Inadequate and infrequent are not alike : ERPs to deviant prosodic patterns in spoken sentence comprehension

The current study on German investigates Event-Related brain Potentials (ERPs) for the perception of sentences with intonations which are infrequent (i.e. vocatives) or inadequate in daily conversation. These ERPs are compared to the processing correlates for sentences in which the syntax-to-prosody relations are congruent and used frequently during communication. Results show that perceiving an adequate but infrequent prosodic structure does not result in the same brain responses as encountering an inadequate prosodic pattern. While an early negative-going ERP followed by an N400 were observed for both the infrequent and the inadequate syntax-to-prosody association, only the inadequate intonation also elicits a P600.

Visual activity predicts auditory recovery from deafness after adult cochlear implantation.

Modern cochlear implantation technologies allow deaf patients to understand auditory speech; however, the implants deliver only a coarse auditory input and patients must use long-term adaptive processes to achieve coherent percepts. In adults with post-lingual deafness, the high progress of speech recovery is observed during the first year after cochlear implantation, but there is a large range of variability in the level of cochlear implant outcomes and the temporal evolution of recovery. It has been proposed that when profoundly deaf subjects receive a cochlear implant, the visual cross-modal reorganization of the brain is deleterious for auditory speech recovery. We tested this hypothesis in post-lingually deaf adults by analysing whether brain activity shortly after implantation correlated with the level of auditory recovery 6 months later. Based on brain activity induced by a speech-processing task, we found strong positive correlations in areas outside the auditory cortex. The highest positive correlations were found in the occipital cortex involved in visual processing, as well as in the posterior-temporal cortex known for audio-visual integration. The other area, which positively correlated with auditory speech recovery, was localized in the left inferior frontal area known for speech processing. Our results demonstrate that the visual modality's functional level is related to the proficiency level of auditory recovery. Based on the positive correlation of visual activity with auditory speech recovery, we suggest that visual modality may facilitate the perception of the word's auditory counterpart in communicative situations. The link demonstrated between visual activity and auditory speech perception indicates that visuoauditory synergy is crucial for cross-modal plasticity and fostering speech-comprehension recovery in adult cochlear-implanted deaf patients.

A temporal hierarchy for conspecific vocalization discrimination in humans.

The ability to discriminate conspecific vocalizations is observed across species and early during development. However, its neurophysiologic mechanism remains controversial, particularly regarding whether it involves specialized processes with dedicated neural machinery. We identified spatiotemporal brain mechanisms for conspecific vocalization discrimination in humans by applying electrical neuroimaging analyses to auditory evoked potentials (AEPs) in response to acoustically and psychophysically controlled nonverbal human and animal vocalizations as well as sounds of man-made objects. AEP strength modulations in the absence of topographic modulations are suggestive of statistically indistinguishable brain networks. First, responses were significantly stronger, but topographically indistinguishable to human versus animal vocalizations starting at 169-219 ms after stimulus onset and within regions of the right superior temporal sulcus and superior temporal gyrus. This effect correlated with another AEP strength modulation occurring at 291-357 ms that was localized within the left inferior prefrontal and precentral gyri. Temporally segregated and spatially distributed stages of vocalization discrimination are thus functionally coupled and demonstrate how conventional views of functional specialization must incorporate network dynamics. Second, vocalization discrimination is not subject to facilitated processing in time, but instead lags more general categorization by approximately 100 ms, indicative of hierarchical processing during object discrimination. Third, although differences between human and animal vocalizations persisted when analyses were performed at a single-object level or extended to include additional (man-made) sound categories, at no latency were responses to human vocalizations stronger than those to all other categories. Vocalization discrimination transpires at times synchronous with that of face discrimination but is not functionally specialized.

Llenguatge i decisions morals

'Què faries si l"única manera de salvar cinc persones d"una mort segura a causa d"un accident atzarós fos provocar expressament la mort d"una altra persona que no està en perill?" No és una pregunta fàcil, ni la resposta trivial. Prenem decisions constantment, sovint intranscendents-quina camisa em poso avui?-, però també moltes que tenen un cert component moral, que poden afectar altres persones.

Lexical Influences on Spoken Spondaic Word Recognition in Hearing-Impaired Patients.

Top-down contextual influences play a major part in speech understanding, especially in hearing-impaired patients with deteriorated auditory input. Those influences are most obvious in difficult listening situations, such as listening to sentences in noise but can also be observed at the word level under more favorable conditions, as in one of the most commonly used tasks in audiology, i.e., repeating isolated words in silence. This study aimed to explore the role of top-down contextual influences and their dependence on lexical factors and patient-specific factors using standard clinical linguistic material. Spondaic word perception was tested in 160 hearing-impaired patients aged 23-88 years with a four-frequency average pure-tone threshold ranging from 21 to 88 dB HL. Sixty spondaic words were randomly presented at a level adjusted to correspond to a speech perception score ranging between 40 and 70% of the performance intensity function obtained using monosyllabic words. Phoneme and whole-word recognition scores were used to calculate two context-influence indices (the j factor and the ratio of word scores to phonemic scores) and were correlated with linguistic factors, such as the phonological neighborhood density and several indices of word occurrence frequencies. Contextual influence was greater for spondaic words than in similar studies using monosyllabic words, with an overall j factor of 2.07 (SD = 0.5). For both indices, context use decreased with increasing hearing loss once the average hearing loss exceeded 55 dB HL. In right-handed patients, significantly greater context influence was observed for words presented in the right ears than for words presented in the left, especially in patients with many years of education. The correlations between raw word scores (and context influence indices) and word occurrence frequencies showed a significant age-dependent effect, with a stronger correlation between perception scores and word occurrence frequencies when the occurrence frequencies were based on the years corresponding to the patients' youth, showing a "historic" word frequency effect. This effect was still observed for patients with few years of formal education, but recent occurrence frequencies based on current word exposure had a stronger influence for those patients, especially for younger ones.

First- and second-language phonological representations in the mental lexicon

Performance-based studies on the psychological nature of linguistic competence can conceal significant differences in the brain processes that underlie native versus nonnative knowledge of language. Here we report results from the brain activity of very proficient early bilinguals making a lexical decision task that illustrates this point. Two groups of SpanishCatalan early bilinguals (Spanish-dominant and Catalan-dominant) were asked to decide whether a given form was a Catalan word or not. The nonwords were based on real words, with one vowel changed. In the experimental stimuli, the vowel change involved a Catalan-specific contrast that previous research had shown to be difficult for Spanish natives to perceive. In the control stimuli, the vowel switch involved contrasts common to Spanish and Catalan. The results indicated that the groups of bilinguals did not differ in their behavioral and event-related brain potential measurements for the control stimuli; both groups made very few errors and showed a larger N400 component for control nonwords than for control words. However, significant differences were observed for the experimental stimuli across groups: Specifically, Spanish-dominant bilinguals showed great difficulty in rejecting experimental nonwords. Indeed, these participants not only showed very high error rates for these stimuli, but also did not show an error-related negativity effect in their erroneous nonword decisions. However, both groups of bilinguals showed a larger correctrelated negativity when making correct decisions about the experimental nonwords. The results suggest that although some aspects of a second language system may show a remarkable lack of plasticity (like the acquisition of some foreign contrasts), first-language representations seem to be more dynamic in their capacity of adapting and incorporating new information. &

Morphological priming in Spanish verb forms: an ERP repetition priming study

The ERP repetition priming paradigm has been shown to be sensitive to the processing differences between regular and irregular verb forms in English and German. The purpose of the present study is to extend this research to a language with a different inflectional system, Spanish. The design (delayed visual repetition priming) was adopted from our previous study on English, and the specific linguistic phenomena we examined are priming relations between different kinds of stem (or root) forms. There were two experimental conditions: In the first condition, the prime and the target shared the same stem form, e.g., "ando-andar" [I walk-to walk], whereas in the second condition, the prime contained a marked (alternated) stem, e.g., "duermo-dormir" [I sleep-to sleep]. A reduced N400 was found for unmarked (nonalternated) stems in the primed condition, whereas marked stems showed no such effect. Moreover, control conditions demonstrated that the surface form properties (i.e., the different degree of phonetic and orthographic overlap between primes and targets) do not explain the observed priming difference. The ERP priming effect for verb forms with unmarked stems in Spanish is parallel to that found for regularly inflected verb forms in English and German. We argue that effective priming is possible because prime target pairs such as "ando-andar" access the same lexical entry for their stems. By contrast, verb forms with alternated stems (e.g., "duermo") constitute separate lexical entries, and are therefore less powerful primes for their corresponding base forms.

Mesure du développement de la capacité de discrimination auditive et visuelle chez des personnes malentendantes porteuses d’un implant cochléaire

L’implant cochléaire devient une ressource importante pour contrer la surdité alors qu’il a été démontré qu’une privation auditive précoce ou tardive affecte le développement des systèmes auditif et visuel. Le but des études présentées dans cette thèse est d’évaluer l’impact développemental d’une privation auditive sur les systèmes auditif et visuel. En premier lieu, l’étude du développement chez une population entendante a montré que les systèmes auditif et visuel se développent à des rythmes distincts et qu’ils atteignent leur maturité respective à des âges différents. Ces conclusions suggèrent que les mécanismes qui sous-tendent ces deux systèmes sont différents et que leur développement respectif est indépendant. Aussi, tel qu’observé par une mesure comportementale et électrophysiologique, la discrimination fréquentielle auditive chez les personnes porteuses d’un implant cochléaire est altérée et corrélée aux performances de perception de la parole. Ces deux études suggèrent que suite à une privation auditive, le traitement auditif diffère d’une personne malentendante à une autre, et que ces différences touchent les processus de bas-niveaux, tel que suggéré par la disparité présente dans les performances de discrimination fréquentielle. La dernière étude observe qu’une privation auditive affecte aussi le développement de la modalité visuelle, tel qu’indiqué par une diminution des capacités de discrimination visuelle observée chez des malentendants. Cette indication appuie l’hypothèse qu’un développement normal de chacun des sens est requis pour un développement optimal des autres sens. Globalement, les résultats présentés dans cette thèse suggèrent que les systèmes auditif et visuel se développent de façon distincte, mais demeurent toutefois interreliés. En effet, une privation auditive affecte non seulement le développement des habiletés auditives, mais aussi celui des habiletés visuelles, suggérant une interdépendance entre les deux systèmes.

Traitement vocal et vieillissement normal : apports comportementaux et neurofonctionnels

La voix est tout sauf un stimulus auditif ordinaire. Pour cause, elle prend son importance de manière très précoce chez l’Homme lorsque, dans l’environnement amniotique, le fœtus entend pour la toute première fois la voix de sa mère. C’est en quelque sorte par l’intermédiaire de cette voix que les premiers contacts avec le monde extérieur, mais également avec l’Autre, s’effectuent. Le statut particulier de la voix humaine perdure au fil du développement, devenant plus tard le principal médium véhiculant le langage oral, si significatif pour l’Homme. En parallèle, et de manière tout aussi adaptative, elle permet la transmission d’informations non langagières renseignant sur l’identité, l’état émotionnel mais également le statut social de chaque individu. C’est ainsi que simplement en entendant la voix d’une personne inconnue, il est généralement possible d’en extrapoler son âge, son genre, mais également d’avoir une idée assez précise de l’état émotionnel dans lequel elle se trouve. Les capacités permettant d’extraire de la voix les divers éléments informationnels qu’elle contient ne seraient toutefois pas stables au fil du temps. Ainsi, le vieillissement normal semble associé à des difficultés de traitement des informations vocales de nature langagière, mais également non langagière. De nombreuses études se sont intéressées au déclin des capacités de traitement du discours avec l’âge. Beaucoup moins de travaux ont cependant considéré les conséquences du vieillissement sur le domaine paralinguistique et, lorsque des travaux s’y sont attardés, c’est essentiellement la sphère affective qui a été investiguée. En raison de ce peu d’études, mais également de leur focus portant spécifiquement sur la sphère émotionnelle, il est extrêmement ardu de généraliser les résultats obtenus au traitement vocal général. La présente thèse s’est donc intéressée aux capacités de traitement de la voix dans le vieillissement normal. La première étude de cette thèse (Article 1) avait pour objectif d’évaluer l’impact du vieillissement normal sur les capacités comportementales de traitement paralinguistique vocal non émotionnel. Pour ce faire, une batterie informatisée composée de quatre tâches a été élaborée : la batterie d’évaluation de la perception vocale (Batterie EPV; tâches de catégorisation de genre, de discrimination de sources sonores, adaptative de discrimination et de mémorisation). Cette batterie permettait de comparer les performances d’adultes jeunes et âgés lors du traitement de stimuli vocaux et non vocaux, mais également lors du traitement de divers stimuli vocaux. Cette première étude met en évidence, pour trois des quatre tâches comportementales, des performances inférieures chez les adultes âgés et ce, malgré le contrôle statistique des contributions du déclin auditif et cognitif. Pour les aînés, le traitement de stimuli vocaux, en comparaison au traitement de stimuli non vocaux, n’était toutefois pas systématiquement inférieur à celui des jeunes adultes. Sans que les performances ne puissent être prédites par la mesure cognitive utilisée comme covariable (performances au MoCA), il appert que les demandes cognitives inhérentes aux tâches participent à ces différences intergroupes. Le second article de ce travail visait quant à lui à explorer à l’aide de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf), l’influence du vieillissement normal sur les réseaux neuronaux sous-tendant le traitement de l’information vocale, une telle investigation n’ayant jamais été effectuée auparavant. Pour ce faire, une tâche d’écoute passive (permettant le contraste de blocs de sons vocaux et non vocaux) ainsi qu’une tâche adaptative de discrimination ont été utilisées. La tâche adaptative, basée sur une type de protocole psycoacoustique « up-down », assurait l’obtention de niveau de performance équivalent entre les deux groupes, une condition nécessaire pour la comparaison de groupe au niveau neurofonctionnel. La comparaison des adultes jeunes et âgés n’a mis en évidence aucune disparité quant au recrutement des aires répondant préférentiellement à la voix : les aires vocales temporales (AVT). Ce résultat suggère que l’âge n’affecte pas la mobilisation des aires spécialisées dans le traitement de la voix. Néanmoins, à l’extérieur des AVT et chez les aînés, le sous recrutement d’une portion du cortex auditif a été observé, en parallèle au recrutement additionnel de régions pariétale, temporale et frontale (Article 2 – Étude 1). Lors de la réalisation d’une tâche adaptative de discrimination, contrairement à ce qui était attendu, les seuils de discrimination des deux groupes d’âges étaient comparables. Pour effectuer la tâche, les participants âgés ont cependant recruté un réseau neuronal plus étendu que celui des jeunes adultes, et pour les aînés, l’activation additionnelle de régions frontale et temporale sous-tendaient la réalisation de la tâche (Article 2 - Étude 2). Les données comportementales présentées dans cette thèse suggèrent que l’effet délétère que semble avoir le vieillissement normal sur les capacités de traitement paralinguistique vocal affectif est également retrouvé lors du traitement d’informations vocales émotionnellement neutres. En parallèle, la mise en place de phénomènes de plasticité cérébrale est objectivée. Ces derniers ne toucheraient cependant pas les réseaux spécialisés dans le traitement de la voix, qui seraient recrutés de manière comparable par les adultes jeunes et âgés. Néanmoins, la tâche d’écoute passive a mis en évidence la présence, chez les aînés, du recrutement sous-optimal d’une portion du cortex auditif (gyrus temporal transverse). En parallèle, et ce pour les deux tâches, des réseaux neuronaux surnuméraires étaient sollicitées par les adultes âgés, permettant potentiellement d’assurer, chez les ainés, le maintien de performances adéquates.

Elaboraci??n de una versi??n reducida de las listas de frases en espa??ol (vr-LFE) para evaluar la percepci??n del habla con ruido

Resumen basado en el de la publicaci??n

Perceptual aspects of a three-dimensional vowel space

This dissertation examines the auditory-perceptual theory of speech perception and the concept and validity of perceptual target zones for vowels.

Difference limens for first formant frequencies of synthesized vowels in hearing-impaired listeners

This paper studies auditory-vowel perception abilities of the hearing impaired. The study investigated the relationship among the difference limen for first formant frequencies of synthesized vowels in severe and profoundly hearing-impaired listeners, degree of hearing low, and general auditory speech perception.

Evaluation of the SPICE auditory training curriculum

This study evaluates the progress of children with cochlear implants on the Speech Perception Instructional Curriculum and Evaluation (SPICE) auditory training protocol.

Compensatory signal processing for profoundly hearing-impaired listeners: the transmission of fundamental frequency

This paper reviews a study to determine the usefulness of signal processing along with lipreading in improving speech perception of profoundly hearing impaired persons.

Dichotic identification of complex sounds

This paper is a study of speech perception and related variables to better understand the psychoacoustics of speech.