The auditory puzzle in autism: assessing the role of stimulus complexity in pitch, timbre and loudness discrimination

Persons with Autism Spectrum Disorders (ASD) display enhanced and diminished processing across low-level visual and auditory tasks. In vision, Bertone, Mottron, Jelenic, and Faubert (2005) found evidence that enhanced and diminished visual processing is linked to the level of neural complexity required to process stimuli, as proposed in the neural complexity hypothesis. Based on these findings, Samson, Mottron, Jemel, Belin, and Cioccia (2006) proposed to extend the neural complexity hypothesis to the auditory modality. They hypothesized that persons with ASD should display enhanced auditory sensitivity for simple tones that are processed in primary auditory cortical regions (i.e., A1), but diminished sensitivity for complex tones that require additional processing in associative auditory regions (i.e., A2), in comparison to typically developing individuals. To assess this hypothesis, four adaptive-staircase discrimination experiments were designed targeting pitch, non-vocal and vocal timbre, and loudness. Stimuli consisted of tones varying along spectral and temporal axes of complexity. The participants were individuals with autism, Asperger syndrome, and typical developmental histories, all with IQs in the normal range. Consistent with the neural complexity hypothesis and with the enhanced perceptual functioning model of autism (Mottron & Burack, 2001; Mottron, Dawson, Soulières, Hubert, & Burack, 2006), the participants with autism group displayed enhanced pitch discrimination for simple tones. However, this was not the case for those with Asperger syndrome. Moreover, no differences in auditory discrimination abilities were found between the participants with ASD and those with typical developmental histories across spectrally and temporally complex conditions. These findings indicate that enhanced pure-tone frequency discrimination may be a cognitive correlate of speech-delay among persons with ASD.Le phénotype autistique est caractérisé par des performances supérieures et inférieures dans des tâches de perception visuelle et auditive. En vision, les résultats d'une étude menée par Bertone, Mottron, Jelenic, et Faubert (2005) suggèrent que la dissociation observée entre un traitement visuel à la fois supérieur et inférieur pourrait s'expliquer par la complexité neuronale requise pour traiter les stimuli, tel que proposé dans l'hypothèse de la complexité neuronale. Suite à ces résultats, Samson, Mottron, Jemel, Belin, et Cioccia (2006) ont proposé d'appliquer cette hypothèse dans la sphère auditive. Selon cette hypothèse, les personnes autistes devraient obtenir de meilleurs seuils de discrimination auditive que les personnes non-autistes pour les sons simples, puisque le traitement de ces derniers s'effectue au niveau des aires corticales auditives primaires A1, et de moins bons seuils de discrimination auditive pour les sons complexes dont le traitement requiert l'intégration entre les régions corticales auditives primaires et non-primaires (A2). Afin d'évaluer cette hypothèse, quatre tâches de discrimination ont été conçues ciblant la hauteur, le timbre de stimuli non-vocaux et vocaux, et l'intensité. Les stimuli consistaient en un ensemble de sons purs et complexes variant sur l'axe spectro-temporal, présentés sous forme statique ou modulée. Les seuils de discrimination auditive de participants autistes, de sujets Asperger et de participants neurotypiques, appariés au niveau du QI global et de l'âge chronologique, ont été estimés via une procédure adaptative. Tel que prédit par l'hypothèse de la complexité neuronale et par le modèle EPF (enhanced perceptual functioning model: Mottron & Burack, 2001; Mottron, Dawson, Soulières, Hubert, & Burack, 2006), les participants autistes ont obtenu des seuils inférieurs pour la discrimination des sons purs statiques, reflétant une capacité de discrimination supérieure pour ce type de sons, une supériorité qui ne se retrouvait pas chez les sujets Asperger. Contrairement à nos prédictions, les seuils de discrimination auditive des sujets autistes et Asperger étaient équivalents à ceux des sujets "neurotypiques" dans les conditions spectro-temporalement complexes. Ces résultats suggèrent que la discrimination de la hauteur de sons purs pourrait représenter un corrélat cognitif de la présence d'un retard de langage chez les personnes autistes