Neuropsychologie de la lecture

1. Neuropsychologie de la lecture Laurent Cohen Institut de Neurologie Hôpital de la Salpêtrière, Paris & Cognitive Neuroimaging Unit SHFJ, CEA, Orsay

2. >> Y aurait-il un “organe cérébral” de la lecture ? «Le malade s’aperçut brusquement qu’il ne pouvait plus lire un seul mot tout en écrivant et en parlant très bien et en distinguant aussi nettement qu’auparavant les objets et les personnes qui l’entouraient.» Dejerine, 1892

3. présent -50.000 Le paradoxe de la lecture • Une création culturelle récente • Pas de mécanismes cérébraux spécialisés innés • Pourtant il existe une spécialisation cérébrale (déficits sélectifs de la lecture)

4. MOUTON AVONIL QUMBSS QOADTQ Culture KZWYWK Apprentissage … Activations by words > rest L R Vision Langage

5. Radio radio RADIO radio lexique phonologie etc... /R/ /A/ /D/ /I/ /O/ radio 500 ms ‘ Visual Word Form ’ Forme Visuelle du Mot Vision Langage Identification invariante des lettres

6. Dynamic interplay of vision and language during word reading (Marinkovic et al. 2003)

7. Terminologie Alexie Alexia Dyslexie Dyslexia

8. Both the left and the right ventral visual systems are activated by alphabetic stimuli relative to fixation (fMRI) Alphabetic vs fixation ALPHABETIC vs. L R

10. ‘ Visual Word Form ’ Forme Visuelle du Mot Vision Langage Alexies périphériques Alexies centrales dorsal / where « surface » ventral / what lexique scotomes

11. Alexies périphériques dorsal / where Alexie « spatiale » du S. de Balint Alexie de la négligence Alexie « attentionnelle » scotomes HLH droite ventral / what Agnosies apperceptives Alexie pure

12. HLH droite sans épargne maculaire • Empan visuel réduit • Perte de l’expertise du champ droit • Mauvaise préparation des saccades Leff et al. 2000

13. Alexies périphériques dorsal / where Alexie « spatiale » du S. de Balint Alexie de la négligence Alexie « attentionnelle » scotomes HLH droite ventral / what Agnosies apperceptives Alexie pure

14. Alexie pure (globale) Dejerine, 1892 «Le malade s’aperçut brusquement qu’il ne pouvait plus lire un seul mot tout en écrivant et en parlant très bien et en distinguant aussi nettement qu’auparavant les objets et les personnes qui l’entouraient. Persuadé qu’il n’était atteint que de troubles de la vision qui céderaient à l’emploi de lunettes appropriées, il s’en alla consulter le Dr Landolt quinze jours après l’apparition de ces symptômes. »

15. Alexie pure • Dejerine 1892 • Pourquoi pure? • Autres voies d’entrée/sortie du langage • Autres types d’objets • Autres modalités perceptives • Déficit de Forme Visuelle du Mot (VWF) • Capacités résiduelles • Lecture lettre par lettre (sinon « alexie globale ») • Lecture implicite • Anatomie des lésions

16. Normal subject Letter-by-letter reader Behrmann et al. 2001

17. (Cohen et al., 2003)

18. The critical lesion site for Pure Alexia overlaps with the normal VWFA X = -38 Z = -14 Y = -63 (Cohen et al., 2003)

19. What are the expert brain structures which compute abstract letter identities (i.e. the VWF) ? Both the left and the right ventral visual systems are activated by alphabetic stimuli relative to fixation (fMRI) Only the left ventral visual system is activated by alphabetic stimuli relative to chequerboards Specialization for reading in the left ventral pathyway: the Visual Word Form Area (territory?)

20. MEG ERPs ~ 150-200 ms words > symbol strings 184 ms (Tarkiainen et al., 1999) (Cohen et al., 2000)

21. LIMA VWFA written words spoken words • Some functional properties of the VWFA (1/3) • Responsive to visual not auditory words, however… • Difficult to distinguish from neighbouring multimodal regions (Dehaene, Le Clec ’H, et al., 2001) ITS (Cohen, et al. 2004) LOTS

22. case- independent priming x = -44 same word different word 0.1 activation (%) 2.40 scale (9 d.f.) 4.87 t c value 0.02 p 0.0004 0 same different case case left fusiform ( -44, -52, -20) z = 28 z = -17 Some functional properties of the VWFA (2/3) Invariance for case changes (A = a) When a target word is preceded by the same subliminal word, the VWFA shows repetition suppression (=priming). This priming effect is case independent. (Dehaene, Naccache et al., 2001)

23. Activations by words > rest L R MOUTON AVONIL Linear contrast over the 5 types of real-letters stimuli QUMBSS L R QOADTQ KZWYWK Scale of stimuli with increasing similarity to real words KZWYWK Z=-16

24. (Dehaene, Le Clec ’H et al., 2001) Orthographic priming in left occipito-temporal region Devlin et al., PNAS, 2004 Some functional properties of the VWFA (3/3) The visual word form area responds to word FORM, not to lexical content or meaning

25. Pure alexia (complete dysconnection of the VWFA) Patient AC Patient AC Left hemialexia (callosal dysconnection) Y=-40 Y=-90 …or from deafferentation of an intact VWFA

26. LVF words RVF words Patient AC 5 controls (Cohen et al., 2000)

27. Alexies périphériques dorsal / where Alexie « spatiale » du S. de Balint Alexie de la négligence Alexie « attentionnelle » scotomes HLH droite ventral / what Agnosies apperceptives Alexie pure

28. Alexie « spatiale » du S. de Balint «Le malade s’aperçut brusquement qu’il ne pouvait plus lire un seul mot tout en écrivant et en parlant très bien et en distinguant aussi nettement qu’auparavant les objets et les personnes qui l’entouraient. Persuadé qu’il n’était atteint que de troubles de la vision qui céderaient à l’emploi de lunettes appropriées, il s’en alla consulter le Dr Landolt quinze jours après l’apparition de ces symptômes. » « Il ne peut nommer aucune des lettres du tableau; cependant, il affirme les voir parfaitement. Instinctivement, il esquisse du geste leur forme, sans arriver à dire leur nom. Le priant de recopier sur du papier ce qu’il voit, il y parvient, mais non sans peine, en recopiant les lettres trait après trait, comme s’il s’agissait d’un dessin technique, examinant chaque jambage pour s’assurer de l’exactitude du dessin. Malgré tous ces efforts, il est incapable de nommer les lettres. Il compare l’A à un chevalet, le Z à un serpent, le P à une boucle. »

29. The patient was unable to read words displayed in unfamiliar formats A patient with Balint’s syndrome due to parietal atrophy, contrasting with a preserved ventral visual pathway Parietal activations in normal subjects reading rotated words Performance dropped whenever stimulus distortion exceeded the invariance capacity of the ventral pathway, and required the intervention of parietal systems for letter-by-letter reading

30. Alexies périphériques dorsal / where Alexie « spatiale » du S. de Balint Alexie de la négligence Alexie « attentionnelle » scotomes HLH droite ventral / what Agnosies apperceptives Alexie pure

31. Alexie de la négligence

32. «Le malade s’aperçut brusquement qu’il ne pouvait plus lire un seul mot tout en écrivant et en parlant très bien et en distinguant aussi nettement qu’auparavant les objets et les personnes qui l’entouraient. Persuadé qu’il n’était atteint que de troubles de la vision qui céderaient à l’emploi de lunettes appropriées, il s’en alla consulter le Dr Landolt quinze jours après l’apparition de ces symptômes. » « Il ne peut nommer aucune des lettres du tableau; cependant, il affirme les voir parfaitement. Instinctivement, il esquisse du geste leur forme, sans arriver à dire leur nom. Le priant de recopier sur du papier ce qu’il voit, il y parvient, mais non sans peine, en recopiant les lettres trait après trait, comme s’il s’agissait d’un dessin technique, examinant chaque jambage pour s’assurer de l’exactitude du dessin. Malgré tous ces efforts, il est incapable de nommer les lettres. Il compare l’A à un chevalet, le Z à un serpent, le P à une boucle. »

33. MAISON

34. dorsal / where ventral / what Alexie de la négligence • La négligence spatiale • Conséquences sur la lecture • Négligence centrée sur le sujet • la page • Négligence centrée sur l’objet • le mot • Négligence à un niveau plus abstrait • (Hillis & Caramazza, 1995)

35. Alexies périphériques dorsal / where Alexie « spatiale » du S. de Balint Alexie de la négligence Alexie « attentionnelle » scotomes HLH droite ventral / what Agnosies apperceptives Alexie pure

36. Alexie « attentionnelle » chat tulipe chat bureau • Défaut de focalisation sélective de l’attention sur l’un parmi plusieurs objets simultanés • Interférence entre mots • Interférence entre caractères • Migration de lettres entre mots • Quelques erreurs d’ordre des lettres, etc

37. ‘ Visual Word Form ’ Forme Visuelle du Mot Vision Langage Alexies périphériques Alexies centrales dorsal / where « surface » ventral / what lexique scotomes

38. règles /dalaise/ dalachise lexique oignon /oŋõ/ lexique règles Forme Visuelle des Mots (graphèmes) phonèmes • Alexies centrales • Marshall & Newcombe 1972 • 2 remarques préalables • on peut lire des non-mots • on peut lire des mots irréguliers • modèle à 2 voies

39. Alexies centrales • modèle à 2 voies • dyslexie phonologique • dyslexie de surface • lecture sans compréhension • modèle à 3 voies • dyslexie profonde (Deep Dyslexia) « surface » lexique

40. Dyslexie « de surface » Dyslexie « phonologique » • Non-mots OK (clabrot) • Mots • Régulier OK (camion) • Irréguliers  (oignon) • Non-mots  (clabrot) • Mots OK lexique lexique règles règles Forme Visuelle des Mots (graphèmes) Forme Visuelle des Mots (graphèmes) phonèmes phonèmes

41. Lecture sans compréhension lexique Forme phonologique (phonèmes) Forme visuelle (graphèmes) règles

42. Lecture sans compréhension Sémantique Lexique orthographique Lexique phonologique Forme phonologique (phonèmes) Forme visuelle (graphèmes) règles

43. Dyslexie profonde Sémantique Lexique orthographique Lexique phonologique Forme phonologique (phonèmes) Forme visuelle (graphèmes) règles

44. Dyslexie profonde (Deep Dyslexia) • Non-mots  • Mots • Erreurs sémantiques • GIRAFE -> zèbre • LAINE -> tissu • Concrets > Abstraits • A contenu > Grammaticaux

45. Non-mots 23/24 erreurs • mosse -> « mousson » • chiloir -> « ça ressemble au Chili, • mais ce n ’est pas ça » • Mots 12/24 erreurs • tissu -> « laine » • parole -> parler

46. Mots grammaticaux 21/28 erreurs Mots « à contenu » 5/28 erreurs Mots abstraits 12/15 erreurs Mots concrets /15 erreurs

47. Anatomie des voies de lecture Anatomie des voies de lecture Déficit de la voie « de surface » (lettres-sons): Accidents vasculaires sylviens Déficit de la voie lexicale: Démence sémantique Semantic dementia Rosen et al. (2002)

48. (Jobard et al., 2003)

50. tpfmd radio Gaillard et al. Neuron 2006; 50: 191-204. Medical history and data collection Pre-surgery fMRI Post-surgery fMRI Focal seizures VWFA Surgery Intracerebral electrodes Reading and object perception Cortical fragment