Musique, Psychoacoustique et Apprentissage ImpliciteVers un modèle intégré de la cognition musicale

Soutenance de thèse de Charles DelbéDoctorat de Psychologie Cognitive LEAD - Université de Bourgognecharles.delbe@u-bourgogne.fr

10 décembre 2009

Appréciation musicale

Traitements ascendants influencés par les caractéristiques

de la stimulation

Traitements descendants influencés par des connaissances

antérieures

Système auditif

Caractéristiques psychoacoustiques de

l’environnement auditif et MCT

Système cognitif

Connaissances issues de l’exposition à une culture

musicale, stockées en MLT

Facteurs ascendants et descendants

Introduction

Implications:

Modularité de la cognition

Relations musique/langage

Réhabilitation cognitive

…

Delbé, C., et coll. (en prep.). Disentangling musical syntax

processing from auditory short-term memory

Delbé, C., French, R. M., & Bigand, E. (2008). Catégorisation asymétrique de

séquences de hauteurs musicales. L'Année Psychologique.

Marmel, F., Tillmann, B., & Delbé, C. (accepté). Priming in melody perception: tracking down the

strength of cognitive expectations. JEP:HPP.

Bailes, F., & Delbé, C. (sous presse). Long-term Melodic Expectation: the unexpected observation of distant priming effects. Musicæ Scientiæ.

Khalfa, S., Delbé, C., et coll. (2008). Positive and Negative Music

Recognition Reveals a Specialization of Mesio-Temporal Structures in

Epileptic Patients. Music Perception.

Liégeois-Chauvel, C., Delbé, C., et coll. (en prep.) The synchronization

between cortex and amygdala indexes emotional responses to music

Les traitements ascendants de l’information musicale

Traitements syntaxiques Apprentissage ImpliciteÉmotions

Lalitte, P., Bigand, E., Kantor-Martynuska, J., & Delbé, C. (2009).

On Listening to Atonal Variants of Two Piano Sonatas by Beethoven. Music

Perception

Co

llab

ora

tio

ns Modélisation cognitive

Traitement du signalNeurosciences

Modèles théoriquesMéthodes

comportementales

Méthodologies :

Pu

blic

atio

ns

Introduction

1. La perception musicale implique-t-elle des traitements syntaxiques de type linguistique ?

2. L’acquisition de régularités statistiques musicales

Vers un modèle intégré de la cognition musicale

Plan

Les attentes musicalesL’écoute d’une pièce musicale crée des attentes concernant

les évènements auditifs à venir

Contexte musical

Accord

L’observation de phénomènes d’attentes musicales (et des effets de leurs violations) est à l’origine de l’hypothèse de traitements de type syntaxique

en musique, similaires à ceux du langage.

+/-

I - Musique et syntaxe

Facilitation perceptive pour les accords reliés à un contexte(Bharucha et coll.; Bigand et coll.)

Réponses cérébrales aux violations harmoniques (Patel et coll.; Koelsch et coll.)

“One strong piece of evidence for a cognitivist view of tonal syntax is that certain psychological properties of musical elements derive from their context and structural relations rather than from their intrinsic physical

features” (Patel, 2008, p. 260).

Effets d’interférences(Patel et coll.; Tillmann et coll..)

Pathologies(Patel et coll.; Jentschke et coll.)

La structure prolongationnelle est l’équivalent musical de la syntaxe linguistique (Jackendoff,

2009)

La structure prolongationnelle est l’équivalent musical de la syntaxe linguistique (Jackendoff,

2009)

Origines des attentes musicales ?L’approche cognitive : abstractions et représentations en MLT

Attentes

La fille qui embrasse le garçon joue du piano

I - Musique et syntaxe

Flux ascendant

Flu

x de

scen

dant

Un modèle cognitif : MUSACT (Bharucha, 1987; Tillmann, Bharucha, et Bigand, 2000)

Un réseau à activation interactive, inspiré des modèles de la représentation des connaissances linguistiques (Rumelhart & McClelland, 1982; Elman & McClelland, 1984)

I - Musique et syntaxe

Act

ivat

ion

Cellules Accords F# C# G# D# A# F C G D A E B

Reliée

Moins reliée

Bigand et coll., 1999

Un modèle cognitif : MUSACT (Bharucha, 1987; Tillmann, Bharucha, et Bigand, 2000)

I - Musique et syntaxe

Origines des attentes musicales ?Hypothèse alternative: perception de la hauteur et mémoire auditive à court-terme

Les phénomènes d’attentes sont générés par les caractéristiques acoustiques de la

stimulation et par les propriétés du système auditif

Les phénomènes d’attentes sont générés par les caractéristiques acoustiques de la

stimulation et par les propriétés du système auditif

Attentes

Rôle des hauteurs virtuelles et de la MCT auditive dans la perception des structures

de hauteurs(Parncutt, 1989; Huron et Parncutt, 1993; Leman, 2000)

Rôle des hauteurs virtuelles et de la MCT auditive dans la perception des structures

de hauteurs(Parncutt, 1989; Huron et Parncutt, 1993; Leman, 2000)

I - Musique et syntaxe

Un modèle auditif (Leman, 2000)

I - Musique et syntaxe

Filtrage et Transduction

Mémoire à court terme

Percept immédiat Contexte global

Encodage de la hauteur

Contextualité tonale : différence entre ces deux images à chaque instant

=> Tension tonale (combien le percept immédiat des hauteurs s’intègre au contexte global)

Contextualité tonale : différence entre ces deux images à chaque instant

=> Tension tonale (combien le percept immédiat des hauteurs s’intègre au contexte global)

Signal

Temps

Pé

rio

de

sF

ibre

s a

ud

itiv

es

Amorçage sensoriel : différence de la contextualité tonale de la cible (Reliée – Moins reliée)

Amorçage sensoriel : différence de la contextualité tonale de la cible (Reliée – Moins reliée)

I - Musique et syntaxe

Un modèle auditif (Leman, 2000)

Réévaluation d’un grand nombre d’études en faveur d’un traitement syntaxique abstrait de la musique, similaire à celui du langage

Delbé, C., Bigand, E., Poulin-Charronnat, B., Tillmann, B., & Leman, M. (en prep.). Disentangling musical syntax processing from auditory short-term memory

I - Musique et syntaxe

CT(Reliée) > CT(Moins reliée)Prédit l’effet d’amorçage harmonique

CT(Reliée) > CT(Moins reliée)Prédit l’effet d’amorçage harmonique

CT(Reliée) – CT(Moins reliée)

Amorçage en contexte longBigand & Pineau, 1997

I - Musique et syntaxe

Amorçage distantBigand et coll., 1999

V I

1)

I IV

2)

V I

I IV

3)

Facilitation perceptive : Reliée > Modérément reliée > Peu reliée

Facilitation perceptive : Reliée > Modérément reliée > Peu reliée

I - Musique et syntaxe

différence

différence

CT : Reliée > Modérément reliée > Peu reliéeCT : Reliée > Modérément reliée > Peu reliée

Amorçage distantBigand et coll., 1999

I - Musique et syntaxe

Tonalité proche (Eb) Tonalité distante (Db)

P600; Patel et coll. (1998)

Tonalité : C

Tonique (C)

Réponses cérébrales aux violations harmoniquesTonique - Proche

Tonique - Distant

I - Musique et syntaxe

Réponses cérébrales aux violations harmoniquesERAN; Steinbeis, Koelsch, et Sloboda (2006)

6 chorals de Bach terminés par un accord:-Attendu (tonique)-Inattendu (tonique mineure)-Très inattendu (Sixte Nap.)

I - Musique et syntaxe

Interférences musique / langageSlevc, Rosenberg, & Patel (2009)

Dans – Hors tonalité

Musique et syntaxe

Partie 1 : conclusions

Une majorité des résultats réévalués peut être expliquée de façon parcimonieuse par un modèle auditif

Pourquoi le modèle échoue-t-il quelques (rares) fois ? Limitations (codage temporel, étendue fréquentielle, paramètres et

dynamique de la mémoire échoïque) Les traitements ascendants influencent l’amorçage

musical: Décours temporel (Tekman et Bharucha, 1998; Bigand et coll., 2003) Amorçage sensoriel chez des patients aphasiques (Patel et coll., 2008) Amorçage mélodique (Bailes et Delbé, sous presse; Marmel, Tillmann, et

Delbé, sous presse) Mais ces traitements ne semblent pas suffisants, des

influences descendantes sont nécessaires Représentations de règles syntaxiques abstraites de type linguistique ? Représentations de régularités statistiques ?

I - Musique et syntaxe

1. La perception musicale implique-t-elle des traitements syntaxiques de type linguistique ?

2. L’acquisition de régularités statistiques musicales

Vers un modèle intégré de la cognition musicale

Plan

Chats Chiens

Fam

iliar

isat

ion

Tes

tII - L’acquisition de régularités statistiques musicales

Catégorisation visuelle chez les jeunes enfants de 3-4 mois (Quinn, Eimas et Rosenkrantz, 1993)

Technique de familiarisation/préférence

La représentation des chats exclue celles des chiensLa représentation des chiens n’exclue pas celles des chatsAsymétrie de l’exclusivité de ces catégories

Tem

ps d

e re

gard

Catégorie d’habituation

II - L’acquisition de régularités statistiques musicales

…

…

?? ?

Un modèle connexionniste de l’habituation (Mareschal & French, 1997)

Perception

Enc

odag

e

Ajustem

ent

Test/comparaison

Err

eur

de p

rédi

ctio

n(t

emps

de

rega

rd)

Condition d’apprentissage

II - L’acquisition de régularités statistiques musicales

Origine de l’effet d’asymétrie

relations d’inclusion des distributions statistiques des caractéristiques visuelles:La variabilité de la catégorie chiens > chats=> Tous les chats pourraient être des chiens, mais pas l’inverse

II - L’acquisition de régularités statistiques musicales

L’effet d’asymétrie émerge dans un système dont les représentations internes reflètent les relations d’inclusion de l’environnement.Ces simulations confirment que les processus mis en jeu sont ascendants

L’effet d’asymétrie émerge dans un système dont les représentations internes reflètent les relations d’inclusion de l’environnement.Ces simulations confirment que les processus mis en jeu sont ascendants

Intervalles : 1 2 3 4 5

Delbé, C., French, R. M., & Bigand, E. (2008). Catégorisation asymétrique de mélodies.

Manipulation des probabilités d’occurrence d’intervalles dans de courtes mélodies artificielles (atonales)

II - L’acquisition de régularités statistiques musicales

Participants Simulations

Résultats comportementaux et simulations

II - L’acquisition de régularités statistiques musicales

Des processus ascendants, sensibles aux distributions statistiques des stimulations, influencent l’émergence de catégories mélodiques

Principes aspécifiques de traitement de l’information

Ces traitements s’appliquent à des régularités d’ordre psychoacoustique impliquant des unités de bas niveau (notes,

intervalles, …)

Catégorisation

Partie 2 : conclusions

II - L’acquisition de régularités statistiques musicales

1. La perception musicale implique-t-elle des traitements syntaxiques de type linguistique ?

2. L’acquisition de régularités statistiques musicales

Vers un modèle intégré de la cognition musicale

Ressources partagées (Patel 2001; 2008)

Modularité (Peretz et Coltheart, 2001)

III - Vers un modèle intégré

Musique, langage et cerveau : vers un modèle intégré

Cognition auditive

Zatorre et Gandour (2008)

« The key to reconciling these phenomena probably lies in understanding the interactions between afferent pathways that carry stimulus information, with top-down processing mechanisms that modulate these processes. »

Interactions entre processus ascendants et descendants

-Intègre un grand nombre de principes de modélisation connexionniste communément admis

- Représentations distribuées- Pas de dissociation représentations / processus- Flux de traitement global multi-directionnel (modulé par les NGC)

Vers un modèle intégré

Leabra : une architecture cognitive connexionniste(O'Reilly, 2006; O'Reilly & Munakata, 2000)

- Les représentations du CF (issues d’apprentissage statistique séquentiel) sont indépendantes, mais sujettes à une inhibition forte

- Les représentations du CF (issues d’apprentissage statistique séquentiel) sont indépendantes, mais sujettes à une inhibition forte

Merci de votre attention !