Sa recherche couvre tous les aspects du traitement des informations auditives chez l’humain, qu’il s’agisse de l’étude des propriétés fonctionnelles et structurelles du cortex auditif, de la différence entre ces propriétés selon l’hémisphère, et des changements qu’entraînent la formation ou une perte sensorielle. Son laboratoire a recours à l’IRM fonctionnelle et structurelle, à la magnétoencéphalographie (MEG) et à l’électroencéphalographie (EEG), à des techniques de stimulation du cerveau, ainsi qu’à des mesures cognitives et psychophysiques. En 2006, il a fondé le laboratoire international de recherche sur le cerveau, la musique et le son BRAMS, qu’il codirige; il s’agit d’un consortium multi-universitaire unique en neuroscience cognitive de la musique, doté d’installations de pointe. En 2011, on lui a attribué le Prix annuel Plasticité Neuronale de la Fondation IPSEN. En 2013, il a reçu le Prix Knowles en recherche sur l’ouïe de l’Université Northwestern, et en 2017, il a été élu à la Société royale du Canada.