Sounds on time : auditory feedback in learning, re-learning and over-learning of motor regularity

par Floris Tijmen Van Vugt

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Barbara Tillmann et de Eckart Altenmüller.

Soutenue le 27-11-2013

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) , en partenariat avec Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (laboratoire) .

Le président du jury était Fabien Perrin.

Les rapporteurs étaient Peter Keller, Virginia B. Penhune.

  • Titre traduit

    Feedback auditif et régularité motrice : apprentissage, réhabilitation et expertise


  • Résumé

    Le feedback auditif se définit comme un signal auditif qui contient de l'information sur un mouvement. Il a été montré que le feedback auditif peut guider le mouvement en temps réel, mais son influence sur l'apprentissage moteur est moins clair. Cette thèse a pour but d'examiner l'influence du feedback auditif sur l'apprentissage moteur, en se focalisant sur le contrôle temporel des mouvements. Premièrement, nous étudions l'apprentissage moteur chez les non-musiciens sains et montrons qu'ils bénéficient de l'information temporelle contenue dans le feedback auditif et qu'ils sont sensibles aux distorsions de cette information temporelle. Deuxièmement, nous appliquons ces connaissances à la réhabilitation de patients cérébro-lésés. Nous trouvons que ces patients améliorent leurs capacités de mouvement mais ne dépendent pas de la correspondance temporelle entre le mouvement et le son. Paradoxalement, ces patients ont même bénéficié des distorsions temporelles dans le feedback. Troisièmement, nous étudions les experts musicaux, car ils ont établi des liens particulièrement forts entre leur mouvement et le son. Nous développons de nouveaux outils d'analyse qui nous permettent de séparer les déviations temporelles en variation systématique et non-systématique. Le résultat principal est que ces experts sont devenus largement indépendants du feedback auditif. La proposition centrale de cette thèse est que le feedback auditif joue un rôle dans l'apprentissage moteur de la régularité, mais la façon dont le cerveau l'utilise dépend de la population étudiée. Ces résultats donnent une nouvelle perspective sur l'intégration audio-motrice et contribuent au développement de nouvelles approches pour l'apprentissage de la musique et la réhabilitation


  • Résumé

    Auditory feedback is an auditory signal that contains information about performed movement. Music performance is an excellent candidate to study its influence on motor actions, since the auditory result is the explicit goal of the movement. Indeed, auditory feedback can guide online motor actions, but its influence on motor learning has been investigated less. This thesis investigates the influence of auditory feedback in motor learning, focusing particularly on how we learn temporal control over movements. First, we investigate motor learning in non-musicians, finding that they benefit from temporal information supplied by the auditory signal and are sensitive to distortions of this temporal information. Second, we turn to stroke patients that are re-learning motor actions in a rehabilitation setting. Patients improved their movement capacities but did not depend on the time-locking between movements and the resulting auditory feedback. Surprisingly, they appear to benefit from distortions in feedback. Third, we investigate musical experts, who arguably have established strong links between movement and auditory feedback. We develop a novel analysis framework that allows us to segment timing into systematic and non-systematic variability. Our finding is that these experts have become largely independent of the auditory feedback. The main claim defended in this thesis is that auditory feedback can and does play a role in motor learning of regularity, but the way in which it is used varies qualitatively between different populations. These findings provide new insights into auditory-motor integration and are relevant for developing new perspectives on the role of music in training and rehabilitation settings

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