Soutenance de thèse de Eva Maria DITTINGER

L’entrainement musical intensif améliore la perception auditive, ainsi que l'attention auditive, la mémoire de travail et la mémoire verbale, les fonctions exécutives et l'intelligence générale. Les avantages liés à la formation musicale transfèrent également à différents niveaux du traitement linguistique. Cependant, l’impact de la formation musicale au niveau sémantique n’a jamais été étudié. Le but de ce travail est double : premièrement, déterminer si la formation musicale facilite l'apprentissage de nouveaux mots. Considérant que, dans notre monde interconnecté, de nouveaux mots doivent être acquis à tous les âges, nous avons cherché à comprendre comment les effets potentiels du transfert de la formation musicale à l'apprentissage des mots changent au long de la vie. Ayant démontré un impact positif, le deuxième but était de mieux comprendre l’origine de cet effet et de déterminer si les musiciens ont une meilleure mémoire à long terme pour les mots nouveaux que les non-musiciens. En lien avec notre premier but, les participants (enfants d’âge scolaire, adultes jeunes et plus âgés, avec ou sans formation musicale) ont effectué une série d’expériences : ils catégorisaient des nouveaux mots avec des phonèmes initiaux natifs ou non, ils apprenaient le sens des nouveaux mots grâce à des associations images-mots, et ils étaient testés pour l’apprentissage des mots et leur intégration dans les réseaux sémantiques. Les jeunes musiciens professionnels distinguent mieux les phonèmes non-natifs que les non-musiciens, avec des différences plus importantes dans l'activité cérébrale, suggérant qu’une perception auditive fine est une première étape importante pour un meilleur apprentissage des mots. De plus, comparés aux enfants « musiciens » et les jeunes adultes musiciens montrent un développement plus rapide de la composante N400 pendant la phase d'apprentissage, un meilleur niveau de performance et des N400s plus amples pour les mots inattendus que pour les mots attendus (effets N400) pendant la phase de test. En revanche, les résultats chez les adultes âgés n’étaient pas aussi clairs, suggérant que la formation musicale a un impact limité pour contrecarrer les effets délétères du vieillissement cognitif. Enfin, les jeunes musiciens montrent une augmentation de connectivité fonctionnelle dans les voies ventrales et dorsales au cours de l'apprentissage des mots, ce qui suggère que la formation musicale modifie l'architecture fonctionnelle des réseaux impliqués dans le traitement sémantique et l'intégration sensorimotrice. En lien avec notre deuxième but, nous avons modifié notre protocole expérimental afin de neutraliser la contribution de l'attention et de la perception auditives. Dans ces conditions, les non-musiciens sont aussi performants que les musiciens (jeunes adultes) lorsqu'ils sont testés immédiatement après avoir appris. Mais un mois plus tard, les musiciens ont une meilleure mémoire à long terme des mots nouveaux et des effets N400 plus amples que les participants de contrôle. Ces résultats révèlent, qu’ajoutée à une meilleure perception et attention auditives, l’amélioration de la mémoire à long terme chez les musiciens serait l’un des facteurs déterminant l’avantage du musicien dans l’apprentissage des nouveaux mots. Théoriquement, montrer des effets de transfert de la formation musicale vers le niveau sémantique et la mémoire à long-terme révèle l'importance des fonctions cognitives générales et remet en question les vues modulaires de l'organisation anatomo-fonctionnelle des fonctions cérébrales. Pris dans leur ensemble, ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives d’éducation en montrant qu’une formation musicale précoce peut faciliter l’apprentissage des langues étrangères. Ils offrent également de nouvelles possibilités de rééducation, par un parcours musical, aux personnes ayant des troubles du langage.

Intensive music training positively impacts auditory perception, as well as cognitive functions such as auditory attention, working and verbal memory, executive functions, and general intelligence. Music training-related advantages also transfer to several levels of language processing. However, whether music training influences the semantic level of speech processing has never been investigated. The aim of the present work was twofold: first, we evaluated whether music training facilitated the learning of novel words. Considering that, in our interconnected world, novel words need to be acquired at all ages, we aimed at understanding how potential transfer effects from music training to word learning changed throughout the lifespan. Having shown a positive impact of musicianship on word learning, the second goal was to better understand the origin of this effect and to determine whether musicians showed better long-term memory for newly learned words than non-musicians. Related to our first goal, participants (school-aged children, younger and older adults, with and without music training) performed a series of experiments: they categorized novel words with native or non-native initial phonemes, learned the meaning of these words through picture-word associations, and were tested for successful word learning (matching task) and meaning integration into semantic networks (semantic task). Young professional musicians discriminated native from non-native phonemes better than non-musicians with larger differences in brain activity, suggesting that fine auditory perception is an important first step for better word learning. Moreover, both musically-trained children and young adult musicians outperformed controls without music training, with faster developing N400 components during the learning phase and larger N400s to unexpected than to expected words (N400 effects) during the test phase. By contrast, the influence of music training in older adults was not as clear-cut, possibly showing a limited impact of music training in counteracting the deleterious effects of aging. Finally, for young adults, we also analyzed functional connectivity in the ventral and dorsal streams during word learning. Musicians showed increased left-hemispheric theta connectivity in both streams, suggesting that music training modified the functional architecture of the networks involved in semantic processing and in sensorimotor integration. Related to our second goal, we modified our original design to neutralize the contribution of auditory attention and perception. Under these conditions, non-musicians performed as well as musicians (young adults) when tested immediately after learning. When retested one month later, however, musicians showed better long-term memory for novel words and larger N400 effects than controls. These results reveal that, along with better auditory perception and attention, enhanced long-term memory in musicians is possibly one of the driving factors contributing to the musician’s advantage in word learning. Theoretically, demonstrating transfer effects from music training to semantic processing and long-term memory further reveal the importance of domain-general cognitive functions, and challenge modular views of the anatomo-functional organization of brain functions. Taken together, these results open new perspectives for education in showing that early music training can facilitate foreign language learning. They also offer new possibilities for the rehabilitation of people with language impairments through a musical route.