La spécialisation musique-parole expliquée par le chant a capella

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Publié: 27fév2020
La figure montre la chanson original (en bas à gauche) et son spectrogramme (au-dessus d’elle, en bleu). Ce spectrogramme peut être décomposé selon la quantité d’énergie contenue dans les taux de modulation spectrale et temporelle (panneau central). Le cortex auditif du côté droit du cerveau décode la mélodie, tandis que celui du côté gauche du cerveau décode les paroles (à droite) parce que la mélodie dépend davantage des modulations spectrales et les paroles, des modulations temporelles.

Une étude indique que les humains auraient développé des systèmes neuronaux complémentaires d’interprétation des stimuli auditifs dans chaque hémisphère

La parole et la musique, deux activités fondamentalement humaines, sont décodées chacune par un hémisphère différent du cerveau. Une nouvelle étude a utilisé une approche unique pour expliquer cette spécialisation.

Des chercheurs du Neuro (Institut-Hôpital neurologique de Montréal de l’Université McGill) ont enregistré séparément 100 phrases chantées a capella par une soprano, puis ont déformé les enregistrements selon deux dimensions auditives fondamentales : la dynamique spectrale et la dynamique temporelle. Ils ont ensuite demandé à 49 participants de reconnaître le texte ou la mélodie de chaque chanson. L’expérience a été menée sur deux groupes, un francophone et un anglophone, afin d’améliorer la reproductibilité et la généralisabilité des résultats. Cliquez ici pour écouter une démonstration de l’expérience.

Les chercheurs ont constaté que pour les deux langues, lorsque l’information temporelle était déformée, les participants avaient du mal à reconnaître les paroles, mais pas la mélodie. À l’inverse, lorsque l’information spectrale était déformée, ils avaient du mal à reconnaître la mélodie, mais pas les paroles. Cela montre que paroles et mélodie dépendent de caractéristiques acoustiques différentes.

Pour tester la réaction du cerveau à ces différentes caractéristiques, les chercheurs ont soumis les participants à un examen d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) durant lequel ils leur ont demandé de différencier des sons. Ils ont découvert que le traitement de la parole était associé au cortex auditif gauche, et le traitement de la mélodie, au cortex auditif droit.

La parole et la musique exploitent différentes extrémités du continuum acoustique spectrotemporel

Ensuite, ils ont cherché à comprendre l’incidence de la dégradation de chaque dimension acoustique sur l’activité cérébrale. Ils ont découvert que la dégradation de la dimension spectrale n’affectait que l’activité du cortex auditif droit, et seulement pendant le traitement de la mélodie, tandis que la dégradation de la dimension temporelle n’affectait que le cortex auditif gauche, et seulement pendant le traitement de la parole. Ainsi, la réponse différentielle dans chaque hémisphère dépend du type d’information acoustique perçu.

Des études antérieures sur les animaux ont montré que les neurones du cortex auditif réagissent à des combinaisons précises d’énergie spectrale et temporelle, particulièrement aux sons pertinents pour l’animal dans son environnement naturel, comme ceux associés à la communication. Pour l’humain, la parole et la musique sont des moyens de communication importants. Cette étude montre que toutes deux exploitent différentes extrémités du continuum acoustique spectrotemporel, et que la spécialisation hémisphérique pourrait permettre au système nerveux d’en optimiser le traitement.

La clé du mystère de la spécialisation hémisphérique

« On sait depuis des décennies que les deux hémisphères réagissent différemment à la parole et à la musique, mais le fondement physiologique de cette différence restait un mystère, explique Philippe Albouy, auteur principal de l’étude. Nous avons montré qu’elle est liée à des paramètres acoustiques de base pertinents pour l’interprétation de la parole et de la musique. Ces résultats viennent enrichir les connaissances de base de l’organisation neurale. »

Les résultats de l’étude ont été publiés le 28 février 2020 dans la revue Science. Philippe Albouy a reçu une bourse Banting, et Robert Zatorre, auteur en chef, a reçu des subventions des Instituts de recherche en santé du Canada et de l’Institut canadien de recherches avancées. Les enregistrements a capella ont été effectués avec l’aide de l’École de musique Schulich de McGill.

Le Neuro

L’Institut-Hôpital neurologique de Montréal – Le Neuro – est un chef de file mondial dans les domaines de la recherche sur le cerveau et des soins avancés. Depuis sa création en 1934 par le Dr Wilder Penfield, une sommité en neurochirurgie, il est devenu le plus grand établissement de recherche et de soins cliniques spécialisé en neurosciences au Canada, et l’un des plus grands sur la scène internationale. Conjuguant recherche, soins aux patients et formation des grands esprits de demain, Le Neuro est particulièrement bien placé pour améliorer la connaissance et le traitement des affections du système nerveux. En 2016, il est devenu le premier établissement au monde à adopter sans réserve le concept de science ouverte en créant l’Institut de science ouverte Tanenbaum. Affilié à l’Université McGill, l’Institut neurologique de Montréal est un établissement Killam. L’Hôpital neurologique de Montréal s’inscrit dans la mission neuroscientifique du Centre universitaire de santé McGill. En 2020, Le Neuro a lancé la plus grande campagne de financement de son histoire, L’esprit grand ouvert.

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