Véronique Boulenger

1. Le Langage et l’Action Dynamique des Liens Fonctionnels unissant Verbes d’Action 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 » • L’apprentissage « Hebbien »

3. Modèle du système miroir (Fadiga & Craighero, 2004; Gallese & Lakoff, 2005) Le système « miroir » Rizzolatti et al. (1996) Patterns d’activation corticale communs lors de l’exécution et del’observation d’actions chez l’homme 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, qu’elles soient exprimées à travers la motricité ou le langage, reposerait sur des mécanismes de simulation ou résonanceimpliquant le système miroir.

6. A A B B Modèle de l’apprentissage « Hebbien » (Pulvermüller, 2001, 2005) Le traitement du langage reposerait sur des réseaux neuronaux établis selon le principe de l’apprentissage associatif (Hebb, 1949)

7. Mots de vision Mots d’action « étoile » « peindre »

8. Jambe Bras Bouche Jambe Bras Bouche Prédictions des modèles • Activation du système moteur lors du traitement de mots décrivant des actions « Somatotopie sémantique » des mots d’action Pulvermüller (2005)

9. Prédictions des modèles 2. Recrutement des aires motrices : • précoce • automatique 3. Influence spécifique de l’état du système moteur sur le traitement des mots d’action

10. Activation somatotopique du système moteur lors du traitement de mots d’action Jambe Bras Bouche Hauk et al. (2004, IRMf) Tettamanti et al. (2005, IRMf)

11. Bouche Jambe Activation somatotopique et précoce du système moteur Pulvermüller et al. (2005, MEG)

12. L’état du système moteur influence le traitement des mots d’action Pulvermüller et al. (2005, TMS)

13. Objectifs • Le traitement des mots d’action 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 d’action? • Le système moteur est-il activé lors du traitement de mots d’action inclus dans un contexte abstrait?

14. Etude 1: Interactions entre traitement des verbes d’action et performance motrice Etude 3: Implication du cortex moteur dans la compréhension d’expressions idiomatiques incluant des mots d’action Etude 2: Impact d’une pathologie motrice sur le traitement des verbes d’action

15. Etude 1 Interactions entre traitement des verbes d’action et performance motrice Réalisation d’un mouvement de préhension d’objet et d’une tâche verbale, portant sur des verbes d’action 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 d’action et l’action 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 d’action (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. + + peindre Méthode – Etude 1 Procédure expérimentale Expérience 1

19. Méthode – Etude 1 Procédure expérimentale Expérience 1

20. + peindre peindre 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. Vitesse (mm/s) Accélération (mm/s2) 100 Méthode – Etude 1 Analyse des mouvements Temps (%)

24. Mot 0ms Verbes Noms Amplitude (mm/s2) Amplitude (mm/s2) Temps (%) Temps (%) Résultats – Etude 1 Pic d’Accélération du poignet Expérience 1 * Noms Effet latence p = .03 Effet amplitude p = .01 Verbes 1 unité de temps ~ 10ms

25. * Mot 0ms * Latence (ms) Noms Verbes Bras Bouche/Jambe Résultats – Etude 1 Expérience 1 Latence du Pic d’Accélération

26. Mot 0ms Noms Verbes Amplitude (mm/s2) Amplitude (mm/s2) Temps (%) Temps (%) Résultats – Etude 1 Pic d’Accélération du poignet Expérience 2 * Verbes Effet latence p = .04 Noms 1 unité de temps ~ 10ms

27. Mot 0ms * Résultats – Etude 1 Expérience 2 Latence du Pic d’Accélération Latence (ms) Noms Verbes Bras Bouche/Jambe

28. Verbes Noms Amplitude (mm/s2) Verbes Noms Temps (%) Discussion – Etude 1 • Patterns d’interaction distincts en fonction de la séquence temporelle des tâches Expérience 2 Expérience 1 INTERFERENCE FACILITATION

29. Discussion – Etude 1 • Patterns d’interaction distincts en fonction de la séquence temporelle des tâches • Précocité de l’effet : dans les 180 ms suivant le début de présentation des mots Traitement des verbes d’action • Effets sur le pic d’accélération Préparation motrice (Boulenger et al., 2008, J. Physiol. Paris)

30. Discussion – Etude 1 Partage de substrats neuronaux entre le traitement des verbes d’action et l’action elle-même

31. Etude 2 Impact d’une pathologie motrice sur le traitement des verbes d’action En collaboration avec le Pr Broussolle et les Drs Thobois et Mechtouff Reconnaissance de verbes d’action 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 l’exécution motrices en l’absence 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 d’action 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 d’action devrait être affecté dans la maladie de Parkinson

34. Etude 2 Comparaison des effets d’amorçage répété masqué pour des verbes d’action et des noms concrets chez des patients parkinsoniens • à jeun de traitement dopaminergique (OFF) • sous traitement (ON)

35. Prédictions – Etude 2 Une contribution du système moteur au traitement des mots d’action devrait se traduire par : Réduction Amorçage Verbes d’action en OFF Restauration Amorçage Verbes d’action 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 d’action (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. ######## Amorce 100 ms 750 ######## 650 50 ms + 600 100 ms 500 0 Cible Méthode – Etude 2 Procédure expérimentale Tâche de décision lexicale sur des cibles (mots/pseudo-mots) Présentation subliminale d’amorces identiques ou différentes (non-mots) des cibles indéfini Temps (ms) 500 ms

38. ns * ns ns ns RT (ms) Noms Noms Noms Verbes Verbes Verbes 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 d’effet significatif de catégorie des mots

39. RT (ms) * * * * * NN VV nN nV NN NN VV VV nN nN nV nV Résultats – Etude 2 Effets d’amorçage 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 d’amorçage 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 d’amorçage pour les verbes d’action chez les patients parkinsoniens en fonction du traitement • Déficit subtil de traitement des verbes d’action • Parallèle avec les données sur la préparation et l’exécution motrices chez les patients

42. Discussion – Etude 2 Contribution du système moteur au traitement des mots d’action

43. Etude 3 Quand « prendre la mouche » active le cortex moteur… Pattern d’activation en IRMf lors de la lecture d’expressions idiomatiques incluant des verbes d’action 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 d’action.

45. Prédictions – Etude 3 « Ancrage sémantique » dans le système sensori-moteur (Barsalou, 2007; Glenberg, 1997; Jeannerod, 2006; Lakoff & Johnson, 1999): l’information relative aux actions et perceptions devrait influencer le pattern d’activation 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 d’action du bras vs. verbes d’action de la jambe « John grasped the IDEA » vs. « John grasped the OBJECT ». « Mary kicked the HABIT » vs. « Mary kicked the BALL». Mot d’action Mot “critique”

47. Méthode – Etude 3 Stimuli Appariement des mots critiques sur les principales variables psycholinguistiques Appariement des verbes d’action 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 d’erreurs • 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 l’intégration sémantique maximale 6-8 s après la fin des phrases (Humphries et al., 2007). • Deux fenêtres temporelles d’analyse: • 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)