The role of the medial temporal lobe in binding lyrics and melodies : a neuropsychological and neuroimaging approach

par Irene Alonso Fernández

Thèse de doctorat en Psychologie

Sous la direction de Séverine Samson.

Le président du jury était Christine Moroni.

Le jury était composé de Séverine Samson, Christine Moroni, Daniele Schön, Antoni Rodríguez Fornells, Marion Noulhiane.

Les rapporteurs étaient Daniele Schön, Antoni Rodríguez Fornells.

  • Titre traduit

    Le rôle du lobe temporal médian dans les liens entre musiques et paroles : une approche en neuropsychologie et neuro-imagerie


  • Résumé

    Les chansons lient naturellement des mélodies à des paroles. Elles représentent l’une des formes les plus utilisées de l’expression musicale. De façon intéressante, les chansons nécessitent l’intégration simultanée d’informations verbales (les paroles) et d’informations musicales (la mélodie) pour former une seule trace mnésique. Le lobe temporal médian a été identifié comme région clé pour la mémoire épisodique et en particulier pour le processus de binding, qui consiste en la liaison de plusieurs éléments d’un souvenir. Néanmoins, les mécanismes par lesquels le cerveau réalise la liaison entre paroles et mélodies dans la mémoire des chansons restent peu connus. L’objectif de cette thèse est de montrer le rôle du lobe temporal médian dans le processus de binding de paroles et mélodies pour la création d’un souvenir unifié d’une chanson. Premièrement, nous avons étudié les effets d’une sclérose unilatérale de l’hippocampe associée à une épilepsie du lobe temporal sur le processus de mémorisation des chansons en IRM fonctionnelle (étude 1). Les patients avec une sclérose de l’hippocampe gauche avaient un déficit d’adaptation aux paroles et de la représentation intégrée des chansons. Puis, nous avons étudié l’organisation fonctionnelle de la mémoire des chansons dans une étude d’IRM fonctionnelle chez des volontaires sains (étude 2). Les résultats ont montré l’implication de l’hippocampe dans le processus de binding en mémoire des chansons ainsi que l’implication d’autres structures comme le gyrus frontal inférieur, les ganglions de la base et le cervelet. Enfin, dans une dernière étude (étude 3), nous avons examine la mémoire des chansons et plus particulièrement la mémoire de l’association (binding) des paroles au contexte musical chez des patients ayant bénéficié d’une résection unilatérale du lobe temporal médian pour traiter une épilepsie pharmacorésistante. La mémoire des paroles ainsi que celle du contexte mélodique des chansons a été testé dans une tâche explicite de reconnaissance. Un fort déficit en reconnaissance de paroles a été constaté chez les patients avec une lésion temporale gauche, et à un moindre degré chez les patients avec une lésion temporale droite. Ce déficit a été corrélé avec des déficits de la mémoire verbale. L'étude 3 suggère, en outre, que les structures du lobe temporal médian peuvent être cruciales pour le codage de la liaison détaillée entre les paroles et leur contexte mélodique, tandis que les effets implicites d'une représentation intégrée de la chanson peuvent être épargnés après des lésions du lobe temporal médian. Pour conclure, ces trois études ont apporté de nouvelles données sur le rôle du lobe temporal médian dans le processus de binding dans le domaine musical. Ce travail a également permis d’identifier un vaste réseau de régions corticales et sous-corticales impliqué dans l’encodage de nouvelles chansons avant de discuter les implications théoriques et cliniques de ces recherches.


  • Résumé

    Songs naturally couple music with language, constituting one of the most broadly used forms of music expression. Interestingly, songs require the simultaneous and integrated process of verbal (lyrics) and musical (melody) information to form a single memory trace. The medial temporal lobe has been identified as the key region for the integration of features of an event in episodic memory, also called the binding function. Nevertheless, the mechanisms by which the brain binds lyrics and melodies in song memory remain poorly understood. The purpose of this thesis is to elucidate the role of the MTL on the binding of lyrics and melodies for the creation of a unified song memory trace. First, the effects of unilateral hippocampus sclerosis on song processing were investigated in an fMR-adaptation study (Study 1). Patients with left hippocampal sclerosis showed adaptation deficits in response to lyrics as well as to the integrated representation of songs. To further explore the relation of these results with the emergence of memory for songs, the functional architecture of song memory was examined in a subsequent memory fMRI study (Study 2). The results support the implication of the hippocampus in song binding. Furthermore, the role of other structures, including the Inferior Frontal Gyrus (IFG), the Basal Ganglia (BG) and cerebellum was highlighted and discussed. Finally, Study 2 was adapted to test binding in patients following a unilateral temporal lobe excision for the relief of intractable temporal lobe epilepsy behaviorally in Study 3. Memory for lyrics as well for their melodic context was tested in an explicit recognition task. A strong deficit in lyrics recognition was found in patients with a left temporal lesion, and to a smaller degree in patients with a right temporal lesion. This deficit was correlated with deficits in verbal memory. Evidence from Study 3 further suggests that MTL structures may be crucial for encoding the detailed binding of lyrics with their melodic context, whereas implicit effects of an integrated representation of the song may be spared after MTL lesions. Altogether the studies presented in this thesis provide novel evidence for the role of the medial temporal lobe structures in binding lyrics and melodies for song memory. The present thesis proposes a comprehensive network of cortical and subcortical regions cooperating to successfully encode new songs. Finally, theoretical and clinical implications of these findings are considered.


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