The effect of music-based training on sensorimotor and executive functioning in typical and atypical development

Abstract

Cette thèse explore le potentiel des entraînements basées sur la musique pour améliorer la coordination motrice et le fonctionnement cognitif chez les enfants ayant des trajectoires de développement typiques et atypiques, en se concentrant particulièrement sur les troubles neurodéveloppementaux tels que le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité (TDAH) et le trouble du spectre autistique (TSA). L’objectif principal est d’examiner comment l’entraînement rythmique, via des activités musicales de jeu vidéo, peut faciliter la synchronisation sensorimotrice et améliorer les fonctions exécutives, notamment l’inhibition et la flexibilité cognitive. Ces domaines sont essentiels au développement global et aux résultats fonctionnels, mais sont souvent altérés chez les enfants atteints de TDAH et de TSA. La recherche repose sur une série de trois études qui, ensemble, offrent une compréhension approfondie de l’efficacité et des mécanismes sous-jacents de l’entraînement musical rythmique. La première étude examine le lien entre la pratique musicale et les fonctions exécutives chez des enfants au développement typique. Les résultats montrent que la participation à des tâches musicales structurées est associée à des améliorations significatives du contrôle de l’inhibition, soulignant les bénéfices cognitifs plus larges de la formation musicale, même en l’absence de défis développementaux. S’appuyant sur ces résultats, la deuxième étude évalue les effets d’un jeu vidéo conçu sur mesure, Rhythm Workers, chez des enfants diagnostiqués avec un TDAH. Au fil de l’entraînement, les participants ont montré une amélioration de leurs capacités de synchronisation sensorimotrice, ainsi que des gains mesurables en inhibition et en flexibilité cognitive. Ces résultats soulignent le potentiel des jeux vidéo basés sur le rythme en tant qu’outils thérapeutiques engageants et accessibles, pouvant compléter les approches traditionnelles pour le TDAH. La troisième étude élargit le champ d’investigation aux enfants atteints de TSA, afin d’explorer si des bénéfices similaires peuvent être observés dans cette population. Les résultats révèlent que l’entraînement rythmique améliore de manière significative la précision temporelle dans les tâches motrices et des fonctions exécutives. De plus, l’amélioration des compétences motrices est liée à des symptômes sociaux et l’amélioration des fonctions exécutives est associée aux intérêts restreints et aux comportements répétitifs, suggérant leur utilité pour promouvoir à la fois les fonctions cognitives, comportementales et sociales chez les enfants ayant un TSA. Ensemble, ces résultats mettent en évidence l’adaptabilité et le potentiel des interventions basées sur le rythme pour différents profils neurodéveloppementaux. La thèse intègre ces résultats dans un cadre cohérent, postulant que l’entraînement musical et rythmique mobilise les systèmes neuronaux impliqués dans le traitement rythmique, la coordination motrice et l’attention, entraînant des améliorations des domaines moteur et cognitif. Ce travail contribue à un corpus croissant de recherches soutenant l’utilisation d’entraînements musicaux dans le neurodéveloppement, avec des implications pour la pratique éducative et clinique. Il est recommandé d’intégrer la pratique musicale dans les programmes scolaires et les thérapies pour les enfants atteints de TDAH et de TSA, offrant une approche innovante et agréable pour favoriser leur développement. En conclusion, cette recherche souligne le double rôle de la musique comme source de plaisir et outil scientifiquement validé pour la réhabilitation et le développement des compétences. This thesis investigates the potential of music-based training to enhance motor coordination and cognitive functioning in children with typical and atypical developmental trajectories, specifically focusing on neurodevelopmental disorders such as Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) and autism spectrum disorder (ASD). The overarching aim is to examine how rhythmic training through gamified music-based activities can facilitate sensorimotor synchronization and improve executive functions, including inhibition, and cognitive flexibility. These domains are critical for overall developmental and functional outcomes but are often impaired in children with ADHD and ASD. The research is grounded in a series of three studies that collectively build a comprehensive understanding of the efficacy and underlying mechanisms of rhythm-based music training. The first study investigates the relationship between musical training and executive functioning in typically developing children. Results demonstrate that engagement with structured rhythmic tasks is associated with significant improvements in inhibition control, highlighting the broader cognitive benefits of music training even in the absence of developmental challenges. Building on these findings, the second study evaluates the effects of a custom-designed video game, Rhythm Workers, on children diagnosed with ADHD. Over the course of training, participants exhibited enhanced sensorimotor synchronization abilities, coupled with measurable improvements in inhibition and cognitive flexibility. These findings underscore the potential of rhythm-based video games as engaging and accessible therapeutic tools that may complement traditional approaches to ADHD intervention. The third study extends the scope of investigation to children with ASD, exploring whether similar rhythmic training benefits can be observed in this population. Results reveal that Rhythm Workers significantly improves accuracy in motor timing tasks and executive functioning. Furthermore, improved motor skill development was related to social symptoms, and improved executive functioning was linked to restricted interests and repetitive behaviors, suggesting the potential of Rhythm Workers in promoting cognitive, behavioral and social functioning in children with ASD. Collectively, the findings from this study emphasize the adaptability and potential of rhythm-based training for diverse neurodevelopmental profiles. The thesis integrates these findings into a cohesive framework, positing that music and rhythm-based interventions engage neural systems underpinning timing, coordination, and attention, thereby driving improvements in both motor and cognitive domains. The work contributes to an emerging body of evidence supporting the use of music-based therapies in neurodevelopmental contexts, with implications for educational and clinical practice. Practical recommendations include incorporating rhythm-based games into school curricula and therapy programs for children with ADHD and ASD, providing an innovative and enjoyable approach to fostering developmental gains. In conclusion, this research underscores the dual role of music as both a source of enjoyment and a scientifically validated tool for rehabilitation and skill development. By bridging experimental rigor with playful, interactive methodologies, the thesis opens new avenues for accessible, scalable, and effective training aimed at supporting children with developmental challenges. The findings hold significant implications for multidisciplinary practices spanning psychology, education, and healthcare, advocating for a broader integration of rhythm-based activities into evidence-based developmental programs.