Des études d'imagerie fonctionnelle chez les sujets qui bégaient montrent des modifications structurelles et fonctionnelles dans les régions sensorielles et motrices. En ce qui concerne le système moteur, nous-même ainsi que d'autres équipes ont observé des niveaux anormaux d'activité dans les cortex moteur, prémoteur et préfrontal, ainsi que dans le cervelet et certains noyaux du mésencéphale pendant la production de parole (Watkins et al., 2008). Ces observations s'accordent avec l'idée qu'il y aurait un excès de transmission dopaminergique ou un fonctionnement anormal des boucles cortico-striato-thalamiques dans le cerveau des personnes qui bégaient (Alm 2004). En ce qui concerne le système sensoriel, nous avons observé une activité réduite du cortex auditif qui pourrait être due à des anomalies dans la transmission de copies d'efférence ou de décharge corollaires à partir du cortex moteur (Brown et al., 2002).

La modification du feed-back auditif, par changement de la hauteur tonale ou en introduisant un délai améliore notablement la fluence des locuteurs qui normalement bégaient. Inversement, introduire un délai induit le bégaiement chez les locuteurs fluents. Nous avons scanné des sujets qui bégaient et des sujets contrôles en situation de feed-back auditif normal, retardé ou modifié en fréquence. Chez les contrôles, un retard de feed-back augmente l'activité dans le cortex frontal inférieur droit, l'aire motrice supplémentaire et le cortex auditif bilatéralement. Nous pensons que l'activité accrue dans le gyrus frontal inférieur droit chez les contrôles dans les conditions de feed-back retardé correspond à l'activité accrue chez les sujets qui bégaient, et est donc due au bégaiement. Le gyrus frontal inférieur droit, l'aire motrice supplémentaire et le noyau sous-thalamique forment un réseau impliqué dans l'inhibition de l'action motrice y compris celle de la parole (Xue et al., 2007).

Dans notre étude, les sujets qui bégaient montrent une activité réduite dans le cortex auditif par rapport aux sujets contrôles, qui pourraient s'expliquer par une réduction des entrées dans cette région pouvant être due à l'activité réduite du cortex moteur. En accord avec cette hypothèse, nous observons aussi des anomalies de la matière blanche dans les faisceaux qui relient les cortex auditifs et moteurs. Au final, nous avons des arguments à la fois structurels et fonctionnels en faveur d'un déficit sensori-moteur chez les sujets qui bégaient.