Project

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Speech sound categorization with and without neural oscillations: A window into the dyslexic brain

Applicant Bouton Sophie
Number 167594
Funding scheme Return CH Advanced Postdoc.Mobility
Research institution Département des neurosciences fondamentales Faculté de Médecine Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Psychology
Start/End 01.02.2019 - 31.07.2019
Approved amount 51'244.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Psychology
Neurophysiology and Brain Research

Keywords (6)

neural oscillations; speech; neuroimaging; predictive coding; dyslexia; categorical perception

Lay Summary (French)

Lead
Les oscillations corticales sont-elles responsables des difficultés de perception de la parole dans la dyslexie ?
Lay summary

Percevoir la structure rythmique de la parole nécessite l’intégration de signaux acoustiques à travers les dimensions spectrale et temporelle. Dans notre cerveau, l’activité oscillatoire des neurones reflète la structure rythmique de la parole et serait un mécanisme responsable de notre capacité à percevoir la parole. L’activité oscillatoire des neurones du cortex auditif pourrait cependant être perturbée dans certaines pathologies du langage, telle que la dyslexie. Les enfants dyslexiques présenteraient en effet une anomalie d’échantillonnage temporel des signaux acoustiques, probablement due à une fréquence oscillatoire anormalement élevée dans le cortex auditif.

Dans ce projet, nous proposons de tester au niveau expérimental le rôle des oscillations neuronales dans l’encodage phonémique et dans le contrôle du transfert d’informations à travers différents niveaux de la hiérarchie corticale auditive. Nous faisons l’hypothèse que le comportement oscillatoire des neurones du cortex auditif diffère en fonction de l’indice acoustique à traiter, spectral ou temporel. Chez les dyslexiques, une fréquence d’échantillonnage trop rapide devrait refléter une difficulté spécifique à traiter les phonèmes codés par des indices acoustiques temporels. Cette difficulté focale ne devrait pas affecter la perception globale des phonèmes, et ne devrait donc pas concerner les phonèmes caractérisés par des indices acoustiques spectraux. Dans ce projet, nous testerons ces prédictions en combinant des techniques issues de la psychophysique et de la neuro-imagerie, chez des enfants dyslexiques et normo-lecteurs.

Direct link to Lay Summary Last update: 22.08.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Olasagasti, Itsaso Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Delgado-Saa, Jaime Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Giraud, Anne-Lise Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Chambon, Valérian France (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Golestani, Narly Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication

Abstract

From a speaker’s point of view, daily interactions are effortless, but for our brain, perceiving speech involves extremely complex processes. Turning the mechanical vibrations perceived by the ear into meaningful sounds requires our brain to activate speech representations, such as phonemes, through integrating acoustic signals over time and frequency dimensions. Current psychoacoustic studies and neurophysiological investigations have shown that both these temporal and spectral acoustic information contributes about equally to the intelligibility of speech. In line with these observations, the current project will support a two-dimensional analysis of speech within a “predictive coding” framework. One of the core assumptions behind this approach is that distinct perceptual pathways and mechanisms (oscillatory vs. non-oscillatory) are mobilized according to the type of acoustic cues being processed (temporal vs. spectral). This bimodal account has not been explicitly connected to speech perception. Yet a better understanding of the mechanisms relating acoustic processing to phoneme identification is of a critical importance to a variety of speech-related impairments, such as dyslexia. The current project aims to build on this two-dimension account in order to probe phoneme identification and its related impairments at a finer-grained level of analysis. Dyslexic children show anomalies in temporal sampling of acoustic cues, presumably due to abnormally high oscillation rate in the auditory cortex. Under predictive coding, this anomaly could further result in dyslexics compensating unreliable bottom-up prediction errors by an excessive use of top-down information relative to normal-readers. In this research proposal, I aim to test these predictions directly by using a combination of behavioural and neuroimaging techniques (MEG, NIRS) in both dyslexic and typical children.
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