Laboratoire de Psychologie et NeuroCognition

Sujet de thèse : Caractérisation de la compréhension du langage : implication des informations sémantiques et syntaxiques en relation avec les mécanismes de contrôle cognitif

Directrice de thèse : Marcela Perrone-Bertolotti

La compréhension du langage, bien qu’étant omniprésente au quotidien, est un processus cognitif complexe dont les mécanismes et les réseaux corticaux sous-jacents sont encore peu compris. Lors de la compréhension, différents processus cognitifs semblent entrer en jeu. Il est notamment proposé que les performances de compréhension soient modulées non seulement par le type d’information linguistique traitée mais également par des mécanismes domaine-généraux. L’objectif de cette thèse était d’une part d’évaluer les interactions entre la compréhension du langage oral et le contrôle cognitif, et d’autre part de caractériser le traitement des informations sémantiques et syntaxiques dans la compréhension et dans les interactions précédemment décrites. Nous avons pour cela mené plusieurs études avec des mesures comportementales (Etude 1-4) et en électroencéphalographie intracrânienne -SEEG- (Etude 5-7). Dans ces études, nous avons mis au point différents paradigmes expérimentaux permettant d’évaluer la relation entre les processus de compréhension du langage et ceux de contrôle cognitif de manière causale et corrélationnelle. Nous avons proposé des manipulations linguistiques en lien avec les informations lexico-sémantiques et syntaxiques. Nos études montrent que dans des situations d’ambiguïté linguistique les processus de contrôle cognitif sont impliqués et permettent de meilleures performances. De plus, d’après nos résultats les liens entre la compréhension du langage oral et le contrôle cognitif semblent être bidirectionnelle. Nos études en sEEG se sont centrées tout d’abord sur la caractérisation du rôle fonctionnel des différentes bandes de fréquence (alpha, beta, low-gamma et high-gamma) lors du traitement de l’information sémantique et syntaxique. Ces études montrent que le réseau canonique du langage présente un pattern d’activité majoritairement marqué par une absence de spécificité fonctionnelle à travers les quatre bandes de fréquences explorées. Au niveau temporal deux sous-réseaux semblent émerger en termes de patterns d’activité spectrale avec un traitement sémantique soutenu par l’activité de hautes fréquences tandis que le traitement syntaxique semble être soutenu par un traitement de basses fréquences. De plus, les résultats montrent qu’une même région peut présenter une dissociation fonctionnelle en lien avec la fréquence évaluée. Finalement, nous avons évalué l’effet de ce type de dissociation fonctionnelle en lien avec les processus de contrôle cognitif (control attentionnel). Cette dernière étude, en cours, semble montrer des modulations attentionnelles au sein des voies ventrale et dorsale en fonction de la spécialisation linguistique du réseau évalué. L’ensemble de ces travaux de thèse apportent des arguments quant à l’existence de liens entre les processus de compréhension du langage oral et ceux de contrôle cognitif. Ces résultats ouvrent des perspectives au niveau appliqué et notamment dans la proposition de méthodes interventionnelles par l’entraiment du contrôle cognitif lors de troubles de la compréhension.

PhD thesis : Language comprehension characterization : semantic and syntactic information implication in relation with cognitive control mechanisms

Supervisor : Marcela Perrone-Bertolotti

Language comprehension, although ubiquitous in everyday life, is a complex cognitive process whose mechanisms and underlying cortical networks are still poorly understood. During comprehension different cognitive processes seem to come into play. In particular, it is proposed that comprehension performance is not only modulated by the type of linguistic information processed but also by domain-general mechanisms. The aim of this thesis was to evaluate the interactions between oral language comprehension and cognitive control, and to characterize the processing of semantic and syntactic information during comprehension and in the interactions previously described. To this end, we conducted several studies with behavioral measures (Studies 1-4) and intracranial electroencephalography –sEEG– (Studies 5-7). In these studies, we developed different experimental paradigms to assess the relationship between language comprehension and cognitive control processes in a causal and correlational manner. We have proposed linguistic manipulations related to lexico-semantic and syntactic information. Our studies show that in situations of linguistic ambiguity, cognitive control processes are involved and allow better performances. Moreover, according to our results the links between oral language comprehension and cognitive control seem to be bidirectional. Our sEEG studies first focused on characterizing the functional role of the different frequency bands (Alpha, Beta, Low-gamma and High-gamma) during semantic and syntactic processing. These studies show that the canonical language network presents an activity pattern that is mostly marked by a lack of functional specificity across the four frequency bands explored. At the temporal level two subnetworks seem to emerge in terms of spectral activity patterns with semantic processing supported by high frequency activity while syntactic processing seems to be supported by lower frequency activities. Furthermore, the results show that the same region can show functional dissociation in relation to the frequency evaluated. Finally, we evaluated the effect of this type of functional dissociation in relation to cognitive control processes (attentional control). This last (in progress) study, seems to show attentional modulations within the ventral and dorsal pathways according to the linguistic specialization of the evaluated network. All of these studies provide evidence for the existence of links between the oral language comprehension and cognitive control processes. These results open applied perspectives in line with the possibility to improve performance in one domain by training another one.

OSF : www.osf.io/rkf3a