Interactions rythmiques humaines. Dynamique de coordination et couplage informationnel

Human rhythmic interactions. Coordination dynamics and informational coupling

• Auteur / Autrice : Mattia Rosso
• Direction : Séverine Samson, Marc Leman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Soutenance le 21/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....) en cotutelle avec Universiteit Gent
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'homme et de la société
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Psychologie : interactions, temps, émotions, cognition (Villeneuve d'Ascq, Nord ; 2006-...)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Nozaradan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pieter-Jan Maes, Benjamin Morillon, Lise Hobeika, Sonja Kotz, Joren Six
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Nozaradan, Peter Keller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction sociale

Électroencéphalographie

Synchronisation

Mesure et rythme (musique)

Mots clés libres

Synchronisation

Rhytme

Coordination

Eeg

Hyperscanning

Synchronization

Rhythm

Coordination

Eeg

Hyperscanning

Résumé

Cette dissertation examine le rythme comme un élément fondamental du fonctionnement humain et un substrat pour les interactions entre individus. La musique sert comme démonstration exemplaire de cette dimension. En particulier, les performances en ensemble mettent en évidence une coordination temporelle précise et flexible, résultant de l'interaction entre les processus perceptifs et moteurs. Ces interactions dynamiques conduisent à l'émergence de performances musicales organiques, structurées et dynamiques, englobant l'essence même du rôle du rythme dans la coordination interpersonnelle. Cependant, le but de la dissertation va au-delà de la musique, visant à explorer la dynamique sous-tendant la coordination interpersonnelle et l'organisation des rythmes individuels en comportement collectif, en principe généralisable à toutes les interactions humaines. Enracinée dans des concepts théoriques clés, tels que le rôle central de la perception dans la médiation du couplage entre individus et leur coordination, la dissertation se déploie dans un cadre méthodologique global. De nouveaux paradigmes expérimentaux et des techniques de traitement du signal sont développés dans le but de susciter et de quantifier la dynamique sous-jacente au comportement dyadique. De ce point de vue, la nature multifacette du couplage perceptif est mise en évidence, et son impact sur la dynamique de coordination entre individus est étudié en profondeur. Tout au long d'une série d'études, différentes dimensions fondamentales du couplage informationnel par les canaux sensoriels sont identifiées et manipulées pour évaluer leur effet spécifique sur l'interaction. En partant de la comparaison directe des couplages visuels et auditifs (Chapitre 2), l'investigation s'étend à certaines dimensions subsidiaires, telles que leur accès différentiel aux informations cinématiques (Chapitre 3), et le rôle de la prise de perspective (Chapitre 4). Parallèlement à l'évaluation du comportement dyadique, la dissertation se penche également sur la dynamique neuronale sous-jacente à ces interactions. En analysant les données électroencéphalographiques (EEG) enregistrées simultanément chez des participants interagissant, l'interaction entre les oscillateurs comportementaux et neuronaux est étudiée comme un mécanisme potentiel sous-tendant la synchronisation interpersonnelle (Chapitre 5). Pour améliorer cette investigation, des stimuli auditifs sont utilisés pour induire et mesurer l'entrainement neural, à savoir l'alignement des oscillations cérébrales endogènes sur les rythmes environnementaux (Chapitres 6 et 7). En fin, en s'appuyant sur les méthodologies développées tout au long de la thèse, une examination des interactions musicales rythmiques est menée chez des individus âgés présentant divers niveaux de troubles neurocognitifs. Deux jeux de données collectés par le laboratoire PSITEC (Université de Lille, FR) sont analysés : l'un impliquant une tâche rythmique dyadique avec un musicothérapeute, et un autre présentant une tâche de synchronisation à des stimuli auditifs isochrones et perturbés. Cette contribution met en évidence la surmonte des défis liés à l'acquisition de données avec cette population vulnérable, maximisant ainsi les inférences sur leurs capacités de synchronisation sensorimotrice (Chapitre 8). L'apogée de cette thèse est l'intégration de concepts et de méthodologies pour offrir une compréhension complète du rôle du rythme dans les interactions humaines. Elle maintient une perspective systémique forte, considérant la dyade comme une unité collective couplée. En tant que tel, il enrichit à la fois les dimensions théoriques et méthodologiques à travers les disciplines, ouvrant la voie à de futures directions de recherche à l'intersection des neurosciences comportementales, de la musicologie systématique, et de la psychologie.

This dissertation investigates rhythm as a foundational element of human functioning, and a substratum for interactions between individuals. Music serves as an exemplary demonstration of this dimension. In particular, ensemble performances showcase precise and flexible temporal coordination, resulting from the interplay between perceptual and motor processes. These dynamic interactions lead to the emergence of organic, structured, and dynamic musical performances, encompassing the very essence of rhythm's role in interpersonal coordination. However, the purpose of the dissertation extends beyond music, aiming to explore the dynamics underpinning interpersonal coordination and the organization of individual rhythms into collective behavior. These organizational principles are generalizable to all human interactions. Rooted in key theoretical concepts, such as the central role of perception in mediating the coupling between individuals and enabling their coordination, the dissertation unfolds within an overarching methodological framework. Novel experimental paradigms and signal processing techniques are developed with the goal of eliciting and quantifying the dynamics underlying dyadic behavior. From this approach, the multifaceted nature of perceptual coupling is illustrated, and its impact on coordination dynamics between individuals is investigated in depth. Throughout a series of studies, fundamental dimensions of informational coupling via sensory channels are identified and manipulated to assess their specific effect on the interaction. Starting from the direct comparison of visual and auditory couplings (Chapter 2), the investigation expands to subsidiary dimensions, such as their differential access to kinematic information (Chapter 3) and the role of perspective taking (Chapter 4). Alongside the assessment of dyadic behavior, the dissertation also delves into the neural dynamics underlying these interactions. By analyzing electroencephalographic (EEG) data recorded simultaneously from interacting participants, the interplay between behavioral and neural oscillators is investigated as a potential mechanism underpinning interpersonal synchronization (Chapter 5). To enhance this investigation, computer-generated auditory stimuli are utilized to induce and enable the measurement of neural entrainment, defined as the alignment of endogenous brain oscillations to environmental rhythms (Chapters 6 and 7). Finally, building on the methodologies developed throughout the dissertation, an examination of rhythmic musical interactions in aging individuals with varying degrees of neurocognitive disorder is conducted. Two datasets collected by the PSITEC Laboratory (University of Lille, FR), one involving a dyadic rhythmic task with a musical therapist, and another one featuring a synchronization task to isochronous and perturbated auditory stimuli, are analyzed. This contribution showcases how to overcome challenges related to data acquisition with this vulnerable population, thereby allowing maximal inference on their sensorimotor synchronization abilities (Chapter 8). The conclusion of this dissertation is the integration of concepts and methodologies that offer a comprehensive understanding of the role of rhythm in human interactions. The dissertation maintains a strong systemic perspective, considering the dyad as a coupled collective unit. It enriches theoretical and methodological dimensions across disciplines, paving the way for future research directions at the intersection of behavioral neuroscience, systematic musicology, and psychology.