Un son correspond à un déplacement d'air suivant une certaine intensité (décibel) et certaines fréquences (hertz). Ce déplacement d'air arrive dans l'oreille, rebondit contre la membrane du tympan qui vibre... La vibration est transmise à 3 petits osselets, le marteau, l'enclume et l'étrier qui lui-même transmet la vibration à un liquide en circuit fermé. De là, le liquide en se déplaçant va faire réagir de minuscules cils sensibles à certaines fréquences. De cette réaction va naitre un influx nerveux qui va transmettre l'information sonore ainsi codée au cerveau.
Cela apparait mécaniquement simple si l'on se base sur le travail consacré à un son isolé à une seule fréquence (son pur). Qu'en est-il si l'on se replace dans les conditions naturelles où l'oreille doit traiter simultanément en des temps trés brefs plusieurs sons complexes et a pour rôle de fournir une information suffisamment pertinente pour que le cerveau procède à des opérations trés complexes de perception: porter de l'attention, sélectionner les sons pertinents, les reonnaitre, les situer, les assembler, retrouver leur ordre de succession, leur donner un sens...etc. Et si l'on prend les sons de la parole, les choses sont encore plus complexes..
Prenons l'exemple suivant: les deux célèbres vers de Verlaine:
Les sanglots longs des violons de l'automne
Bercent mon coeur d'une langueur monotone
Il faut 6 secondes 892 millièmes pour les prononcer d'une voix calme. Ces deux vers comportent 48 sons complexes. Cela fait une moyenne de 148,5 millièmes de secondes par son. De plus, le découpage en mots tel que nous le connaissons à l'écrit n'est pas du tout le même à l'oral; voilà ce que cela donne approximativement dans la réalité entendue:
Lessanglotslongs desviolonsdel'automne
Bersmoncoeur d'unelangueurmonotone
L'oreille va devoir rendre compte avec la plus grande précision d'autant que l'on a des sons trés proches qui se ressemblent: lo/lon (dans "sanglots longs"); coeur/gueur (dans "mon coeur d'une langueur"; mo/no...etc, et ceci dans des conditions d'écoute pas toujours trés bonnes: bruits de fond, bruits masquants, réverbération..etc.
La fréquence fondamentale de la voix humaine varie entre 80Hz et 850Hz. Communément, lorsqu'on parle, les variations se font le plus souvent entre 110Hz et 300Hz. L'intensité dans la parole varie de 15db (voix chuchotée) à 70db (voix trés forte).
Les voyelles sont composées d'une combinaison savante (spectre vocalique) de formants c'est à dire qu'à la fréquence fondamentale de la voix "s'ajoutent, se superposent" d'autres composantes à différentes hauteurs, jusqu'à 5-600Hz. C'est ce qui fait qu'un "on" parait plus grave qu'un "i".
Les consonnes sont des bruits résultant du passage de l'air dans le pharynx et la bouche. Les consonnes voisées se doublent d'une composante vocale (bruit+voix).
Pour entendre un clic avec le bouton droit puis un clic avec le bouton gauche de la souris
comparable à la parole perçue dans une pièce mal insonorisée avec bruit de fond à 20%
bruit de fond à moins de 10 Db
tous les sons de plus de 5000Hz sont quasiment éliminés
tous les sons de plus de 3000Hz sont quasiment éliminés: gène sur la discrimination de certaines consonnes
tous les sons de plus de 2000Hz sont quasiment éliminés: discrimination des consonnes compromise
tous les sons de plus de 1000Hz sont quasiment éliminés: gros problèmes de discrimination des consonnes et gène certaine sur les voyelles
tous les sons de plus de 750Hz sont quasiment éliminés: discrimination phonétique trés compromise. message difficilement intelligible.
tous les sons de moins de 125Hz sont quasiment éliminés: éclaircissement des constrastes phonétiques car la fréquence fondamentale de la voix est moins accentuée.
tous les sons de moins de 250Hz sont quasiment éliminés: contrastes phonétiques trés accentués, fréquence fondamentale peu pertinente.
tous les sons de moins de 500Hz sont quasiment éliminés: la discrimination tout ce qui est vocalique (voix, voyelles, consonnes voisées) est difficile.
tous les sons de moins de 750Hz sont quasiment éliminés: message peu intelligible
L'audition correcte et efficace de la parole humaine implique donc écoute et traitement perceptif sur une large bande passante de fréquences auquel s'ajoutent un traitement sur le plan attentionnel et un traitement séquentiel. Une fois, le son codé en influx nerveux, de nombreux relais existant tout au long du trajet des voies nerveuses vont "travailler" à une réception la plus parfaite possible au niveau des aires corticales.
Des variations de quelques millisecondes peuvent suffire à compromettre l'identification de certains phonèmes au sein d'un mot, ces variations peuvent être dûes tant à celui qui émet le message (par exemple quelqu'un qui maîtrise mal la langue) qu'à celui qui la reçoit (problème d'attention ou problème structural comme chez les dysphasiques, aphasiques ou dyslexiques). Par exemple, écoutons "les sanglots" en mode normale et avec un décalage de 60millisecondes entre "san" et "glots" juste au début de "G".
On remarque que "les sanglots" sonnent un peu aussi comme "les sandlo" ou comme "les sanblo"..
Chaque langue a son rythme et sa prosodie, ses propres modalités d'émission et il est difficile pour celui qui apprend une nouvelle langue de construire les patterns perceptifs qui lui permettront d'accéder au sens et aux subtilités phonologiques de cette langue. Au début quand nous entendons une langue inconnue pour la première fois, il nous est impossible d'en distinguer les différentes unités phoniques. Certains auteurs parlent de "surdité phonologique temporaire" et ce concept n'est pas sans rappeler celui de surdité verbale en aphasiologie.
A cela s'ajoutent, la dimension motrice qui doit être en adéquation avec ce qu'on entend de soi quand on parle: le feed-back auditivophonétique et la boucle articulatoire qui amènent aux traces en mémoire d'une langue apprise.
Bien des enfants ont des difficultés de cet ordre avec leur langue maternelle. Pour certains, elles sont liées aux conditions d'éducatibilité à l'apprentissage de leur langue, pour d'autres elles sont liés à une santé précaire de leur appareil auditif (otites récidivantes par exemple), pour d'autres enfin, elles sont le résultat d'un déficit structural: dysphasies et certaines dyslexies.
L'audiométrie vocale sur listes fermées ou ouvertes consiste à vérifier la qualité de l'audition des mots mais elle ne prend pas en compte les aspects perceptifs, elle se limite à des mots familiers reconnaissables dés lors qu'on entend bien. Elle utilise des mots fournis à différentes intensités que le sujet doit répéter ou désigner: on établit ainsi un seuil d'intensité en rapport avec l'intelligibilité (%age d'intelligibilité./intensité).
Les tests perceptifs se déroulent dans les meilleures conditions sonores pour le sujet, il ne s'agit pas de mesurer un seuil d'intensité, c'est à dire en jouant sur le volume sonore mais d'apprécier les capacités de discrimination phonologique. On propose ainsi une fois que l'on connait l'état de l'audition du sujet:
des non-mots à répéter: varduostivar, sanzibidélu..etc
des désignations de mots ou d'images dont les noms se ressemblent beaucoup sur le plan phonétique : bouton, mouton, boulon...
des épreuves de reconnaissance d'un son parmi d'autres en séquence
des épreuves d'appréciation de certaines qualités acoustiques: durée, intensité, hauteur entre deux sons par exemple
des épreuves de reproduction de structures rythtmiques
des épreuves de dénombrement d'un son cible présentés parmi d'autres.
D'autres épreuves complémentaires métaphonologiques.
D'importantes recherches sont en cours actuellement aux USA et en Europe. Finalement, on reprend et on étudie de façon expérimentale ce qui avait été mis en évidence par des personnes comme Suzanne Borel-Maisonny: l'importance des troubles perceptifs phonétiques en cas de troubles de la parole et du langage, de dysphasie, de dyslexie. On trouvera en dessous, des résumés d'articles sur des recherches américaines et françaises.
Pour déja bien comprendre, les travaux américains et français font le constat des difficultés perceptives auditivophonétiques dans la discrimination au niveau des mots, des syllabes et des phonèmes, sur le traitement nécessairement rapide et séquentiel réalisé. les américains insistent sur des possibilités de remédiation à partir de programmes d'entrainement intensif (quotidien) basés sur l'informatique et le son qui reçoit un traitement particulier: ralentissement jusqu'à 50%, utilisation de procédés électro-acoustiques permettant de rendre plus pertinents les contrastes phonétiques notamment au niveau des consonnes.
Actualités
Etude préliminaire sur la perception phonologique et morpho-phonologique de jeunes enfants avec ou sans antécédents d'otite séreuse Petinou; Richard G. Schwartz; Judith S. Gravel; Lawrence J. Raphael in International Journal of Language & Communication Disorders Avril 2001 Cette recherche a examiné les effets des otites séreuses sur la perte d'audition associée à la perception phonologique et morphophonologique du / s / et du / z / chez les enfants en bas âge. Notre hypothèse était que les enfants exempts d'otites séreuses auraient de meilleures performances que des enfants ayant eu des antécédents d'otites séreuses. Une autre hypothèse était que pour le groupe d'enfants ayant eu des antécédents d'otites séreuses, la perception morphologique serait plus difficile que la perception phonologique, parce que la perception morphologique suppose un processus linguistique supplémentaire (s et z en tant que marques du pluriel dans la langue anglaise). 16 enfants âgés de 26 à 28 mois (M=26.5, SD=0.6) ont été divisés en deux groupes, OME(-) cest à dire sans antécédents d'otite séreuse (n=8) et OME(+) (n=8) avec antécédents d'otite séreuse pendant la première année de la vie. Les sujets dans le groupe d'OME(-) étaient exempts de maladie pour 4/5 des consultations effectuées chez un médecin durant la première année de leur vie et le seuil auditif moyen était de 12,6 dB (Déviation Standard =4,8). Les enfants du groupe d'OME(+)ont présenté la maladie pour 3/5 des consultations effectuées chez un médecin durant la première année de leur vie et le seuil auditif moyen était de 14,7dB (DS=2,7). On a présenté à chacun des enfants des deux groupes 6 paires de mots monosyllabiques à une intensité de 23dB. Les mots de chaque paires ne différaient que par la présence ou l'absence de [s] ou [z] en tant que consonne finale comme dans /law/ / loss/ ou dans une dimension morphophonologique (par exemple, [ daep]/[daeps ] comme dans /card/ et /cards/). Les enfants du groupe d'OME(-) ont eu des résultats sensiblement meilleurs que leurs ceux du groupe d'OME+. Les différentes analyses sur les paires de mots ont prouvé que le groupe d'OME(+) a moins bien réussi que le groupe d'OME(-)sur une paire phonologique et sur deux paires morphologiques. Les plus grandes difficultés pour les enfants du groupe d'OME(+) concernaient la finale /s/ notamment en tant que marqueur morphologique du pluriel. Conclusion: Avec cette étude, on voit bien l'impact des antécédents d'otites séreuses à répétition sur le développement des habiletés perceptives liées à l'acquisiton du langage.
RESULTATS D'UN ENTRAINEMENT AVEC DE LA PAROLE MODIFIEE SUR LE PLAN TEMPOREL DANS LE CAS DE TROUBLES DE LA PERCEPTION DE LA PAROLE ET DE LA COMPREHENSION DU LANGAGE (TRAINING WITH TEMPORALLY MODIFIED SPEECH RESULTS IN DRAMATIC IMPROVEMENTS IN SPEECH PERCEPTION AND LANGUAGE) COMPREHENSION.
P. Tallal*, S.L. Miller, G. Bedi, G. Byma, Ctr. for Molec. & Behav. Neuro., Rutgers University, Newark, NJ, 07102, W.M. Jenkins, X. Wang, S.S. Nagarajan, and M.M. Merzenich , Keck Ctr. for Integrative Neuroscience, UCSF, San Francisco, CA.
Tallal & collègues ont montré que les enfants ayant des troubles d'apprentissage liés à des troubles du langage avait besoin d'intervalles significativement longs (au moins 2 fois plus) pour discriminer ou reconnaître des séquences sonores .Ils ont également montré que ces enfants avait du mal à faire la distinction entre des syllabes parlées composées d'éléments acoustiques brefs ou rapides se suivant dans une succession rapide par exemple la durée des transitions entre consonnes occlusives. Cependant, on a trouvé que la perception est plus précise si la durée d'une transition est étendue de 40ms à 80ms grâce à un ordinateur. Nous avons utilisé ces données pour développer un algorithme qui permet d'étendre ces durées et augmenter l'amplitude de ces brèves et rapides portions de la parole . Cet algorithme a été appliqué à la perception de la parole et à la compréhension du langage par un matériel d'entraînement. Sept enfants à troubles du langage ont participé à des séries d'entraînement dans lesquelles ils avaient à écouter de la parole modifiée suivant nos données 2 heures par jour, 5 jours par semaine pendant un mois. Des conséquences hautement significatives ont été trouvées entre les mesures pré-test et post-test. Ces découvertes soutiennent l'hypothèse que ces troubles sont liées à un déficit d'intégration temporelle qui gène la capacité à percevoir et donc fournir des représentations sonores conformes de la parole qui sont caractérisées par de brefs et rapides changements de spectre acoustique. De plus, ces études montrent que pour la première fois, ces conséquences génantes sur le plan perceptif et donc sur la compréhension de la parole peuvent bénéficier d'un entraînement avec de la parole modifiée sur le plan temporel. Supported by the Charles A. Dana Foundation Information on these studies and related issues can be found on the World Wide Web at http://www.ld.ucsf.edu/
Language Comprehension in Language-Learning Impaired Children Improved with Acoustically Modified Speech
Paula Tallal (1), Steve L. Miller, Gail Bedi, Gary Byma, Xiaoqin Wang, Srikantan S. Nagarajan, Christoph Schreiner, William M. Jenkins, Michael M. Merzenich
A speech processing algorithm was developed to create more salient versions of the rapidly changing elements in the acoustic waveform of speech that have been shown to be deficiently processed by language-learning impaired (LLI) children. LLI children received extensive daily training, over a 4-week period, with listening exercises in which all speech was translated into this synthetic form. They also received daily training with computer "games'' designed to adaptively drive improvements in temporal processing thresholds. Significant improvements in speech discrimination and language comprehension abilities were demonstrated in two independent groups of LLI children.
Tallal earlier discovered that children with language-based learning disorders are deficient in their ability to perceive or distinguish element of speech that change rapidly in frequency or that begin or end suddenly, for example, the consonant sounds " ba" and "da." However, she found that these children are able to process this sensory information correctly when it is presented more slowly. About three to six percent of children fail to develop normal speech and language abilities despite exhibiting no evidence of partial deafness and despite having apparent ly normal movement abilities and normal intelligence according to tests that do not depend on language. These are the children whose difficulties in processing rapid speech are likely to be most significantly alleviated by the new training approach, lead ing to improvements in language abilities, the researchers say. The researchers say their results indicate that the impaired behavior observed in language-learning disabled children most likely stems from the development of an abnormal network of the nerve- cell connections in the brain that contribute to understanding speech. An abnormal neuronal network architecture might arise in response to alterations in the normal exposure to sensory stimuli during development, due to chronic ear infection or other ca uses that disrupt the normal hearing experience, they say. Fortunately, according to the researchers, behavioral interventions such as those used in the new studies can lead to a reorganization of abnormal neuronal networks in the brain. A newly reorganize d network provides an improved platform upon which the brain can perform a more accurate and unambiguous processing of speech information. Re-testing shows that the children who trained with modified speech have maintained their rapid gains in language comprehension. Children who trained with these computer games made stronger gains than children who played similar computer games that required memory and motor skill but which did not train their listening skills.
MODIFICATION OF AUDITORY TEMPORAL PROCESSING THRESHOLDS IN LANGUAGE-BASED
LEARNING DISABLED CHILDREN.
S.L. Miller * 1 , W.M. Jenkins 2 , M.M. Merzenich 2 , & P. Tallal 1. 1CMBN, Rutgers University, Newark, NJ, 07102,
2W.M. Keck Center for Integrative Neuroscience, UCSF, San Francisco, CA.
Language-based learning disabled (L/LD) children show severe deficits in their ability to perceive rapidly presented, brief duration information (Tallal et al., 1993). Recent behavioral and electrophysiological evidence suggest auditory psychophysical th resholds can be modified through training (Recanzone et al., 1993). The present investigation, conducted within the context of a larger four-week intervention study, examined the extent to which temporal pr ocessing thresholds can be modified in L/LD children, as well as the extent to which these changes were related to improvements in language skills. At study onset, each L/LD child (n=7) had well documented deficits in auditory temporal processing, audito ry memory and related language skills. After the four week training program, all children showed a significant improvement in temporal integration thresholds and similarly on measures of speech and language performance (see poster by Tallal et al.). Imp or tantly, post-training measures of language comprehension were significantly correlated with improvements in temporal processing thresholds (r=.73) and the number of training sessions (r=.85) on different adaptive non-verbal training procedures (see poster by Jenkins et al.). These results have implications for the continued application of models of learning and cortical plasticity for the treatment of deficits of higher cognition. Moreover, these data provide additional empirical evidence that similar temporal processing mechanisms may underlie speech and nonspeech perception. Research supported by a grant from the Charles A. Dana Foundation.
LEARNING DISABLED CHILDREN (LLDs): USE DEPENDENT REORGANIZATION.
W. M.Jenkins*, M. M. Merzenich, T. Jacobson, S. L. Miller, C. Schreiner and P.Tallal . Keck Cntr. for Integrative Neuroscience, UCSF, San Francisco, CA 94143-0732; and Cntr. for Molecular and Behavioral Neuroscience, Rutgers University, Newark 07102.
Learning induced changes in cortical neuronal responses have been the subject of many of our prior animal studies. We developed interactive multimedia perceptual training procedures in order to train children to overcome the temporal processing defici ts that characterize LLDs. Four interactive games were designed that used modified speech and sp eech-like sounds and employed different standard psychophysical methods. The speech stimuli were arranged along various continua of phonetic characteristics and temporal pre-processing so that initial high performance was easily attainable. In order to m aintain successful performance, the children were required to process and identify target sounds that were presented at increasingly higher presentation rates and decreasing amounts of pre-processing approaching normal rates of temporal variations. In all four games, task difficulty tracked performance. In initial trials, children played each of these games for at least 20 minutes/day for 20 days. Several- to many-fold gains were recorded in time order judgment abilities (see poster by Miller et al.); and children were able to recognize progressively shorter-duration consonants. We conclude that these 'games' can contribute powerfully to remediating the temporal processing deficits that underlie LLDs. We hypothesize that changes in speech representation in the central auditory nervous system underlie these performance gains. [Supported by the Charles A. Dana Foundation, and by Hearing Research, Inc.]
S.S. Nagarajan*, X. Wang, M. M. Merzenich, C. E. Schreiner, W. M. Jenkins, P.A. Johnston, S.L. Miller, G. Byma, and P. Tallal . Keck Center for Integrat ive Neurosciences, UCSF, San Francisco, CA 94143-0732; and Center for Molecular and Behavioral Neuroscience, Rutgers University, Newark, NJ 07102.
Perceptual training with coincident and synchronous sensory inputs have been shown to enhance the ability to detect and discriminate sensory stimuli. LLDs have a temporal processing deficit that results in a poor ability to recognize fast transition e lements in speech. We asked if training with modified speech could enhance reliable recognition and accelerat e learning of fast elements in speech by LLDs. This modification was achieved by a two-stage processing algorithm. In the first stage, the rate of speech signal was prolonged by 50-100% while preserving its spectral content and natural quality. This time-scale modification involved linear time-scaling, phase-modification and synthesis from the short-time Fourier spectrum of the original speech signal. In the second stage, we created an enhancement (up to 20dB) of the fast transition elements of speech i nput, defined as the 4-30Hz components of the envelope within narrow-band channels of rate-changed speech. This was implemented using a filter-bank summation algorithm to separate the speech signal into band-pass channels and by modifying the speech enve lope within each channel. Speech tracks of speech/language training exercises, books-on-tape and educational CD-ROMs were processed by this two-stage algorithm and used in training. By the end of a 4 week training period, intelligibility of both process ed and normal speech was increased to near age-appropriate levels (see poster by Tallal et al.). We conclude that this form of processed speech can contribute powerfully to the remediation of speech reception deficits in LLDs.
Language-based learning disabled (L/LD) children show severe deficits in their ability to perceive rapidly presented, brief duration information (Tallal et al., 1993). Recent behavioral and electrophysiological evidence suggest auditory psychophysical th resholds can be modified through training (Recanzone et al., 1993). The present investigation, conducted within the context of a larger four-week intervention study, examined the extent to which temporal pr ocessing thresholds can be modified in L/LD children, as well as the extent to which these changes were related to improvements in language skills. At study onset, each L/LD child (n=7) had well documented deficits in auditory temporal processing, audito ry memory and related language skills. After the four week training program, all children showed a significant improvement in temporal integration thresholds and similarly on measures of speech and language performance (see poster by Tallal et al.). Imp or tantly, post-training measures of language comprehension were significantly correlated with improvements in temporal processing thresholds (r=.73) and the number of training sessions (r=.85) on different adaptive non-verbal training procedures (see poster by Jenkins et al.). These results have implications for the continued application of models of learning and cortical plasticity for the treatment of deficits of higher cognition. Moreover, these data provide additional empirical evidence that similar temporal processing mechanisms may underlie speech and nonspeech perception.
Résumé d'une étude de cas:Régression brutale du langage puis récupération après implantation cochléaire Case report: Postlingual collapse of language and its recovery after cochlear implantation Ken Ito, , Yayoi Suzuki, Makiko Toma, Masae Shiroma and Kimitaka Kaga Department of Otolaryngology, University of Tokyo, Tokyo, Japan Après une surdité périphérique bilatérale d'apparition brutale. Un enfant de 6 ans a perdu pendant 2 mois la capacité à utiliser un langage normalement développé .Le garçon devint non communicatif avec ses pairs avec de fréquents épisodes de cris sans valeur linguistique (comme un enfant de 9 mois) ce qui correspond à une soudaine et sévère régression. Les tentatives de réhabilitation furent vaines et une implantation cochléaire fut effectuée et fut un succès surprenant: Il regagna le langage perdu en reprenant les différentes étapes de son développement en 2 ans. Ce qu'il faut retenir c'est: 1:ce cas confirme le lien entre le développement du cerveau et le développement du langage en relation avec la plasticité durant la période critique de l'apprentissage du langage. 2:il révèle la relation proche entre le développement du langage et celui du comportement 3: il met en évidence la prédominance et la qualité de la stimulation auditive dans l'acquisition et la réhabilitation du langage cité dans: International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology Volume 62, Issue 3 28 February 2002 Pages 261-265