Fonctions de la parole et de la mémoire à court terme dans la dyslexie : une étude combinée MEG et EEG (SMeDy)

1. Arrière plan

   La dyslexie développementale est le trouble d'apprentissage le plus répandu qui altère les compétences en lecture, même chez les personnes ayant une intelligence normale et une pleine disponibilité de l'éducation (Lyon et al., 2003). Elle est hautement héréditaire et plusieurs gènes candidats contribuant à la dyslexie ont été identifiés (Scerri & Schulte-Körne, 2010). Un large éventail de déficits ont été associés à la dyslexie, mais selon la théorie la plus répandue, sa principale cause est une altération du traitement phonologique (Ramus, 2001). Le MMN, dont les générateurs chevauchent des zones cérébrales signalées comme présentant des anomalies anatomiques dans la dyslexie, a soutenu cette notion. Des amplitudes MMN diminuées ont été systématiquement rapportées chez les dyslexiques pour certaines caractéristiques sonores de la parole et non de la parole (pour une revue Kujala & Näätänen, 2001). Ces effets ont même été retrouvés chez des enfants et des nourrissons présentant un risque héréditaire de dyslexie (Leppänen et al., 2002 ; Lovio et al., 2010). De plus, une étude récente dans notre groupe a montré que les enfants dyslexiques ont des problèmes à former des traces de mémoire pour les mots (Kimppa et al., en prép.), alors que le système auditif des adultes qui lisent normalement (Shtyrov et al., 2010) et les enfants (Kimppa et al., en prép.) formaient rapidement des représentations pour des mots nouveaux.

   Il a été récemment suggéré que des déficits phonologiques dans la dyslexie peuvent survenir en raison de déficiences dans différentes étapes du traitement du son. Selon cette théorie, les individus dyslexiques peuvent être divisés en différents sous-groupes. Ramus et ses collègues (2013) ont suggéré que les personnes dyslexiques présentent une altération des représentations phonologiques ou, à des stades de traitement ultérieurs, une altération des compétences phonologiques.

   Le projet actuel utilisera des enregistrements électroencéphalographiques (EEG) et magnétoencéphalographiques (MEG) combinés et des tests neuropsychologiques et perceptuels afin de déterminer comment les représentations neuronales phonologiques altérées par rapport aux compétences phonologiques contribuent à la dyslexie. Définis comme des modifications temporelles des stimuli externes dans l'EEG et le magnétoencéphalogramme MEG, les potentiels liés aux événements (ERP) et les champs liés aux événements (ERF), respectivement, pourraient fournir un indice objectif du traitement de l'information dans le cerveau humain. Les méthodes EEG et MEG offrent toutes deux une résolution temporelle élevée. L'avantage de MEG est offert par une localisation plus exacte des sources neurales activées en raison d'un effet diminué des distorsions causées par le crâne et les tissus que dans le processus de localisation des sources EEG. Il complétera et ajoutera des informations plus spécifiques à la recherche ERP sur la dyslexie en plus des études précédentes qui ont été principalement menées avec l'EEG. Pour un résumé des études sur la dyslexie menées avec le MEG, voir la revue de Salmelin (2007).

   Les réponses neuronales enregistrées par EEG et MEG ont été largement utilisées à la fois au service de la recherche fondamentale et de la recherche à orientation clinique. Au cours des dernières années, une réponse corticale appelée la négativité de l'inadéquation (MMN) a été utilisée intensivement pour étudier la perception auditive et ses déficits. Le MMN est un composant ERP déclenché par tout changement dans un aspect répétitif de la stimulation auditive, culminant à 100-200 ms à partir du début du changement et détectable à la fois électriquement (MMN) et magnétiquement (MMNm). Il a été suggéré que MMN fournit un indice de la mémoire sensorielle auditive (« échoïque ») et une détection automatique (involontaire) des changements. Il reflète également les traces de mémoire parole-son propres à la langue maternelle (Näätänen et al., 1997). Le MMN est déclenché même lorsque le sujet n'assiste pas aux stimuli auditifs. Par conséquent, il a été populaire dans l'étude de divers groupes de patients au cours des dernières années (pour les revues, voir Näätänen et al., 2007 ; Kujala et al., 2007).

   En plus du traitement des syllabes ou des (pseudo-)mots, l'activité neuronale lors de la compréhension de la parole complexe de la vie réelle par l'enregistrement d'un seul essai MEG sera caractérisée. Une méthode d'analyse sans modèle étudie les corrélations inter-sujets (ISC) entre les individus avec et sans dyslexie. Cette approche donnera un aperçu des caractéristiques de traitement auditif dans des conditions plus naturelles. La méthode de l'ISC s'est avérée viable dans la recherche dans des conditions naturelles, par ex. regarder des films ou écouter de la musique, principalement en utilisant l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Il a été introduit par Hasson et ses collègues en 2004, qui ont découvert que les régions du cerveau se synchronisent entre les sujets pendant le visionnage de films. Au MEG, cette approche n'a été que rarement utilisée (par ex. Lankinen et al., 2014 ; Suppanen, 2014; Thiede, 2014). Cependant, il confirme et complète les résultats de la recherche en IRMf. Dans la recherche sur le langage, les corrélations temporelles étudiées avec la méthode ISC n'ont été rapportées que dans les réseaux d'état de repos chez les enfants ayant des difficultés de lecture (Dimitriadis et al., 2013). Les résultats confirment les résultats des études IRMf. Ainsi, la méthode offre de nouvelles perspectives prometteuses sur les fondements neuronaux de la dyslexie.

   La dyslexie développementale est une maladie héréditaire d'origine polygénique. Plusieurs gènes candidats ont été détectés ces dernières années (Kere, 2014 pour une revue), associés à des fonctions de migration neuronale et de traitement auditif. Cependant, le lien entre les réponses auditives du cerveau et la cause génétique du trouble n'a pas encore été confirmé. Des recherches supplémentaires sur les liens entre les marqueurs génétiques et neuronaux de la dyslexie sont nécessaires afin de vérifier les différentes hypothèses existantes.

   Activité précédente

   La recherche dans le groupe des expérimentateurs a montré qu'au niveau du groupe, la discrimination corticale de bas niveau des sons et des sons de la parole est altérée dans la dyslexie (Kujala, 2007 pour une revue). Cela s'est traduit par une diminution des réponses MMN (par exemple, Kujala et al., 2006 ; Schulte-Körne et al., 1998 ; Neuhoff et al., 2012) et par des améliorations des MMN à la suite d'une intervention contre la dyslexie (Kujala et al., 2001 ; Lovio et al., 2012). Ces résultats suggèrent un lien étroit entre cette réponse neuronale et la dyslexie. De plus, les résultats des chercheurs suggèrent de faibles associations entre les représentations neuronales des sons de la parole et des lettres écrites dans le cerveau des dyslexiques (Mittag et al., 2013), ce qui pourrait refléter des déficits des compétences phonologiques dans la dyslexie. De plus, des études menées dans le groupe de recherche actuel ont conduit à l'identification de gènes candidats de la dyslexie (par ex. Hannula-Jouppi et al., 2005 ; Schumacher et al., 2006). Dans une revue récente, neuf gènes et quatre locus géniques ont été répertoriés dans un résumé des loci génétiques associés à la dyslexie développementale (Kere, 2014). Certains gènes candidats se sont avérés liés à des connexions axonales et d'autres à des fonctions de migration neuronale.

2. Objectifs et méthodes

Cette étude vise à déterminer les fondements neurocognitifs de la dyslexie et leur lien avec les gènes. Les processus neuronaux cibles altérés dans différents sous-groupes d'individus dyslexiques impliquent des représentations phonologiques par rapport aux compétences phonologiques. Les représentations phonologiques se reflètent dans la discrimination de bas niveau des sons de la parole, tandis que les compétences phonologiques peuvent se refléter dans l'intégration audiovisuelle des lettres écrites et parlées. Avec des tests neuropsychologiques, il sera déterminé quels participants ont principalement des représentations de la parole faibles ou de mauvaises compétences phonologiques. On suppose que les participants avec des représentations phonologiques faibles ont des réponses MMN/MMNm diminuées. Cependant, les participants qui n'ont pas ces problèmes, mais qui ont plutôt de faibles compétences phonologiques, devraient avoir des réponses MMN/MMNm normales mais des réponses déficientes reflétant l'intégration audiovisuelle, comme l'absence de différence dans les effets du texte imprimé par rapport au matériel visuel absurde au début. discrimination auditive de la parole. Ces deux types de groupes dyslexiques sont supposés avoir des altérations dans des gènes candidats dyslexiques partiellement différents.

Le traitement auditif dans le cerveau dans des conditions réelles plus complexes sera étudié à l'aide de MEG à essai unique lors de la présentation de sons vocaux naturels. On s'attend à ce que l'activité cérébrale synchronisée diffère entre le groupe dyslexique et le groupe témoin. Plus précisément, on s'attend à ce que les sujets dyslexiques présentent une diminution de la synchronie dans le cortex temporopariétal gauche (Temple, 2002). Les données d'un seul essai pourraient en outre montrer un lien avec les gènes, comme le suggèrent Giraud et Ramus (2013), qui ont émis l'hypothèse qu'une perturbation des oscillations corticales auditives modifie l'accès aux représentations phonologiques.

La dyslexie est connue pour être associée à plusieurs gènes candidats (pour une revue, voir Kere, 2014). Les gènes candidats sont associés aux compétences linguistiques et aux ERP du cerveau. La recherche génétique en coopération avec le laboratoire du professeur Juha Kere au centre de recherche Folkhälsan à Biomedicum, Helsinki ou Karolinska Institutet, Stockholm, visera à prouver le lien entre les gènes candidats de la dyslexie et l'activité cérébrale liée aux événements neuronaux aux stimuli de pseudo-mots.

Stimuli et procédure

Les réponses MMN et MMNm aux changements sonores dans le pseudo-mot / tata / (changements de voyelle, de durée de voyelle et de fréquence de syllabe) seront enregistrées pendant que les participants assistent à un film ou voient des stimuli de pseudo-mot simultanés présentés visuellement. Pendant la condition auditive, les sujets regarderont un film silencieux tout en étant présentés des stimuli "standard" fréquents, à savoir un pseudo-mot (/tata/) et des stimuli auditifs "déviants" peu fréquents (voir ci-dessous). La tâche est d'assister au film et d'ignorer les bruits de fond. La condition audiovisuelle comprend les mêmes stimuli de pseudo-mot, mais au lieu de regarder un film, les sujets verront les lettres écrites du pseudo-mot présenté ou une image brouillée des lettres du pseudo-mot. Les distracteurs, tels que le comptage des stimuli déviants ou les différentes formes et couleurs du stimulus visuel, seront donnés comme tâche principale aux participants. On leur demandera d'ignorer les sons.

Les stimuli de pseudo-mots sont les suivants :

• norme : /tata/
• voyelle déviante : /tato/
• fréquence déviante - fréquence plus élevée dans la 2e syllabe
• durée déviante : /tataa/ - 2e syllabe deux fois plus longue que dans le standard

Les stimuli seront présentés dans une conception combinée multi-fonctions et excentrique (Näätänen et al., 2004). Tous les types de déviants seront présentés dans le même ordre avec 1 à 4 normes entre chaque 2 déviants successifs.

En plus d'enregistrer les réponses MMNm, un enregistrement continu à essai unique de l'activité cérébrale pour un stimulus du monde réel sera enregistré. Environ 8 minutes de discours naturel (locuteur finnois) seront présentées aux deux groupes avec la tâche d'écouter simplement et de garder les yeux ouverts. Un enregistrement de 8 min au repos les yeux ouverts complètera l'addition.

Afin d'examiner les différences dans les capacités cognitives générales et le profil de performance entre les groupes, les participants subiront des tests comportementaux. Les caractéristiques de la dyslexie seront évaluées avec des parties du test de dyslexie de Nevala (Nevala et al., 2006). Le quotient intellectuel (QI) général et de performance ainsi que la mémoire phonologique et de travail seront testés à l'aide de l'échelle d'intelligence de Wechsler (WAIS-III ; Wechsler, 1997a) et des sous-tests de l'échelle de mémoire de Wechsler (WMS-III ; Wechsler, 1997b). La dénomination phonologique sera évaluée avec le test rapide de dénomination de stimulus alternatif (RAS) pour la vitesse et la précision (Wolf, 1986). Ces tests neuropsychologiques ou correspondants seront exécutés en max. 2 heures dans une session de test indépendante de la session MEG.

De plus, des échantillons de salive ou de sang (2x9 ml de sang) seront prélevés par une infirmière qualifiée après l'approbation du sujet. L'ADN sera extrait de ces échantillons et stocké au centre de recherche de Folkhälsan dans le laboratoire de Juha Kere. L'analyse de l'ADN se concentre sur tous les gènes candidats apparentés dans leurs différentes variantes en utilisant des techniques de séquençage de l'ADN pour déterminer les génotypes (Taqman, Sequenom). Des liens possibles entre l'activité électrique et magnétique du cerveau et des gènes candidats à la dyslexie sont recherchés.