorization of individually trained stimuli occurs earlier, during a period contemporaneous with human vs. animal vocalization discrimination, and involves a parallel semantic pathway requiring expertise.

Intrahemispheric cortico-cortical connections of the human auditory cortex.

The human auditory cortex comprises the supratemporal plane and large parts of the temporal and parietal convexities. We have investigated the relevant intrahemispheric cortico-cortical connections using in vivo DSI tractography combined with landmark-based registration, automatic cortical parcellation and whole-brain structural connection matrices in 20 right-handed male subjects. On the supratemporal plane, the pattern of connectivity was related to the architectonically defined early-stage auditory areas. It revealed a three-tier architecture characterized by a cascade of connections from the primary auditory cortex to six adjacent non-primary areas and from there to the superior temporal gyrus. Graph theory-driven analysis confirmed the cascade-like connectivity pattern and demonstrated a strong degree of segregation and hierarchy within early-stage auditory areas. Putative higher-order areas on the temporal and parietal convexities had more widely spread local connectivity and long-range connections with the prefrontal cortex; analysis of optimal community structure revealed five distinct modules in each hemisphere. The pattern of temporo-parieto-frontal connectivity was partially asymmetrical. In conclusion, the human early-stage auditory cortical connectivity, as revealed by in vivo DSI tractography, has strong similarities with that of non-human primates. The modular architecture and hemispheric asymmetry in higher-order regions is compatible with segregated processing streams and lateralization of cognitive functions.

Electrostimulation mapping of comprehension of auditory and visual words.

In order to spare functional areas during the removal of brain tumours, electrical stimulation mapping was used in 90 patients (77 in the left hemisphere and 13 in the right; 2754 cortical sites tested). Language functions were studied with a special focus on comprehension of auditory and visual words and the semantic system. In addition to naming, patients were asked to perform pointing tasks from auditory and visual stimuli (using sets of 4 different images controlled for familiarity), and also auditory object (sound recognition) and Token test tasks. Ninety-two auditory comprehension interference sites were observed. We found that the process of auditory comprehension involved a few, fine-grained, sub-centimetre cortical territories. Early stages of speech comprehension seem to relate to two posterior regions in the left superior temporal gyrus. Downstream lexical-semantic speech processing and sound analysis involved 2 pathways, along the anterior part of the left superior temporal gyrus, and posteriorly around the supramarginal and middle temporal gyri. Electrostimulation experimentally dissociated perceptual consciousness attached to speech comprehension. The initial word discrimination process can be considered as an "automatic" stage, the attention feedback not being impaired by stimulation as would be the case at the lexical-semantic stage. Multimodal organization of the superior temporal gyrus was also detected since some neurones could be involved in comprehension of visual material and naming. These findings demonstrate a fine graded, sub-centimetre, cortical representation of speech comprehension processing mainly in the left superior temporal gyrus and are in line with those described in dual stream models of language comprehension processing.

Patterns of cerebral activation during lexical and phonological reading in Portuguese

According to the concepts of cognitive neuropsychology, there are two principal routes of reading processing: a lexical route, in which global reading of words occurs and a phonological route, responsible for the conversion of the graphemes into their respective phonemes. In the present study, functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used to investigate the patterns of cerebral activation in lexical and phonological reading by 13 healthy women with a formal educational level greater than 11 years. Participants were submitted to a silent reading task containing three types of stimuli: real words (irregular and foreign words), nonwords and illegitimate graphic stimuli. An increased number of activated voxels were identified by fMRI in the word reading (lexical processing) than in the nonword reading (phonological processing) task. In word reading, activation was greater than for nonwords in the following areas: superior, middle and inferior frontal gyri, and bilateral superior temporal gyrus, right cerebellum and the left precentral gyrus, as indicated by fMRI. In the reading of nonwords, the activation was predominant in the right cerebellum and in the left superior temporal gyrus. The results of the present study suggest the existence of differences in the patterns of cerebral activation during lexical and phonological reading, with greater involvement of the right hemisphere in reading words than nonwords.

Réorganisation fonctionnelle et structurale des cortex auditifs, visuels et associatifs chez les sourds profonds congénitaux ou prélinguaux

En raison de l’utilisation d’un mode de communication totalement différent de celui des entendants, le langage des signes, et de l’absence quasi-totale d’afférences en provenance du système auditif, il y a de fortes chances que d’importantes modifications fonctionnelles et structurales s’effectuent dans le cerveau des individus sourds profonds. Les études antérieures suggèrent que cette réorganisation risque d’avoir des répercussions plus importantes sur les structures corticales situées le long de la voie visuelle dorsale qu’à l’intérieur de celles situées à l’intérieur de la voie ventrale. L’hypothèse proposée par Ungerleider et Mishkin (1982) quant à la présence de deux voies visuelles dans les régions occipitales, même si elle demeure largement acceptée dans la communauté scientifique, s’en trouve aussi relativement contestée. Une voie se projetant du cortex strié vers les régions pariétales postérieures, est impliquée dans la vision spatiale, et l’autre se projetant vers les régions du cortex temporal inférieur, est responsable de la reconnaissance de la forme. Goodale et Milner (1992) ont par la suite proposé que la voie dorsale, en plus de son implication dans le traitement de l’information visuo-spatiale, joue un rôle dans les ajustements sensori-moteurs nécessaires afin de guider les actions. Dans ce contexte, il est tout à fait plausible de considérer qu’un groupe de personne utilisant un langage sensori-moteur comme le langage des signes dans la vie de tous les jours, s’expose à une réorganisation cérébrale ciblant effectivement la voie dorsale. L’objectif de la première étude est d’explorer ces deux voies visuelles et plus particulièrement, la voie dorsale, chez des individus entendants par l’utilisation de deux stimuli de mouvement dont les caractéristiques physiques sont très similaires, mais qui évoquent un traitement relativement différent dans les régions corticales visuelles. Pour ce faire, un stimulus de forme définie par le mouvement et un stimulus de mouvement global ont été utilisés. Nos résultats indiquent que les voies dorsale et ventrale procèdent au traitement d’une forme définie par le mouvement, tandis que seule la voie dorsale est activée lors d’une tâche de mouvement global dont les caractéristiques psychophysiques sont relativement semblables. Nous avons utilisé, subséquemment, ces mêmes stimulations activant les voies dorsales et ventrales afin de vérifier quels pourraient être les différences fonctionnelles dans les régions visuelles et auditives chez des individus sourds profonds. Plusieurs études présentent la réorganisation corticale dans les régions visuelles et auditives en réponse à l’absence d’une modalité sensorielle. Cependant, l’implication spécifique des voies visuelles dorsale et ventrale demeure peu étudiée à ce jour, malgré plusieurs résultats proposant une implication plus importante de la voie dorsale dans la réorganisation visuelle chez les sourds. Suite à l’utilisation de l’imagerie cérébrale fonctionnelle pour investiguer ces questions, nos résultats ont été à l’encontre de cette hypothèse suggérant une réorganisation ciblant particulièrement la voie dorsale. Nos résultats indiquent plutôt une réorganisation non-spécifique au type de stimulation utilisé. En effet, le gyrus temporal supérieur est activé chez les sourds suite à la présentation de toutes nos stimulations visuelles, peu importe leur degré de complexité. Le groupe de participants sourds montre aussi une activation du cortex associatif postérieur, possiblement recruté pour traiter l’information visuelle en raison de l’absence de compétition en provenance des régions temporales auditives. Ces résultats ajoutent aux données déjà recueillies sur les modifications fonctionnelles qui peuvent survenir dans tout le cerveau des personnes sourdes, cependant les corrélats anatomiques de la surdité demeurent méconnus chez cette population. Une troisième étude se propose donc d’examiner les modifications structurales pouvant survenir dans le cerveau des personnes sourdes profondes congénitales ou prélinguales. Nos résultats montrent que plusieurs régions cérébrales semblent être différentes entre le groupe de participants sourds et celui des entendants. Nos analyses ont montré des augmentations de volume, allant jusqu’à 20%, dans les lobes frontaux, incluant l’aire de Broca et d’autres régions adjacentes impliqués dans le contrôle moteur et la production du langage. Les lobes temporaux semblent aussi présenter des différences morphométriques même si ces dernières ne sont pas significatives. Enfin, des différences de volume sont également recensées dans les parties du corps calleux contenant les axones permettant la communication entre les régions temporales et occipitales des deux hémisphères.

Investigation des circuits neuronaux de la lecture à l’aide de la spectroscopie près du spectre de l’infrarouge

Pour la plupart des gens, la lecture est une activité automatique, inhérente à leur vie quotidienne et ne demandant que peu d’effort. Chez les individus souffrant d’épilepsie réflexe à la lecture, le simple fait de lire déclenche des crises épileptiques et les personnes doivent alors renoncer à la lecture. Les facteurs responsables du déclenchement de l’activité épileptique dans l’épilepsie réflexe à la lecture demeurent encore mal définis. Certains auteurs suggèrent que le nombre ainsi que la localisation des pointes épileptiques seraient en lien avec la voie de lecture impliquée. Des études en imagerie cérébrale, menées auprès de populations sans trouble neurologique, ont dévoilé que la lecture active un réseau étendu incluant les cortex frontaux, temporo-pariétaux et occipito-temporaux bilatéralement avec des différences dans les patrons d’activation pour les voies de lecture lexicale et phonologique. La majorité des études ont eu recours à des tâches de lecture silencieuse qui ne permettent pas d'évaluer la performance des participants. Dans la première étude de cette thèse, qui porte sur une étude de cas d'un patient avec épilepsie réflexe à la lecture, nous avons déterminé les tâches langagières et les caractéristiques des stimuli qui influencent l'activité épileptique. Les résultats ont confirmé que la lecture était la principale tâche responsable du déclenchement de l’activité épileptique chez ce patient. En particulier, la fréquence des pointes épileptiques était significativement plus élevée lorsque le patient avait recours au processus de conversion grapho-phonémique. Les enregistrements électroencéphalographiques (EEG) ont révélé que les pointes épileptiques étaient localisées dans le gyrus précentral gauche, indépendamment de la voie de lecture. La seconde étude avait comme objectif de valider un protocole de lecture à voix haute ayant recours à la spectroscopie près du spectre de l’infrarouge (SPIR) pour investiguer les circuits neuronaux qui sous-tendent la lecture chez les normo-lecteurs. Douze participants neurologiquement sains ont lu à voix haute des mots irréguliers et des non-mots lors d’enregistrements en SPIR. Les résultats ont montré que la lecture des deux types de stimuli impliquait des régions cérébrales bilatérales communes incluant le gyrus frontal inférieur, le gyrus prémoteur et moteur, le cortex somatosensoriel associatif, le gyrus temporal moyen et supérieur, le gyrus supramarginal, le gyrus angulaire et le cortex visuel. Les concentrations totales d’hémoglobine (HbT) dans les gyri frontaux inférieurs bilatéraux étaient plus élevées dans la lecture des non-mots que dans celle des mots irréguliers. Ce résultat suggère que le gyrus frontal inférieur joue un rôle dans la conversion grapho-phonémique, qui caractérise la voie de lecture phonologique. Cette étude a confirmé le potentiel de la SPIR pour l’investigation des corrélats neuronaux des deux voies de lecture. Une des retombées importantes de cette thèse consiste en l’utilisation du protocole de lecture en SPIR pour investiguer les troubles de la lecture. Ces investigations pourraient aider à mieux établir les liens entre le fonctionnement cérébral et la lecture dans les dyslexies développementales et acquises.

Oxygénation des lits capillaires à la papille optique des patients sains et glaucomateux

Le glaucome représente la première cause de cécité irréversible à l’échelle mondiale. C’est une maladie neuro-dégénérative caractérisée traditionnellement par une pression intraoculaire (PIO) élevée, un dommage du nerf optique et un défaut du champ visuel correspondant. En fait, la PIO élevée constitue le facteur de risque central associé au développement du glaucome. Cependant, en dépit d’un contrôle adéquat de la PIO, la maladie continue à progresser chez certains patients. Cela montre qu’il existe d’autres facteurs impliqués dans la pathogenèse du glaucome. Des études récentes indiquent qu’un dérèglement de l’oxygène est associé à son développement. En utilisant une nouvelle technologie multi-spectrale capable de mesurer la saturation en oxygène (SaO2) dans les structures capillaires de la rétine, cette étude tentera de déterminer si un état d’oxygénation anormal pourrait se retrouver à la papille optique des patients souffrant de glaucome. Une meilleure compréhension du rôle de l’oxygène pourrait aider à améliorer le pronostic du glaucome. Les résultats de l’étude indiquent que le facteur de position (supérieure, temporale et inférieure de la papille optique) n’a aucun effet sur la mesure SaO2 ainsi que sa variabilité chez les patients normaux. La comparaison de la SaO2 entre les sujets normaux et glaucomateux ne montre pas de différence statistiquement significative. En conclusion, la SaO2 «normale» mesurée dans les yeux glaucomateux n'exclut pas nécessairement que l'hypoxie ne soit pas impliquée dans la pathogenèse. Au moment de l’étude, la PIO était bien contrôlée par des médicaments topiques, ce qui pourrait influencer l’oxygénation à la papille optique.

L'épilepsie bénigne à pointes centrotemporales : investigation cognitive et études en imagerie fonctionnelle et structurelle.

L’épilepsie bénigne à pointes centrotemporales (EPCT) est la forme la plus fréquente des épilepsies idiopathiques chez l’enfant (Fastenau et al., 2009). Le pronostic de ces patients est bon, notamment en raison de la rémission spontanée de cette épilepsie à l’adolescence; toutefois plusieurs études suggèrent la présence de troubles cognitifs et de spécificités neuroanatomiques. Il n’existe pas actuellement de consensus sur les liens entre leurs troubles cognitifs et leurs particularités neuroanatomiques et neurofonctionnelles. Dans cette thèse, notre but est de préciser le profil des enfants ayant une épilepsie bénigne à pointes centro-temporales, en investiguant les caractéristiques des patients à plusieurs niveaux: cognitif, fonctionnel, structurel. La thèse est composée de quatre articles, dont deux articles empiriques. Notre premier article a pour objectif de recenser les difficultés cognitives et affectives rapportées par les études s’intéressant aux caractéristiques des enfants ayant une épilepsie bénigne. Bien qu’une certaine variabilité soit retrouvée dans la littérature, cette revue démontre qu’une histoire d’épilepsie, même bénigne, peut être un facteur de risque pour le développement cognitif et socio-affectif des enfants. Notre revue de littérature a indiqué des troubles particuliers du langage chez ces enfants, mais aucune étude n’avait auparavant investigué spécifiquement la compréhension de lecture chez les enfants ayant une EPCT, une compétence essentielle dans le cheminement scolaire des enfants. Ainsi, nous avons développé une tâche novatrice de compréhension de lecture de phrases en imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf), adaptée à la population pédiatrique. Dans notre second article, nous avons validé cette tâche auprès d’enfants sains et nous avons mis en évidence une mobilisation des régions cérébrales généralement engagées dans des tâches langagières chez l’enfant sain, y compris les régions impliquées dans le traitement sémantique (Berl et al., 2010; Blumenfeld, Booth et Burman, 2006). Le troisième article de cette thèse rapporte notre investigation du réseau cérébral activé durant cette nouvelle tâche de compréhension de lecture de phrases en IRMf chez les enfants ayant une EPCT. Nos résultats suggèrent que ces derniers ont recours à l’activation d’un réseau cérébral plus large, présentant des similarités avec celui retrouvé chez les enfants dyslexiques. Par ailleurs, l’activation du striatum gauche, structure généralement associée à la réalisation de processus cognitifs complexes est uniquement retrouvée chez les enfants épileptiques. Étant donné que les enfants ayant une EPCT obtiennent des performances à la tâche d’IRMf équivalentes à celles des enfants sains, il est possible d’émettre l’hypothèse que ces différences d’activations cérébrales soient adaptatives. L’étude des relations entre les résultats neuropsychologiques, la performance à la tâche et les activations cérébrales a mis en évidence des prédicteurs différents entre les deux groupes d’enfants, suggérant qu’ils ne s’appuient pas exactement sur les mêmes processus cognitifs pour réussir la tâche. De plus, nous avons réalisé un travail d’intégration des diverses méthodologies utilisées dans les études en imagerie pondérée en diffusion chez l’enfant épileptique, ce qui constitue le quatrième article de cette thèse. Nous rapportons les diverses applications de cette méthode dans la caractérisation des anomalies structurelles subtiles de la matière blanche chez les enfants épileptiques en général. Les différentes méthodologies employées, les enjeux, et les biais potentiels relatifs aux traitements des données de diffusion y sont discutés. Enfin, pour mieux comprendre l’origine et les marqueurs de cette épilepsie, nous avons étudié les spécificités structurelles des cerveaux des enfants ayant une EPCT à l’aide d’analyses sur les données d’imagerie par résonnance magnétique. Aucune différence n’a été mise en évidence au niveau de la matière grise entre les cerveaux d’enfants sains et ceux ayant une EPCT. À l’inverse, nous rapportons des différences subtiles au niveau de la matière blanche dans notre population d’enfants épileptiques, avec une diminution de l’anisotropie fractionnelle (FA) au niveau temporal inférieur/moyen de l’hémisphère gauche, ainsi que dans l’hémisphère droit dans les régions frontales moyennes et occipitales inférieures. Ces résultats suggèrent la présence d’altérations de la matière blanche subtiles et diffuses dans le cerveau des enfants ayant une EPCT et concordent avec ceux d’autres études récentes (Ciumas et al., 2014).

Organizational effects of fetal testosterone on human corpus callosum size and asymmetry

Previous theory and research in animals has identified the critical role that fetal testosterone (FT) plays in organizing sexually dimorphic brain development. However, to date there are no studies in humans directly testing the organizational effects of FT on structural brain development. In the current study we investigated the effects of FT on corpus callosum size and asymmetry. High-resolution structural magnetic resonance images (MRI) of the brain were obtained on 28 8-11-year-old boys whose exposure to FT had been previously measured in utero via amniocentesis conducted during the second trimester. Although there was no relationship between FT and midsaggital corpus callosum size, increasing FT was significantly related to increasing rightward asymmetry (e.g., Right>Left) of a posterior subsection of the callosum, the isthmus, that projects mainly to parietal and superior temporal areas. This potential organizational effect of FT on rightward callosal asymmetry may be working through enhancing the neuroprotective effects of FT and result in an asymmetric distribution of callosal axons. We suggest that this possible organizational effect of FT on callosal asymmetry may also play a role in shaping sexual dimorphism in functional and structural brain development, cognition, and behavior.

Neural response to emotional prosody in schizophrenia and in bipolar affective disorder

Background Evidence suggests a reversal of the normal left-lateralised response to speech in schizophrenia. Aims To test the brain's response to emotional prosody in schizophrenia and bipolar disorder. Method BOLD contrast functional magnetic resonance imaging of subjects while they passively listened or attended to sentences that differed in emotional prosody Results Patients with schizophrenia exhibited normal right-lateralisation of the passive response to 'pure' emotional prosody and relative left-lateralisation of the response to unfiltered emotional prosody When attending to emotional prosody, patients with schizophrenia activated the left insula more than healthy controls. When listening passively, patients with bipolar disorder demonstrated less activation of the bilateral superior temporal gyri in response to pure emotional prosody, and greater activation of the left superior temporal gyrus in response to unfiltered emotional prosody In both passive experiments, the patient groups activated different lateral temporal lobe regions. Conclusions Patients with schizophrenia and bipolar disorder may display some left-lateralisation of the normal right-lateralised temporal lobe response to emotional prosody. Declaration of interest R.M. received a studentship from Neuraxis,, and funding from the Neuroscience and Psychiatry Unit, University of Manchester.

From dichotic listening to the irrelevant sound effect: a behavioural and neuroimaging analysis of the processing of unattended speech

The assumption that ignoring irrelevant sound in a serial recall situation is identical to ignoring a non-target channel in dichotic listening is challenged. Dichotic listening is open to moderating effects of working memory capacity (Conway et al., 2001) whereas irrelevant sound effects (ISE) are not (Beaman, 2004). A right ear processing bias is apparent in dichotic listening, whereas the bias is to the left ear in the ISE (Hadlington et al., 2004). Positron emission tomography (PET) imaging data (Scott et al., 2004, submitted) show bilateral activation of the superior temporal gyrus (STG) in the presence of intelligible, but ignored, background speech and right hemisphere activation of the STG in the presence of unintelligible background speech. It is suggested that the right STG may be involved in the ISE and a particularly strong left ear effect might occur because of the contralateral connections in audition. It is further suggested that left STG activity is associated with dichotic listening effects and may be influenced by working memory span capacity. The relationship of this functional and neuroanatomical model to known neural correlates of working memory is considered.

Age-related changes in the functional neuroanatomy of overt speech production

Alterations of existing neural networks during healthy aging, resulting in behavioral deficits and changes in brain activity, have been described for cognitive, motor, and sensory functions. To investigate age-related changes in the neural circuitry underlying overt non-lexical speech production, functional MRI was performed in 14 healthy younger (21–32 years) and 14 healthy older individuals (62–84 years). The experimental task involved the acoustically cued overt production of the vowel /a/ and the polysyllabic utterance /pataka/. In younger and older individuals, overt speech production was associated with the activation of a widespread articulo-phonological network, including the primary motor cortex, the supplementary motor area, the cingulate motor areas, and the posterior superior temporal cortex, similar in the /a/ and /pataka/ condition. An analysis of variance with the factors age and condition revealed a significant main effect of age. Irrespective of the experimental condition, significantly greater activation was found in the bilateral posterior superior temporal cortex, the posterior temporal plane, and the transverse temporal gyri in younger compared to older individuals. Significantly greater activation was found in the bilateral middle temporal gyri, medial frontal gyri, middle frontal gyri, and inferior frontal gyri in older vs. younger individuals. The analysis of variance did not reveal a significant main effect of condition and no significant interaction of age and condition. These results suggest a complex reorganization of neural networks dedicated to the production of speech during healthy aging.