Le rôle du réseau occipito-temporal dans la lecture rapide - Une étude basée sur l’IRMf

Contexte

La lecture est le moyen cognitif le plus efficace pour acquérir de nouvelles connaissances. Bien que la plupart des adultes anglophones lisent en moyenne entre 200 et 400 mots par minute (w/min), beaucoup aspirent à améliorer leur vitesse de lecture pour acquérir de nouvelles connaissances plus rapidement et efficacement. Certains passionnés de lecture rapide affirment pouvoir lire des phrases en anglais à une vitesse de 30 000 à 40 000 mots par minute. Pour augmenter la vitesse de lecture, diverses stratégies peuvent être employées, comme la suppression des habitudes de prononciation, la concentration sur les mots-clés ou les concepts pendant la lecture, l’évitement de la relecture des phrases et l’élargissement du champ visuel par l’entraînement.

Ces stratégies ont suscité des recherches sur l’activité cérébrale pendant le processus de lecture. Des études antérieures ont montré que la lecture implique plusieurs régions cérébrales complexes liées au traitement du langage. En particulier, les régions situées dans le cortex visuel et le lobe temporal sont considérées comme jouant un rôle clé dans le traitement du langage et la régulation de la vitesse de lecture. Cependant, la lecture rapide n’est pas seulement un processus séquentiel simple, mais implique également des interactions dynamiques entre plusieurs régions cérébrales. Néanmoins, les premières études sur ces interactions étaient limitées, c’est pourquoi cette recherche explore le rôle du réseau occipito-temporal dans la lecture rapide en utilisant l’IRMf et des méthodes avancées d’analyse des données.

Informations sur l’article

Cet article a été rédigé par Dexin Sun, Zhilin Zhang, Naoya Oishi, Qi Dai, Dinh Ha Duy Thuy, Nobuhito Abe, Jun Tachibana, Shintaro Funahashi, Jinglong Wu, Toshiya Murai et Hidenao Fukuyama, chercheurs affiliés à diverses institutions telles que l’Institut de technologie avancée de Shenzhen et l’Université de Kyoto. L’article a été publié dans “Neurosci. Bull.”, DOI : https://doi.org/10.1007/s12264-024-01251-w. Il a été reçu le 23 avril 2023 et accepté le 15 mars 2024.

Conception de l’étude

Processus de recherche

Cette étude a d’abord recruté 23 locuteurs natifs japonais ayant suivi un cours de formation en lecture rapide, mais 4 n’ont pas pu terminer toutes les expériences, laissant ainsi 19 participants (7 femmes, 12 hommes ; âgés de 20 à 46 ans, moyenne de 32,4 ans). Les participants ont effectué des tâches de lecture à différentes vitesses (lente, moyenne et rapide) et ont été scannés dans un appareil d’IRMf 3 Tesla.

Chaque session d’IRMf comprenait 19 blocs (9 blocs de tâches et 10 blocs de repos), chaque bloc de tâche consistant en une vidéo de 30 secondes présentée à vitesse lente, moyenne ou rapide. Les participants lisaient des phrases pendant les blocs de tâches et fixaient une croix sur l’écran pendant les blocs de repos. Après l’expérience, les participants devaient répondre à des questions liées au contenu pour évaluer leur performance en lecture rapide.

Traitement des données

Toutes les données ont été prétraitées et analysées à l’aide de SPM12. Les images EPI (Echo Planar Imaging) de chaque participant ont d’abord été corrigées pour les distorsions géométriques, puis normalisées spatialement à l’aide du modèle standard de l’Institut neurologique de Montréal (MNI), et les images EPI ont été lissées avec un filtre gaussien. L’expérience comprenait également un filtrage passe-haut et une élimination du bruit basse fréquence des données fonctionnelles cérébrales.

Analyse de l’activation cérébrale globale et analyse de modulation paramétrique

Les données expérimentales ont été modélisées et analysées au niveau individuel et au niveau du groupe pour explorer le rôle de la vitesse de lecture dans les changements d’activation cérébrale. Dans l’analyse de modulation paramétrique, l’effet modulateur de la vitesse de lecture (lente, moyenne, rapide) sur l’activation des segments cérébraux a été étudié en ajustant la vitesse de lecture.

Analyse des interactions psychophysiologiques et analyse du modèle causal dynamique

L’étude a ensuite exploré les connexions fonctionnelles et effectives entre différentes régions cérébrales du réseau occipito-temporal pendant le processus de lecture rapide à travers l’analyse des interactions psychophysiologiques (PPI) et l’analyse du modèle causal dynamique (DCM). Le VOT (cortex occipito-temporal ventral) a été choisi comme région source pour analyser les connexions fonctionnelles dans le groupe de formation à la lecture rapide et le groupe témoin.

Résultats principaux

Résultats comportementaux

Dans le groupe de formation à la lecture rapide, les taux de précision pour la lecture lente, moyenne et rapide étaient respectivement de 69,1%, 60,9% et 63,1%, sans différence significative. Dans l’ensemble, la condition de présentation rapide des phrases était comparable en précision à la condition de présentation lente.

Résultats d’activation cérébrale globale

Lorsque la vitesse de lecture augmentait, l’activation diminuait dans des régions telles que le STS gauche (sillon temporal supérieur), le gyrus temporal moyen gauche, le gyrus occipital moyen gauche, le gyrus précentral gauche, etc. L’étude suggère que l’augmentation de la vitesse de lecture entraîne une charge cognitive plus importante et nécessite un niveau plus élevé de traitement spatial, mais ces régions deviennent moins activement engagées.

Analyse de modulation paramétrique

Dans le contraste négatif de vitesse, le groupe formé a montré une activation significative dans des régions incluant le gyrus occipital moyen gauche et le gyrus temporal supérieur, tandis que le groupe de comparaison a montré une activation dans le gyrus temporal supérieur et le gyrus occipital supérieur. Dans le contraste positif de vitesse, les régions activées étaient relativement rares pour les deux groupes, principalement le gyrus occipital moyen. Dans l’ensemble, le VOT, le STS et l’IO du groupe formé à la lecture rapide ont montré un effet d’inhibition plus prononcé avec l’augmentation de la vitesse de lecture par rapport au groupe de comparaison.

Analyse de connectivité fonctionnelle

L’étude a révélé des différences de connectivité fonctionnelle à différentes vitesses de lecture lorsque le VOT était utilisé comme région source. En particulier, l’affaiblissement de la connectivité fonctionnelle dans le réseau occipito-temporal gauche était le plus significatif dans la condition de lecture rapide. Dans le groupe formé, les changements de connectivité entre le VOT et le STS et l’IO étaient plus prononcés dans la condition lente par rapport à la condition rapide, montrant un effet significatif de la formation à la lecture rapide sur les modèles de connectivité.

Analyse du modèle causal dynamique

L’analyse DCM a révélé la modulation des connexions effectives. Dans le groupe formé à la lecture rapide, on a observé une connexion inhibitrice plus forte de l’ASTS vers le VOT, tandis que la connexion excitatrice de l’IO vers le VOT était plus prononcée. De plus, l’analyse a montré que l’effet inhibiteur du signal de l’ASTS vers le VOT était plus important dans le groupe formé que dans le groupe de comparaison, tandis que l’effet excitateur de l’IO vers le VOT était plus modéré, démontrant le rôle modulateur des connexions dans le réseau occipito-temporal du cerveau pendant la formation à la lecture rapide.

Conclusion

Cette étude révèle les changements de distribution dans le réseau de lecture du langage liés à la formation à la lecture rapide, indiquant que les changements d’activité cérébrale sont associés à la formation à la lecture rapide :

1. Dans l’expérience de lecture, les participants ont principalement activé les régions cérébrales impliquées dans le traitement visuel et la lecture, avec une désactivation de la voie occipito-temporale gauche à des vitesses spécifiques accrues.
2. L’augmentation de la vitesse de lecture a entraîné un affaiblissement de la connectivité fonctionnelle du VOT et des régions associées dans la voie occipito-temporale gauche.
3. En utilisant l’IO comme entrée sensorielle, les résultats DCM ont révélé des connexions effectives dans la voie occipito-temporale, soulignant l’importance de comprendre les connexions fonctionnelles et effectives dans le processus de lecture du langage.

Cette étude fournit une cartographie plus précise des changements de fonction cérébrale pendant la formation à la lecture rapide, contribuant à une meilleure compréhension des processus de traitement du langage dans le cerveau.