Le Langage et l

1
Le Langage et lAction Dynamique des Liens
Fonctionnels unissant Verbes dAction et Contrôle
Moteur
Véronique Boulenger
En collaboration avec Dr Nazir, Dr Paulignan, Pr
Jeannerod (Lyon) Pr Pulvermüller, Dr Hauk
(Cambridge)
2
La compréhension du langage reposerait, outre sur
les aires  classiques  du langage, sur le
système sensori-moteur.

• Deux modèles
• Le  système miroir 
• Lapprentissage  Hebbien 

3
Modèle du système miroir
(Fadiga Craighero, 2004 Gallese Lakoff, 2005)
Le système  miroir 
Rizzolatti et al. (1996)
Patterns dactivation corticale communs lors de
lexécution et de lobservation dactions chez
lhomme Fadiga et al. (1995) Buccino
et al. (2001) Aziz-Zadeh et al. (2002)
4

• Compréhension du sens des actions
• Jeannerod, 2001, 2006 Rizzolatti et al.,
  2001 Rizzolatti Fadiga,
• 2004

• Développement de la communication intentionnelle
• Arbib, 2002, 2004 Gentilucci Corballis,
  2006 Rizzolatti Arbib,
• 1998

Système miroir précurseur du langage humain

• Interactions entre langage et motricité
• Fadiga et al., 2002 Gentilucci Gangitano,
  1998 Gentilucci et al.,
• 2001, 2004

5
La compréhension du sens des actions, quelles
soient exprimées à travers la motricité ou le
langage, reposerait sur des mécanismes de
simulation ou résonance impliquant le système
miroir.
6
Modèle de lapprentissage Hebbien
(Pulvermüller, 2001, 2005)
Le traitement du langage reposerait sur des
réseaux neuronaux établis selon le principe de
lapprentissage associatif
(Hebb, 1949)
7
Mots de vision
Mots daction
 étoile 
 peindre 
8
Prédictions des modèles

1. Activation du système moteur lors du traitement
   de mots décrivant des actions

Somatotopie sémantique des mots daction
Pulvermüller (2005)
9
Prédictions des modèles
2. Recrutement des aires motrices

• précoce

• automatique

3. Influence spécifique de létat du système
moteur sur le traitement des mots daction
10
Activation somatotopique du système moteur
lors du traitement de mots daction
Hauk et al. (2004, IRMf)
Tettamanti et al. (2005, IRMf)
11
Activation somatotopique et précoce du
système moteur
Pulvermüller et al. (2005, MEG)
12
Létat du système moteur influence le
traitement des mots daction
Pulvermüller et al. (2005, TMS)
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Objectifs

• Le traitement des mots daction recrute-t-il
• les mêmes aires corticales motrices que celles
  
• impliquées dans le contrôle moteur?

• Quel est le rôle fonctionnel du système moteur
• dans la compréhension des mots daction?

• Le système moteur est-il activé lors du
• traitement de mots daction inclus dans un
• contexte abstrait?

14
(No Transcript)
15
Etude 1 Interactions entre traitement des verbes
daction et performance motrice
Réalisation dun mouvement de préhension dobjet
et dune tâche verbale, portant sur des verbes
daction et des noms concrets.
Boulenger et al. (2006, J. Cogn. Neurosci.) Nazir
et al. (2008, QJEP)
16
Prédictions Etude 1
Si le traitement des verbes daction et laction
elle-même partagent des substrats neuronaux
communs
Réalisation simultanée
Réalisation successive
Interférence
Facilitation
17
Méthode Etude 1
Participants Deux groupes de 9 sujets droitiers
de langue maternelle française
Stimuli 42 verbes daction (main/bras, jambe,
bouche) 42 noms concrets sans association
motrice 84 pseudo-mots (prononçables, e.g.
capion décision lexicale) Verbes et noms
appariés sur les principales variables
psycholinguistiques Mots et pseudo-mots appariés
sur les mêmes variables
18
Méthode Etude 1
Procédure expérimentale
Expérience 1
19
Méthode Etude 1
Procédure expérimentale
Expérience 1
20
Méthode Etude 1
Procédure expérimentale
Expérience 2
21
Méthode Etude 1
Procédure expérimentale
Expérience 2
22
Méthode Etude 1
Enregistrement des mouvements Dispositif Optotrak
trois caméras repérant la position spatiale de
marqueurs émetteurs de lumière infrarouge
Précision temporelle 200 mesures/sec Précision
spatiale 0.1 mm
23
Méthode Etude 1
Analyse des mouvements
Temps ()
24
Résultats Etude 1
Pic dAccélération du poignet
Expérience 1

Noms
Effet latence p .03 Effet amplitude p .01
Verbes
1 unité de temps 10ms
25
Résultats Etude 1
Expérience 1
Latence du Pic dAccélération
26
Résultats Etude 1
Pic dAccélération du poignet
Expérience 2

Verbes
Effet latence p .04
Noms
1 unité de temps 10ms
27
Résultats Etude 1
Expérience 2
Latence du Pic dAccélération
Latence (ms)
Noms
Verbes
Bras
Bouche/Jambe
28
Discussion Etude 1

• Patterns dinteraction distincts en fonction de
• la séquence temporelle des tâches

Expérience 1
Expérience 2
INTERFERENCE
FACILITATION
29
Discussion Etude 1

• Patterns dinteraction distincts en fonction de
  
• la séquence temporelle des tâches

• Précocité de leffet dans les 180 ms suivant
• le début de présentation des mots

Traitement des verbes daction

• Effets sur le pic daccélération

Préparation motrice (Boulenger et al., 2008, J.
Physiol. Paris)
30
Discussion Etude 1
Partage de substrats neuronaux entre le
traitement des verbes daction et laction
elle-même
31
Etude 2 Impact dune pathologie motrice sur
le traitement des verbes daction
En collaboration avec le Pr Broussolle et les Drs
Thobois et Mechtouff
Reconnaissance de verbes daction et de noms
concrets dans la maladie de Parkinson.
Boulenger et al. (2008, Neuropsychologia)
32
La maladie de Parkinson

• Pathologie fronto-striatale
• principalement caractérisée par des troubles
  moteurs
• Akinésie, Bradykinésie,
  Rigidité, Tremblements
• déplétion dopaminergique dans la substance noire
  des
• ganglions de la base (L-Dopa)
  

Hypoactivation des aires prémotrices et
motrices lors de la préparation et de
lexécution motrices en labsence de
traitement (Jahanshahi et al., 1995 Jenkins
et al., 1992 Playford et al., 1992) 
Compensée par la prise médicamenteuse de L-Dopa
33
Hypothèse Etude 2
Traitement des mots daction recrute les aires
corticales impliquées dans le contrôle moteur
Hypoactivation des aires de contrôle moteur chez
les patients parkinsoniens à jeun de traitement
Le traitement des mots daction devrait être
affecté dans la maladie de Parkinson
34
Etude 2
Comparaison des effets damorçage répété masqué
pour des verbes daction et des noms concrets
chez des patients parkinsoniens

• à jeun de traitement dopaminergique (OFF)
• sous traitement (ON)

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Prédictions Etude 2
Une contribution du système moteur au traitement
des mots daction devrait se traduire par
Réduction Amorçage Verbes daction en OFF
Restauration Amorçage Verbes daction en ON
36
Méthode Etude 2
Participants 10 patients parkinsoniens 10
sujets contrôles sains
OFF (à jeun de L-Dopa)
ON (sous L-Dopa)
Stimuli 70 verbes daction (main/bras) 70 noms
concrets sans association motrice 140 pseudo-mots
(prononçables décision lexicale) 280 non-mots
(séquences de consonnes imprononçables amorces
neutres) Noms et verbes, mots et pseudo-mots,
appariés sur variables psycholinguistiques
37
Méthode Etude 2
Procédure expérimentale
Tâche de décision lexicale sur des cibles
(mots/pseudo-mots)
Présentation subliminale damorces identiques ou
différentes (non-mots) des cibles
indéfini
Temps (ms)
500 ms
38
Résultats Etude 2
Performances globales
Contrôles
Patients OFF
Patients ON
Patients en OFF plus lents que les contrôles (p
.009) Pas de différence significative entre
patients en ON et contrôles
Pas deffet significatif de catégorie des mots
39
Résultats Etude 2
Effets damorçage répété
p .001
ns
p .023
p .003
Contrôles
Patients OFF
Patients ON
Patients en OFF interaction Catégorie x Amorce
(p .029)
40
Résultats Etude 2
Effets damorçage répété
Contrôles noms 51 ms
verbes 40 ms Patients OFF noms 81 ms
verbes 6 ms Patients ON
noms 46 ms verbes 44 ms
Comparaison OFF/ON interaction Phase x
Catégorie x Amorce (p .029)
41
Discussion Etude 2

• Modulation des effets damorçage pour les
• verbes daction chez les patients
  parkinsoniens
• en fonction du traitement

• Déficit subtil de traitement des verbes daction

• Parallèle avec les données sur la préparation et
  
• lexécution motrices chez les patients

42
Discussion Etude 2
Contribution du système moteur au traitement des
mots daction
43
Etude 3 Quand  prendre la mouche 
active le cortex moteur
Pattern dactivation en IRMf lors de la lecture
dexpressions idiomatiques incluant des verbes
daction
Boulenger et al. (soumis)
44
Etude 3
Activation du cortex moteur/prémoteur lors du
traitement de mots et de phrases décrivant des
actions.
Mais seul le sens concret des mots a été
considéré.
Déterminer si la  somatotopie sémantique 
persiste dans le système moteur lors du
traitement de phrases abstraites incluant des
mots daction.
45
Prédictions Etude 3
 Ancrage sémantique  dans le système
sensori-moteur (Barsalou, 2007 Glenberg, 1997
Jeannerod, 2006 Lakoff Johnson, 1999)
linformation relative aux actions et
perceptions devrait influencer le pattern
dactivation sémantique de phrases, même
abstraites.
46
Méthode Etude 3
Participants 18 sujets sains droitiers de langue
maternelle anglaise
Stimuli 76 expressions idiomatiques anglaises 76
phrases possédant un sens littéral avec
verbes daction du bras vs. verbes daction de la
jambe
 John grasped the IDEA  vs.  John grasped the
OBJECT .  Mary kicked the HABIT  vs.  Mary
kicked the BALL.
Mot critique
Mot daction
47
Méthode Etude 3
Stimuli Appariement des mots critiques sur les
principales variables psycholinguistiques Apparie
ment des verbes daction du bras et de la jambe
sur les mêmes variables 76 stimuli contrôles
(séquences de symboles ) 6 phrases
cibles (e.g.  He opened the door )
48
Méthode Etude 3
Procédure expérimentale
Présentation des phrases mot à mot (500 ms)

• Tâche de lecture silencieuse des phrases
• Répondre à des questions simples sur les
  phrases cibles (e.g.  Did he open the door? )
  avec la main gauche (oui/non) -mesure des taux
  derreurs

• Tâche de localisation motrice petits mouvements
  des index et pieds droits et gauches (4 fois
  pendant 20 s)

49
Méthode Etude 3
Analyses des données IRMf
Traitement lexico-sémantique précoce des mots
suivi de mécanismes de compréhension globale des
phrases. Activité métabolique liée à
lintégration sémantique maximale 6-8 s après la
fin des phrases (Humphries et al., 2007).

• Deux fenêtres temporelles danalyse
• Précoce réponse HRF alignée sur le début de
  présentation
• des mots critiques
• Tardive réponse HRF alignée 3 s après les mots
  critiques

50
Méthode Etude 3
Analyses des données IRMf

• 2 ROIs gauches à partir de la tâche  motor
  localizer 
•  aire motrice de la main 
•  aire motrice du pied 

ANOVA à 4 facteurs Fenêtre Temporelle
(précoce vs. tardive) x Idiomaticité
(idiomatique vs. littéral) x ROI (aire de la
main vs. aire du pied) x Référence
Sémantique des verbes (bras vs. jambe)
51
Méthode Etude 3
Analyses des données IRMf

• 2x9 ROIs le long de la bande motrice (sillon
  central et
• gyrus précentral 25 z 76 mm)

ANOVA à 4 facteurs Fenêtre Temporelle
(précoce vs. tardive) x Dorsalité (régions
dorsales vs. latérales) x Idiomaticité
(idiomatique vs. littéral) x Référence
Sémantique des verbes (bras vs. jambe)
52
Résultats Etude 3
Résultats comportementaux
Taux derreurs sur les phrases cibles 8.3
(err. std 2.45)
Les sujets ont été attentifs à la tâche
Résultats IRMf traitement idiomatique
Réseau fronto-temporal commun impliqué dans la
lecture des expressions idiomatiques et
littérales (Lauro et al., 2007). Idiomes ont
recruté plus fortement LIFG, LMTG et LDLPC.
53
Résultats Etude 3
Résultats IRMf  motor localizer 
Interaction Fenêtre Temporelle x ROI x Référence
(p .013) Interaction ROI x Référence (p .014)
dans la fenêtre danalyse tardive
54
Résultats Etude 3
Résultats IRMf  motor localizer 
Les expressions idiomatiques incluant des verbes
daction de la jambe ont activé plus fortement
laire motrice gauche du pied vs. Les expressions
incluant des verbes daction du bras ont activé
plus fortement laire motrice gauche de la main
55
Résultats Etude 3
Résultats IRMf Cortex prémoteur/moteur
Interaction Fenêtre Temporelle x Dorsalité x
Référence (p lt .001) Activité corticale
modulée par la référence sémantique des
verbes différemment pour les 2 fenêtres
danalyse Interaction Dorsalité x Référence (p
lt.001) dans la fenêtre danalyse tardive
56
Résultats Etude 3
Résultats IRMf Cortex prémoteur/moteur
Régions dorsales ( z 75 mm) activité corticale
plus soutenue pour les phrases incluant des
verbes daction de la jambe vs. Régions latérales
(25 z 50 mm) activité plus forte pour les
phrases incluant des verbes daction du bras
57
Discussion Etude 3

• La lecture dexpressions idiomatiques recrute le
  
• cortex moteur de manière somatotopique

• Somatotopie sémantique évidente dans la
• fenêtre danalyse tardive, étape à laquelle le
  
• sens global des phrases serait traité

• Résultats en accord avec les théories selon
• lesquelles la sémantique, même abstraite, est
• ancrée dans les systèmes sensori-moteurs
• (Barsalou, 2007 Pulvermüller, 2005)

• Etudier le décours temporel dactivation en MEG

58
Discussion Etude 3
Le traitement du sens abstrait implique, outre
des centres dans le cortex fronto-temporal, des
activations sensori-motrices complémentaires, qui
pourraient jouer un rôle dans la composition du
sens des phrases
59
Conclusions (1)

• Le traitement des mots daction et laction
• elle-même partagent des substrats neuronaux
• et des ressources cognitives

• Le système moteur est activé de manière
• précoce lors du traitement des mots daction

TRAITEMENT DES MOTS

• Une atteinte du système moteur peut affecter
• de manière subtile le traitement des mots
• daction

CONTRIBUTION MOTRICE

• Résultats en accord avec les prédictions des
• modèles du système miroir et de
  lapprentissage
• hebbien

60
Conclusions (2)

• La compréhension de mots daction à un niveau
• abstrait (idiomes) recrute le cortex moteur
• impliqué dans lexécution motrice

• Cette somatotopie sémantique est observée
• tardivement, suggérant un rôle du système
• moteur dans la composition du sens des phrases

• Résultats à confirmer avec la MEG

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Perspectives

• Influence du système moteur sur la
• reconnaissance des mots daction chez les
• sujets sains

La performance motrice peut-elle affecter la
reconnaissance des verbes daction?

• Comprendre la mise en place des liens
• fonctionnels entre langage et action au cours
  de
• lacquisition du langage

62
Merci de votre attention