Étude de la corrélation entre la compréhension auditive du langage chez les adultes et la puissance des ondes alpha à l’état de repos

Contexte académique et enjeux de la recherche

Bien que les différences interindividuelles dans le traitement du langage chez les adultes aient été documentées, les bases neuronales de ces différences demeurent en grande partie inexploitées. Les recherches actuelles se concentrent principalement sur les effets des capacités cognitives générales et des facteurs démographiques sur la compréhension du langage, mais il y a peu d’études sur la manière dont l’activité cérébrale intrinsèque génère ces différences individuelles. Cet article vise à combler cette lacune en explorant la relation entre l’activité des ondes alpha à l’état de repos et la compréhension des phrases chez les adultes. Les oscillations des ondes alpha régulent l’excitabilité corticale, augmentant ainsi l’efficacité du traitement de l’information par le cerveau. Bien qu’il ait été prouvé que l’activité des ondes alpha à l’état de repos est liée aux performances cognitives, son association avec la compréhension auditive du langage reste à clarifier. Les auteurs de cette étude cherchent à explorer la relation entre l’activité des ondes alpha à l’état de repos et les variations individuelles dans la compréhension des phrases.

Sources littéraires et informations sur les auteurs

Cet article académique est rédigé par Jarrad A.G. Lum, Michael P. Barham et Aron T. Hill de l’unité des neurosciences cognitives de la faculté de psychologie de l’Université Deakin. L’article a été accepté le 12 février 2024 et publié en ligne le 21 mai 2024 dans la revue « Cortex ». L’article est publié par Elsevier sous la licence CC BY.

Sujets de l’étude et méthodes

L’étude implique 80 participants adultes en bonne santé (âge moyen de 25,8 ans, écart type de 7,2 ans), tous de langue maternelle anglaise. L’activité des ondes alpha à l’état de repos est enregistrée par électroencéphalogramme (EEG) pendant que les participants regardent des images neutres pendant trois minutes. Par la suite, les participants effectuent une tâche de compréhension du langage, écoutant et comprenant des phrases avec des relations sujet-objet grammaticalement simples et complexes. L’étude utilise la pupillométrie pour enregistrer en temps réel les exigences de traitement, une plus grande dilatation de la pupille indiquant une charge de traitement plus élevée.

L’étude comprend les étapes suivantes: 1) Enregistrement des ondes alpha à l’état de repos, 2) Tâche de compréhension des phrases, avec présentation des phrases via des haut-parleurs d’ordinateur, tout en enregistrant les changements de charge de traitement. La pupillométrie est utilisée pour surveiller en temps réel les variations de la charge de traitement, et l’EEG enregistre l’activité cérébrale. De plus, des logiciels et algorithmes spécifiques ont été conçus pour l’analyse des données.

Déroulement de l’expérience

Les participants commencent par une enregistrement de l’EEG à l’état de repos de 3 minutes, avec les électrodes placées selon le système international 10-10 et des données enregistrées à une fréquence d’échantillonnage de 2048 Hz. Ensuite, les participants effectuent 110 tâches de compréhension de phrases, écoutent des phrases et jugent si leur signification correspond à l’image affichée à l’écran. Pour réduire la prévisibilité des participants, l’expérience inclut des phrases de remplissage (filler sentences) sémantiquement cohérentes et incohérentes.

Pour le prétraitement des données de pupillométrie, les tailles des pupilles de l’œil gauche et de l’œil droit sont moyennées, et les données manquantes à chaque point temporel sont exclues des moyennes ultérieures. Les données de pupillométrie sont divisées en plusieurs segments temporels, comprenant des segments de base, avant la phrase relative, la phrase relative, après la phrase relative, et la réponse. Les données de ces segments sont successivement corrélées avec la puissance des ondes alpha à l’état de repos pour déterminer les différences individuelles dans la compréhension des phrases au cours des différentes périodes.

Traitement et analyse des données

Les données EEG sont prétraitées par échantillonnage, filtrage passe-bande et élimination des artéfacts. La méthode de Welch est utilisée pour convertir les données temporelles en domaine de fréquence, en calculant la puissance (mv^2). L’algorithme FOOOF est utilisé pour éliminer les signaux non périodiques et extraire les puissances des ondes alpha dans la plage de 8-13 Hz. Le prétraitement des données de pupillométrie inclut la correction de la ligne de base des dimensions pupillaires et le calcul des moyennes pour différents segments. Toutes les analyses statistiques sont réalisées avec le logiciel JASP, en utilisant le coefficient de corrélation de Spearman pour calculer les relations entre les données de pupillométrie et la puissance des ondes alpha à l’état de repos, en procédant à des corrections multiples (correction FDR).

Résultats de l’étude

Une analyse préliminaire montre que le taux de précision des phrases avec une relation objet-sujet est significativement plus bas que celui des phrases avec une relation sujet-objet, que le temps de réaction est plus long et que la dilatation de la pupille est significativement plus grande. Les résultats montrent qu’avec les phrases avec une relation sujet-objet, la puissance des ondes alpha à l’état de repos est significativement corrélée positivement avec la taille des pupilles après la phrase relative, principalement sur les électrodes au niveau de la région occipitale. Pour les phrases avec une relation objet-sujet, la puissance des ondes alpha à l’état de repos est corrélée positivement avec la taille des pupilles pendant et après la phrase relative.

Conclusions principales

L’étude montre que la puissance des ondes alpha à l’état de repos est étroitement liée aux différences individuelles dans la compréhension auditive du langage chez les adultes. Cette relation est particulièrement apparente lors du traitement des structures de phrases complexes. La puissance des ondes alpha à l’état de repos aide à comprendre comment l’architecture fonctionnelle intrinsèque du cerveau influence les différences individuelles dans le traitement du langage. Ces résultats posent les bases pour des études futures sur les capacités de traitement du langage chez les personnes ayant des troubles du langage.

Points forts de l’étude

L’étude révèle le rôle régulateur de la puissance des ondes alpha à l’état de repos dans la compréhension des phrases et fournit des preuves nouvelles montrant l’influence de l’architecture fonctionnelle intrinsèque du cerveau sur la compréhension du langage. En outre, l’étude combine la pupillométrie et les données EEG pour analyser en détail la relation entre la puissance des ondes alpha à l’état de repos et la charge de traitement en ligne des phrases.

Autres informations précieuses

L’étude inclut également une série d’analyses exploratoires pour déterminer l’étendue de l’influence de la puissance des ondes alpha à l’état de repos, explorant la relation avec d’autres bandes de fréquence (ondes thêta et bêta), le temps de réaction, le taux de précision et d’autres variables. Il a été constaté qu’il n’y a pas de corrélation significative entre la puissance des ondes alpha à l’état de repos et la taille de la pupille au repos, la latéralité des sujets et d’autres facteurs, ce qui renforce la fiabilité des résultats.

Contributions et valeurs de l’étude

Cette étude offre des informations précieuses sur la manière dont la puissance des ondes alpha à l’état de repos influence les différences individuelles dans la compréhension du langage. Cette recherche oriente également les études futures sur les populations ayant des troubles du langage, la puissance des ondes alpha à l’état de repos pouvant devenir un indicateur important des capacités de traitement du langage.

Avec une conception expérimentale soigneusement élaborée et des méthodes d’analyse des données rigoureuses, l’étude fournit des preuves complètes et détaillées de la relation entre l’architecture fonctionnelle cérébrale et la compréhension du langage. Les recherches futures pourront vérifier en outre l’applicabilité de la puissance des ondes alpha à l’état de repos à différentes populations et son potentiel de valeur clinique.