Soutenance de thèse Gaëlle ALHADDAD, Equipe LAMA (Langage & Musique en Action), Salle des Voûtes 14 Juin 14h
Titre de la thèse : The Biscriptual Advantage in Graphomotor Control Behavioral and Neurophysiological Investigations
Composition du jury :
Jyotsna VAID (Texas A&M University) : Rapporteuse
Claudio BROZZOLI (Université Claude Bernard – Lyon 1) : Rapporteur
Caroline JOLLY (Université Grenoble Alpes) : Examinatrice
Jessica TALLET (Université de Toulouse) : Examinatrice
Marianne JOVER (Aix-Marseille Université) : Présidente du jury
Marieke LONGCAMP (Aix-Marseille Université) : Directrice de thèse
Abstract:
Handwriting stands as one of the most complex human motor skills. Our knowledge of the cognitive, motor, and neural correlates of handwriting primarily stems from research conducted on Latin script writers. Yet, a large proportion of literate adults around the world are proficient in two writing systems, a phenomenon termed biscriptuality.
While achieving handwriting expertise in a single script demands years of intensive practice, these demands are even greater for individuals who must master two scripts simultaneously. This could affect the way biscriptuals control their handwriting movements. In this perspective, Latin-Arabic biscriptuality, characterized by the opposite writing direction and direction of rotation between Arabic and Latin scripts, offers a particularly interesting case study.
The purpose of my doctoral project was to deepen our understanding of the effects of biscriptuality on graphomotor control. In my first study, I examined the effects of biscriptuality on several indexes of graphomotor coordination dynamics in order to determine if it has positive or adverse consequences on graphomotor performance. Adult Latin monoscriptuals and Latin-Arabic biscriptuals traced series of loops in two writing directions. Biscriptuals displayed a general advantage over monoscriptuals in terms of spontaneous tracing frequency, while both groups displayed a preference for the left-to-right direction. This finding provided novel evidence on the effect of script writing expertise on graphomotor control by showing that biscriptuality could be an asset.
My second study aimed at identifying the processes that drive this graphomotor advantage in biscriptuals. Since proficient graphomotor control lies in a continuous interaction between fine motor control and working memory processes, we tested whether biscriptuals optimize these components. We compared graphomotor performance, fine motor control skills, and working memory performance in monoscriptuals and biscriptuals. We found that biscriptuals performed better than monoscriptuals not only on the loop-tracing task but also on a standardized handwriting test involving text copying. Biscriptuals also displayed an advantage over monoscriptuals in the 3 fine motor control tasks tested (dexterity, spatial accuracy, spontaneous motor pace). The two groups did not significantly differ in their working memory performance. The biscriptual advantage could thus be mediated by an optimization of manual motor control in relation to the conditions of acquisition and practice of the two scripts.
In order to confirm the sensorimotor origin of the biscriptual advantage, I shifted the focus to the neurophysiological correlates of biscriptuality in the third study. We developed an experimental setup allowing the synchronization of kinematic and electroencephalographic (EEG) acquisitions. The kinematic data confirmed a massive advantage of the biscriptuals in the loop tracing task, and a general preference for the left-to-right direction. Power spectral density analysis was conducted on the EEG data to uncover differential sensorimotor control vs. pre-frontal control mechanisms. Preliminary analysis evidenced group differences in delta power (2-4 Hz) in frontal regions. Delta oscillations are fundamental for shaping the dynamics of motor behavior. The finding of group differences in delta thus supports the account of a sensorimotor origin of the biscriptual advantage. Prefrontal theta oscillations (4-7 Hz) indexing executive control of the task were modulated by directional writing preferences.
Together, these studies contribute to understanding the implications of biscriptuality on the cognitive and motor process involved in handwriting expertise. By bridging evidence from behavioral experiments with insights from neurophysiological investigations, our results demonstrate that handwriting expertise widely impacts the organization of the motor system.
Résumé de la thèse :
De toutes les capacités motrices de l’homme, l'écriture manuscrite figure parmi les plus complexes. Nos connaissances sur les corrélats cognitifs, moteurs et cérébraux de l'écriture proviennent de recherches menées sur des scripteurs latin. Or, de nombreuses populations maîtrisent deux systèmes d'écriture, un phénomène désigné par le terme de biscriptualité.
Si la maîtrise d'un seul système graphique exige des années de pratique intensive, celle d’en maîtriser deux demanderait de plus grandes adaptations, d’autant plus si les deux systèmes d’écriture sont acquis simultanément. Cela pourrait affecter la manière dont les biscripteurs contrôlent leurs mouvements d'écriture. Ainsi, la maitrise du latin et de l’arabe, caractérisés par un sens d'écriture et de rotation opposés, offre une étude de cas particulièrement intéressante.
Le but de ma recherche était d'approfondir les effets de la biscriptualité sur le contrôle graphomoteur. Dans une première étude, j'ai observé les effets de la biscriptualité sur les indices de la dynamique de la coordination graphomotrice afin de déterminer si celle-ci entraînerait des conséquences positives ou négatives sur le contrôle graphomoteur. Des adultes monoscripteurs latin et biscripteurs latin-arabe ont tracé des séries de boucles dans deux directions contraires. Les biscripteurs ont montré un avantage général sur les monoscripteurs en termes de fréquence de traçage spontané. Néanmoins, les deux groupes ont montré une préférence pour la direction gauche-droite. Ces observations suggèrent que la biscriptualité pourrait être un atout.
Ma deuxième étude visait à identifier les processus à l'origine de cet avantage graphomoteur. Étant donné qu'un contrôle graphomoteur efficace repose sur une interaction entre le contrôle de la motricité fine et la mémoire de travail, nous avons testé si les biscripteurs optimisaient ces composantes. Nous avons comparé les performances graphomotrices, le contrôle de la motricité fine et de la mémoire de travail chez des monoscripteurs et les biscripteurs. Les biscripteurs étaient plus performants que les monoscripteurs dans la tâche de traçage de boucles, mais aussi dans un test standardisé de copie de texte. Les biscripteurs ont également présenté un avantage sur les monoscripteurs dans trois tâches de motricité fine (dextérité, précision spatiale, rythme moteur spontané). Les deux groupes ne différaient pas dans leurs performances en mémoire de travail. L'avantage biscripteur pourrait donc être médié par une optimisation du contrôle moteur fin en relation avec les conditions d'acquisition et de pratique des alphabets.
Afin de confirmer l'origine sensorimotrice de l'avantage biscripteur, je me suis alors concentrée sur les corrélats neurophysiologiques de la biscriptualité dans une troisième étude. Un dispositif expérimental permettant de synchroniser les acquisitions cinématiques et électroencéphalographiques (EEG) a été mis au point. Les données cinématiques ont confirmé un avantage des biscripteurs dans la tâche de tracé de boucle et une préférence générale pour la direction gauche-droite. Une analyse de la densité spectrale de puissance a illustré des mécanismes différentiels du contrôle sensorimoteur et préfrontal. L'analyse préliminaire a suggéré des différences de groupe dans la puissance des oscillations delta (2-4 Hz) dans les régions frontales, celles-ci étant fondamentales pour façonner le comportement moteur. Ces différences soutiennent donc l'hypothèse d'une origine sensorimotrice de l'avantage biscripteur. Le thêta préfrontal (4-7 Hz), indexant le contrôle exécutif de la tâche, a été modulé par les préférences directionnelles.
L’ensemble de ces trois études contribue à la compréhension de la biscriptualité et de ses effets sur les processus cognitifs et moteurs. En associant les résultats comportementaux à ceux provenant de l’étude en EEG, nos résultats montrent que l'expertise en écriture a un impact important sur l'organisation du système moteur.
