La th o ie de l atte tio d a i ue, i itiale e t p opos e o e od le de la perception des patterns auditifs (Jones, 1976 ; Jones & Boltz, 1989 ; Large & Jones, 1999), constitue un cadre théorique permettant de mieux comprendre le décours temporel de l allo atio des essou es atte tio elles. D ap s ette th o ie, l atte tio est répartie de faço li ue, sous fo e d os illatio s, à t a e s le te ps (Jones, 1976). Ces oscillations atte tio elles o t u th e e dog e. Toutefois, e p se e d u e st u tu e te po elle guli e da s l e i o e e t, le rythme des oscillations attentionnelles peut se synchroniser à celui de la structure externe (Jones & Boltz, 1989). Une telle synchronisation pe et de d dui e la st u tu e te po elle d o u e e des e e ts sui a ts et, par conséquent, de développer des attentes temporelles ua t à l o u e e des e e ts futurs (Jones & Boltz, 1989). Les attentes temporelles donnent alors lieu à une meilleure allocation de ressources attentionnelles au moment attendu de présentation, résultant en un meilleur traitement de l e e t (Large & Jones, 1999).
De o euses tudes o t test les p di tio s d oula t de la th o ie de l atte tio dynamique. Les données comportementales mettent en évidence un bénéfice perceptif et cognitif des structures temporelles régulières. Issue du champ de la cognition musicale, la th o ie de l atte tio d a i ue s est, da s u p e ie te ps, e t e su le fi e de structures temporelles régulières dans le traitement de matériel musical. Les prédictions issues de cette théorie se sont ensuite étendues à des domaines cognitifs partageant des liens t oits a e la usi ue tel ue le la gage, puis à d aut es do ai es plus disti ts o e le
neuroph siologi ues d u e di i utio des essou es eu ales e uises pour le traitement d i fo atio s atte dues.
i. Bénéfices perceptifs
Le paradigme de discrimination temporelle, utilisé pour tester les bénéfices potentiels des régularités temporelles du contexte, se focalise sur les capacités de perception du temps et la sensibilité aux changements temporels. Dans les paradigmes de discrimination temporelle, les participants doivent indiquer si la durée entre deux sons est plus courte, plus longue ou similaire à une période de référence présentée préalablement. Dans les études de Jones et collaborateurs (Barnes & Jones, 2000 ; Large & Jones, 1999 ; McAuley & Jones, 2003), la p se tatio des deu i te alles te po els à o pa e i.e., l i te alle de f e e et l i te alle de o pa aiso tait p d e d u e s ue e auditi e iso h o e i duisa t u o te te te po el d fi i pa l i te alle de te ps s pa a t ha ue so . La présentation du contexte permet de développer des attentes temporelles quant à la durée séparant chaque ote. Plus la du e de l i te alle de f e e diff e de la du e atte due s. plus ou te ou plus longue), moins les performances de discriminatio su l i te alle de o pa aiso so t bonnes (Barnes & Jones, 2000 ; Large & Jones, 1999). Les performances de discrimination sont eilleu es e p se e d u e structure temporelle régulière plutôt que (1) en son absence et (2) en p se e d u e st u tu e te po elle i guli e (McAuley & Jones, 2003). La présence d u o te te te po el gulie se le pe ett e la atio d atte tes te po elles qui, lo s u elles so t espe t es, pe ette t u e eilleu e pe eptio des i te alles de te ps. L effet de la gula it du o te te pou ait epe da t t e dû à la p titio du e intervalle de temps entre les sons constituant le contexte et les so s d li ita t l i te alle de f e e plutôt u à u effet des gula it s te po elles. Pou teste ette h poth se, la du e de l i te alle de f e e a t odifi e de faço à o espo d e au dou le du te ps des intervalles du contexte (McAuley & Jones, 2003). Pa o s ue t, la du e de l i te alle de référence et celle des intervalles temporels constituant le contexte sont différent mais l i te alle de f e e este p di ti le. De meilleures performances de comparaison lorsque les stimuli à comparer sont prédictible persiste dans cette situation, suggérant que le bénéfice est bien dû à la p se e d u e st u tu e te po elle guli e.
La p se e d u e st u tu e te po elle guli e pe et gale e t u e eilleu e perception de la durée des événements. Dans un paradigme de type odd-ball1 auditif, le jugement de la durée du son déviant est influencée par le contexte temporel de la séquence de stimuli (McAuley & Fromboluti, 2014). Lorsque le rythme de la séquence de stimuli est iso h o e, la pe eptio de la du e du sti ulus d ia t pa sa du e est eilleu e s il est présenté au moment attendu. Si le stimulus déviant apparait plus tôt ou plus tard que ce moment, sa durée est perçue comme plus courte ou plus longue, respectivement. La disto sio de la pe eptio te po elle est e e a he pas i flue e pa le te po plus le t ou plus apide de la s ue e p da t le so d ia t. E p se e d u e structure te po elle guli e, la pe eptio de du e d u e e t est eilleu e si elui-ci arrive au o e t atte du, sugg a t ue da a tage d atte tio est allou e au t aite e t pe eptif de cet événement. Lorsque le son déviant est présenté dans une séquence temporellement irrégulière, la différence de distorsion de perception temporelle entre les sons déviants arrivant au moment attendu (sur la base de la durée moyenne des intervalles temporels de la séquence) ou plus tard est réduite.
La perception des caractéristiques des événements telles que la hauteur des notes (Jones, Johnston, & Puente, 2006) ou leur intensité (Geiser et al., 2012) est également eilleu e e p se e d u e st ucture temporelle régulière. Jones et collaborateurs (Jones et
al., 2006) se sont intéressés à la perception de la hauteur de notes présentées à un moment
atte du ou o d u e s ue e guli e. Des s ue es iso h o es de euf otes de hauteur différentes étaient présentées trois fois et, lors de la troisième présentation, la huitième note pouvait être identique (50 % des essais) ou différente (plus haute ou plus basse, 50 % des essais) des présentations précédentes. La note pouvait être présentée au moment attendu, plus tôt ou plus tard, et les participants devaient indiquer si la hauteur de la huitième note de la dernière séquence était identique, plus haute ou plus basse que dans les présentations précédentes. Les performances de jugement de hauteur étaient meilleures lorsque la note à juger apparaissait au moment attendu plutôt que plus tôt ou plus tard. Les différences d e a titude e fo tio du o e t de p se tatio de la ote i le pe siste t lo s ue les
1 Dans un paradigme de type odd-ball, une séquence de stimuli répétés (stimuli standards) est présentée. Au cours de cette séquence, des stimuli déviants, qui enfreignent une règle établie par les stimuli standards, sont présentés à une fréquence peu élevée.
pa ti ipa ts so t i fo s u ils e doi e t pas p te atte tio au th e de p se tatio , mais se concentrer sur la hauteur des notes, suggérant un apprentissage implicite de la structure temporelle.
Da s des pa adig es s i t essa t à l effet des gula it s te po elles dans un contexte musical, Schmuckler et Boltz (1994) puis Tillmann et Lebrun-Guillaud (2006) ont o pa la pe eptio d a o ds usi au a i a t au o e t atte du ou o . Da s es deu études, une séquence musicale était présentée, et les participants devaient réaliser un jugement sur le dernier accord de la séquence. Le jugement consistait à indiquer à quel point le dernier accord complétait ou faisait partie de la séquence précédente (Schmuckler & Boltz, 1994 ; Tillmann & Lebrun-Guillaud, 2006) ou à juger son timbre o e so a t « lai » ou « touff », Till a & Le u -Guillaud, 2006). Da s l tude de Schmuckler et Boltz (1994), des extraits de o eau usi au o pos s d u e lig e lodi ue à uat e esu es a o pag es de uat e a o ds taie t p se t s. Le o e t d o u e e du uat i e a o d i.e., l a o d à juge tait a ipul , oï ida t a e le p e ie te ps de la uat i e mesure (i.e., au moment attendu) ou sur un autre temps (i.e., plus tôt ou plus tard que le moment attendu). Les accords arrivant au moment attendu étaient jugés comme complétant mieux la séquence musicale que les accords arrivant à un moment inattendu. Les temps de a tio asso i s à e juge e t taie t gale e t plus ou ts lo s ue l a o d a i ait à u moment attendu plutôt qua a t ou après ce moment. Ces résultats suggèrent que la régularité temporelle de la séquence musicale a permis de développer des attentes te po elles su le o e t d o u e e de l e e t à juge , pe etta t u e eilleu e allo atio de l atte tio à e o e t précis. L tude de Tillmann et Lebrun-Guillaud (2006) confortent cette hypothèse. La manipulation expérimentale était similaire à celle de Schmuckler et Boltz (i.e., l accord à juger arrive au moment attendu, plus tôt ou plus tard) à la différence que la séquence musicale pouvait être régulière ou non. Les temps de réponse pour juge le ti e de l a o d taie t plus apides lo s ue le de ie a o d appa aissait au moment attendu plutôt que plus tôt ou plus tard. De plus, lorsque les séquences étaient irrégulières, les temps de réponse pour juger le timbre du dernier accord étaient plus lents en comparaison aux séquences régulières, suggérant que les participants étaient moins précis da s ette situatio pou a ti ipe l o u e e de l a o d à juge .
La pe eptio d e e ts p se t s à u i eau p o he du seuil des apa ités pe epti es fi ie aussi de l o ie tatio te po elle de l atte tio g â e à la p se e de régularités temporelles, et ceci même en modalité visuelle (Mathewson, Fabiani, Gratton, Beck, & Lleras, 2010). Les participants devaient d te te la p se e d u e i le u poi t au e t e de l a p se t e pe da t u te ps t s ou t dix millisecondes) et i diate e t sui ie d u as ue i.e., dis ue oi do t le e t e la est au es dimensions que la cible). Avant la présentation de la cible, un nombre variable de stimuli visuels (deux, quatre ou huit) similaires au masque sont présentés à un rythme isochrone de façon à créer une structure temporelle régulière. Ces conditions avec rythme visuel étaient comparées à une conditio sa s th e au u sti ulus tait p se t a a t la i le et u e o ditio o t ôle où deu sti uli taie t p se t s et s pa s d u i te alle de te ps o espo da t à l a t e t e le p e ie et le de ie sti ulus de la o ditio à huit sti uli. L i te alle te po el s pa a t le de ie as ue de la s ue e et la p se tatio de la i le est manipulé : la cible pouvait appa ait e au o e t atte du i.e., l i te alle te po el est identique à ceux de la séquence précédente), plus tôt ou plus tard que ce moment. Dans la condition contrôle, les performances de détection était meilleures à mesure que le délai entre le de ie sti ulus et la i le aug e tait, sugg a t u e di i utio de l effet de p
-as uage i.e., la p se e d u -as ue a a t le stimulus à traiter en empêche la perception) a e l aug e tatio du d lai. L a lio atio des pe fo a es a e l aug e tatio du d lai est epe da t pas o se e e p se e d u th e p da t la p se tatio de la i le. En revanche, la présence (vs. l a se e du th e gulie a lio e les pe fo a es de détection de la cible lorsque celle-ci est présentée en phase avec le rythme (i.e., au moment attendu), mais réduit les performances lorsque la cible apparait plus tôt ou plus tard. La sensibilité pe epti e se le a lio e pa l e t ai e e t de l atte tio te po elle dû à la p se e d u e st u tu e te po elle guli e.
Da s u e tude isa t à alue l effet d u e st u tu e te po elle guli e su la qualité de la perception visuelle, des patchs Gabor2 étaient présentés à différents niveaux de contrastes relatifs au seuil de perception de chaque participant, et les participants devaient
2U pat h Ga o est u ite isuel, g ale e t i ulai e, o stitu d u e alte a e de ouleu s ou o t astes. Les deu a a t isti ues d u tel pat h so t la taille et l o ie tatio des lig es es pa l alte a e de couleur (ou contrastes).
i di ue l o ie tatio de es pat hs (Cravo, Rohenkohl, Wyart, & Nobre, 2013 ; Rohenkohl, Cravo, Wyart, & Nobre, 2012). De manière à manipuler la régularité de la structure temporelle de présentation, les patchs Gabor étaient présent s au ou s d u e s ue e de pat hs de uit isuel pou a t t e guli e ou i guli e. E a o d a e les p opositio s d u e eilleu e se si ilit pe epti e e p se e d u e st u tu e te po elle guli e (Mathewson et al., 2010), le seuil de détection des patchs Gabor était plus bas durant les s ue es guli es plutôt u i guli e. Les pe fo a es de dis i i atio et les te ps de réponse étaient améliorés par la régularité de la séquence. Ces résultats suggèrent que la p se e d u e st u tu e te po elle guli e pe et u e perception de meilleure qualité, plus exacte et plus rapide.
Comme illustré par les études intermodalités sensorielles, une structure temporelle régulière peut améliorer le traitement perceptif alo s e ue la gula it est pas implémentée dans le matériel à traiter (Bolger, Trost, & Schön, 2013 ; Escoffier, Sheng, & Schirmer, 2010). Au ou s d u e tâ he de dis i i atio isuelle, l i age à juge i di ue si elle est p se t e à l e d oit ou à l e e s tait p d e d u e s ue e auditi e guli e, en comparaison avec une condition contrôle silencieuse (Escoffier et al., 2010). Dans la condition avec rythme auditif, le o e t d appa itio de l i age pa appo t au te po du rythme était manipulé : l i age pou ait a i e au o e t atte du e s h o ie ou o , ais tait pas a o pag d u so . Les temps de jugements étaient plus courts en p se e du th e auditif o pa à la o ditio sile e, et plus ou ts si l i age apparaissait au moment attendu. La p se e d u e st u tu e te po elle guli e auditi e p da t la p se tatio d u e i fo atio isuelle se le o ie te l atte tio da s le temps et bénéficie par conséquent au traitement visuel. Les résultats des études de Bolger et collaborateurs (2013) sont concordants avec cette proposition. Les informations visuelles à t aite taie t p se t es e e te ps u u e s ue e auditi e iso h o e do t e tai s temps étaient régulièrement accentués (i.e., temps forts) ou non (temps faible). Les temps de po se à des tâ hes de d te tio de i les isuelles i.e., appu e su u e tou he d s u u e oi appa ait à l a ou de dis i i atio isuelle i.e., d s u u stimulus visuel apparait, i di ue s il s agit d u x ou d u +) étaient plus rapides lorsque les items visuels apparaissaient sur un temps fort de la séquence auditive plutôt que sur un temps faible, et ce que la séquence auditive soit un rythme isochrone ou une musique (voir aussi Trost et al., 2014 pour des
sultats si ilai es e p se e d u e usi ue .Conformément aux propositions de la théorie de l atte tio d a i ue (Jones, 1976 ; Jones & Boltz, 1989 ; Large & Jones, 1999), les attentes te po elles d elopp es g â e à la p se e d u e st u tu e te po elle guli e fa ilite t le t aite e t pe eptif d e e ts ayant lieu au moment attendu. Les régularités temporelles semblent également bénéficier au traitement cognitif des informations.
ii. Bénéfices cognitifs
(1) Traitement du langage
Le langage partage de nombreuses caractéristiques communes avec la musique et, parmi celles-ci, les structures rythmiques. Le rôle de la régularité temporelle de la structure du la gage, pa ti uli e e t de l accentuation, a été largement étudiée (voir Beier & Ferreira, 2018 pour une revue). Les t a au issus de l tude du la gage s. de la og itio usi ale et la th o ie de l atte tio d a i ue sugg e t ue l atte tio est p f e tielle e t allou e au s lla es a e tu es et ue l a e tuatio peut pe ett e u e eilleu e o p he sio du langage (Pitt & Samuel, 1990). Pour étudier le bé fi e d u e st u tu e te po elle guli e da s le t aite e t du la gage e lie a e la th o ie de l atte tio d a i ue (Jones, 1976 ; Jones & Boltz, 1989 ; Large & Jones, 1999), Quené et Port (2005) ont manipulé le th e de l a e tuatio des voyelles dans une séquence de mots bisyllabiques. Le rythme d o u e e des o elles a e tu es tait gulie i.e., i te alle i te -accent équidistant) ou i gulie . Les pa ti ipa ts de aie t d te te l appa itio d u pho e pa i la s ue e de mots. Les temps de détection étaient plus courts pour les séquences régulières plutôt u i guli es, sugg a t ue les gula it s te po elles o te ues da s le langage pe ette t d e a lio e la pe eptio .
Les manipulations expérimentales de Quené et Port (2005) so t assez loig es d u contexte de perception langagière naturelle. Toutefois, les régularités temporelles semblent également centrales lors de la perception langagière plus naturelle. Dans une étude de Falk et Dalla Bella (2016), les participants écoutaient deux phrases successivement et devaient i di ue s ils pe e aie t u ha ge e t entre la première et la deuxième phrase. Si un changement était présent, il consistait en un remplacement du verbe de la première phrase par un autre verbe similaire en termes de structure morpho-syntactique (i.e., forme et fonction du mot dans la phrase) et de sémantique. Grâce à une manipulation du nombre de
syllabes précédant le verbe, celui-ci pouvait être présenté sur un temps fort (i.e., une syllabe accentuée) ou un temps faible (i.e., une syllabe non accentuée). La détection de changement dans la phrase était plus rapide et plus exacte lorsque le changement avait lieu sur un temps fort que sur un temps faible. Les éléments accentués semblent mieux traités que ceux qui ne le sont pas, suggérant que la structure métrique de la phrase est importante dans son traitement (Falk & Dalla Bella, 2016).
Les travaux de Kotz et collaboratrices (Roncaglia-Denissen, Schmidt-Kassow, & Kotz, 2013 ; Rothermich, Schmidt-Kassow, & Kotz, 2012 ; Schmidt-Kassow & Kotz, 2009a, 2009b) se so t i t ess s à l effet des régularités temporelles sur le traitement du langage via des jugements de grammaticalité de phrases (Schmidt-Kassow & Kotz, 2009a, 2009b) et sur sa compréhension en évaluant le jugement de cohérence sémantique (Rothermich et al., 2012) et la résolution d a iguït s s ta i ues (Roncaglia-Denissen et al., 2013) de phrases. Dans l e se le des tudes de Kotz et olla o at i es, les phrases à traiter étaient construites de telle façon que le th e de l a e tuatio des mots était régulier ou non. La structure temporellement régulière des phrases permettait une meilleure résolution des ambiguïtés syntaxiques (Roncaglia-Denissen et al., 2013). En revanche, les performances de jugement de cohérence sémantique ou de violation de grammaticalité ne semblaient pas être influencées par la régularité de la structure temporelle de la phrase. Il convient cependant de noter que les pe fo a es des pa ti ipa ts taie t e elle tes et p o hes d u seuil pla he da s l e se le des o ditio s e p i e tales, e ui pou ait e pli ue u au u e diff e e ait été observée pour les mesures comportementales. L a ti it le t oph siologi ue des pa ti ipa ts tait e egist e da s l e se le des tudes (Roncaglia-Denissen et al., 2013 ; Rothermich et al., 2012 ; Schmidt-Kassow & Kotz, 2009a, 2009b). Les analyses de potentiels évoqués mettent en évidence une réaction cérébrale aux violations de structure métrique reflétée par une augmentation de la composante P600 liée à la réanalyse du pattern métrique lorsque la structure temporelle de la phrase est irrégulière (Schmidt-Kassow & Kotz, 2009a, 2009b). La régularité de la structure métrique influence également les réponses évoquées liées au traitement sémantique et syntaxique (Roncaglia-Denissen et al., 2013 ; Rothermich et
al., 2012 ; Schmidt-Kassow & Kotz, 2009b). L a plitude de la o posa te P o u e pa une erreur grammaticale (Schmidt-Kassow & Kotz, 2009b) ou par le mot permettant de soud e l a iguït s ta i ue (Roncaglia-Denissen et al., 2013) est réduite lorsque la
st u tu e t i ue est guli e plutôt u i guli e, i di ua t u e fa ilitatio du t aite e t de la structure de la phrase en présence de régularités temporelles. La composante N400 évoquée par des mots sémantiquement inattendus est également influencée par le contenu métrique de la ph ase, a e u e du tio d a plitude et u e o u e e plus p o e lo s ue la st u tu e t i ue est guli e plutôt u i guli e (Rothermich et al., 2012). Ce sultat est i te p t o e efl ta t l a l atio de l a s au ep se tatio s le i ales et à leu i t g atio e p se e d u e structure métrique régulière qui permet de prédire le o e t d o u e es des s lla es a e tu es. Pris ensemble, ces résultats (Roncaglia-Denissen et al., 2013 ; Rothermich et al., 2012 ; Schmidt-Kassow & Kotz, 2009a, 2009b) suggèrent que la présence de régularités temporelles dans des situations de perception