Paris, 25 AVRIL 2013

Mémoire musicale : certains déficits commencent dans le cortex auditif

L'amusie congénitale est un trouble caractérisé par des compétences musicales diminuées, pouvant aller jusqu'à l'incapacité à reconnaître des mélodies très familières. Les bases neuronales de ce déficit commencent enfin à être connues. En effet, selon une étude menée par les chercheurs du CNRS et de l'Inserm au Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CNRS / Inserm / Université Claude Bernard Lyon 1), les personnes amusiques présentent un traitement altéré de l'information musicale dans deux régions cérébrales : le cortex auditif et le cortex frontal, surtout dans l'hémisphère cérébral droit. Ces altérations semblent liées à des anomalies anatomiques dans ces mêmes cortex. Ces travaux apportent des informations précieuses sur la compréhension de l'amusie et, plus généralement, sur le « cerveau musical », c'est-à-dire sur les réseaux cérébraux impliqués dans le traitement de la musique. Ils sont publiés dans l'édition papier du mois de mai 2013 de la revue Brain.
L'amusie congénitale, qui touche entre 2 et 4% de la population, peut se manifester de diverses façons : par une difficulté à entendre une « fausse note », par le fait de « chanter faux », voire parfois par une aversion à la musique. Certaines de ces personnes affirment ressentir la musique comme une langue étrangère ou comme un simple bruit. L'amusie n'est due à aucun problème auditif ou psychologique, et ne semble pas liée à d'autres troubles neurologiques. Les recherches sur les bases neuronales de ce déficit n'ont commencé qu'il y a une dizaine d'années avec les travaux de la neuropsychologue canadienne Isabelle Peretz.

Deux équipes du Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CNRS / Inserm / Université Claude Bernard Lyon 1) se sont notamment intéressées à l'encodage de l'information musicale et à la mémorisation à court terme des notes. Selon des travaux antérieurs, les personnes amusiques présentent une difficulté toute particulière à percevoir la hauteur des notes (le caractère grave ou aigu). De plus, bien qu'elles retiennent tout à fait normalement des suites de mots, elles peinent à mémoriser des suites de notes.

Pour tenter de déterminer les régions cérébrales concernées par ces difficultés de mémorisation, les chercheurs ont effectué, sur un groupe de personnes amusiques en train de réaliser une tâche musicale, un enregistrement de Magnéto-encéphalographie (technique qui permet de mesurer, à la surface de la tête, de très faibles champs magnétiques résultant du fonctionnement des neurones). La tâche consistait à écouter deux mélodies espacées par un silence de deux secondes. Les volontaires devaient déterminer si les mélodies étaient identiques ou différentes entre elles.

Les scientifiques ont observé que, lors de la perception et la mémorisation des notes, les personnes amusiques présentaient un traitement altéré du son dans deux régions cérébrales : le cortex auditif et le cortex frontal, essentiellement dans l'hémisphère droit. Par rapport aux personnes non-amusiques, leur activité cérébrale est retardée et diminuée dans ces aires spécifiques au moment de l'encodage des notes musicales. Ces anomalies surviennent dès 100 millisecondes après le début d'une note.

Ces résultats rejoignent une observation anatomique que les chercheurs ont confirmée grâce à des images IRM : chez les personnes amusiques, au niveau du cortex frontal inférieur, on trouve un excès de matière grise accompagnée d'un déficit en matière blanche dont l'un des constituants essentiels est la myéline. Celle-ci entoure et protège les axones des neurones, permettant au signal nerveux de se propager rapidement. Les chercheurs ont aussi observé des anomalies anatomiques dans le cortex auditif. Ces données renforcent l'hypothèse selon laquelle l'amusie serait due à un dysfonctionnement de la communication entre le cortex auditif et le cortex frontal.

L'amusie est ainsi liée à un traitement neuronal déficitaire dès les toutes premières étapes du traitement d'un son dans le système nerveux auditif. Ces travaux permettent ainsi d'envisager un programme de réhabilitation de ces difficultés musicales, en ciblant les étapes précoces du traitement des sons par le cerveau et de leur mémorisation.

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Les effets de la musique sur les plantes

En Construction:
 Section rédigée par Acher Kelfa et Yossef Tapiero
A)observation experimental de la croissance
Observation expérimentale de la croissance
Au cours des dernières années, les agriculteurs ont remarqué que suite à l'exposition de musique sur leurs plantes le volume de leurs plantations a évolué de façon exponentielle. Ce qui leur a permis d'avoir des tomates, des courgettes, des haricots ainsi que toutes sortes de fruits et de légumes d'une taille quasi double de leur volume habituel.
Afin de démontrer que la musique a un effet sur les plantes, une expérience a  été réalisée consistant à faire pousser pendant 1 semaine et demi une plantation de haricots suivant  trois cas différents :
-Le premier cas sera une expérience témoin où on n'exposera pas les plantes à de la musique.
-Le deuxième cas sera celui où on expose les plantes à1 min de musique par jour.
 -Le troisième cas est celui où on expose les plantes à 5 min de musique par jour :
Les résultats observés sont les suivant :

 
 
On peut observer dans le premier cas que les plants ont grandi en moyenne de 11.8 cm pendant 1semaine et demi.
Dans le deuxième cas, les plants exposés à 1 min de musique par jour, on grandi en moyenne de 13.6 cm pendant 1 semaine et  demi.
Dans le troisième cas, les plants exposés à 5 min de musique par jour, on grandi en moyenne de 20.5 cm pendant 1 semaine et demi.
Cette expérience nous permet de déclarer qu’un plant exposé à la musique est d'une taille supérieure à la normale. En effet, nous pouvons remarquer qu’un plant exposé à la musique ne serait-ce qu’une minute par jour est 1.5 fois supérieur à un plant de haricot non exposé à la musique (de11.8 cm de moyenne, nous passons à 13.6 cm de moyenne). Ce résultat est faible par rapport à l'exposition d'un plant de haricot pendant 5 min à la musique par jour.  (nous passons de 11.8 cm de moyenne à 20.5cm de moyenne). La pousse a quasiment doublé de taille (1.7 fois supérieure à la taille du plant témoin).
     

les plantes non exposés à la musique                                                                        les plantes exposés à la musique
Des scientifiques comme Dorothy Retallack ont fait en1969 une expérience sur deux séries de même plante. Cette expérience a consisté, dans un premier temps, à mettre une série de plantes appelées mc1 sous l’effet sonore de la musique classique et dans un deuxième temps, à mettre une deuxième série de plantes identiques nommées mr1 sous l’effet sonore de la musique de type  rock.
De cette expérience nous pouvons affirmer  que la musique entraine une croissance accrue des plantes. Néanmoins, nous ne pouvons pas affirmer que toutes les musiques sont bénéfiques pour les plantes. En effet, après expérience avec différentes musiques sur les plantes, les scientifiques ont remarqué que certaines musiques étaient bénéfiques et d'autres avaient des effets destructeurs sur les plantes.Nous pouvons clairement observer une nette différence entre la croissance des deux plants.
    1.    Le résultat pour la musique classique mc1
Les scientifiques vont pouvoir observer une très nette différence entre mc1 et mr1. Ils ont pu remarquer qu’au bout de la première semaine les plantes ont une croissance accrue de plus de deux mètres par rapport au sol et possèdent des racines ainsi que des feuilles  4 fois plus grosses que les plantes de mr1. Ils possèdent tous une caractéristique frappante qui est que le plant pousse dans la direction du poste de musique.
    1.    Le résultat pour la musique de types rock mr1
Dans cette série de plantation, les scientifiques vont pouvoir observer que les plantes, dans un premier temps, ont une croissance normale et dans un deuxième temps, possèdent une croissance accrue et deviennent anormalement hautes. Peu de temps après, ils développent de minuscules feuilles ainsi que de minuscules racines. Certains plants sont paralysés au bout de 15 jours tandis que d’autres trépassent après avoir écoutés du ACDC.
De cette expérience, on en conclut que les plantes ont des symptômes qui diffèrent en fonction de la musique qu’elles écoutent. Certaines musiques sont bénéfiques (musique classique) tandis que d’autres ont des effets néfastes (musique de type rock) comme la paralysie, l’arrêt du développement des plantes. Elles peuvent provoquer des maladies ou même la mort de la plante

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EXPLORATION DE LA VOIX (1999)

Explication scientifique du phénomène vocal humain, et quatre exemples de pratiques vocales inhabituelles. 1) Exploration dynamique des cordes vocales (VF) 2) Radiographie de l'appareil vocal (VF) 3) Chant diphonique (VF) 4) Langue sifflée des Pyrénées (VF) 5) Jeux de gorge des Inuits (VF) 6) Voix de tête, voix de poitrine - de la Youtse traditionnelle au Yodel moderne (VF)

Générique
Production : Cité des Sciences et de l'Industrie Copyright CSI 1999 Droits réservés : 1) Cl. Edelman pour la CSI 2) Cl. Edelman pour la CSI 3) CNRS AV 4) SFRS 5) FR3 6) ----

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SON  ET  LUMIÈRE

Quand on parle de lumière et de son, il vient immédiatement à l’esprit la question de notre perception visuelle et sonore du monde qui nous entoure. Si l’oeil et l’oreille ont une sensibilité extraordinaires, ils présentent toutefois des différences importantes quant à leur aptitude à discriminer les fréquences et localiser dans l’espace les sources lumineuses ou sonores. Mais notre perception du monde ne se limite évidemment pas à la vue et à l’ouïe : elle est multisensorielle, et il est prouvé que nos différents sens interagissent fortement et travaillent en coopération. Le cerveau ne possède pas de centre (même primaire) qui ne soit pas multisensoriel. D’ailleurs, la mémorisation des informations est beaucoup plus efficace quand sons et images sont associés, et l’association image-musique décuple le pouvoir émotionnel d’une image. Le visuel influe sur l’ouïe et réciproquement.

Quelle est la nature de la lumière ? Et celle du son ? Quelles sont leurs analogies et leurs différences? Si la nature vibratoire du son fut comprise dès l’Antiquité, il fallut attendre la fin du XVIIe siècle pour que soit évoquée par Huygens un caractère semblable de la lumière. Mais cette idée était loin de faire l’unanimité : le grand Newton en particulier s’y opposait. Au XIXe siècle, les travaux d’Young, Fresnel et Maxwell prouvèrent définitivement la nature ondulatoire de la lumière ; plus précisément, la lumière est une petite partie de l’ensemble des ondes électromagnétiques. L’idée très ancrée de la nécessité d’un milieu porteur pour la propagation des ondes fit postuler l’existence d’un milieu invisible : l’éther. Quelle satisfaction alors de pouvoir unifier lumière et son en tant que phénomènes vibratoires se propageant par ondes dans un milieu porteur ! Voilà un bel exemple de tentative d’unification qui s’est révélée fausse : l’éther n’existe pas car la propagation de la lumière n’exige pas un milieu porteur, ainsi que le montra Einstein en 1905. 
Ainsi la lumière se propage-t-elle dans le vide, contrairement au son. La lumière franchie en effet l’espace interstellaire puisque nous voyons les étoiles, alors qu’aucun son ne nous parvient de l’espace. En outre, la vitesse de propagation de la lumière est considérablement plus élevée que celle du son (environ un million de fois plus grande dans l’air), comme en témoigne par exemple le décalage temporel, observé lors d’un orage, entre la perception d’un éclair et celle du grondement du tonnerre. Autre différence importante : les longueurs d’onde des ondes lumineuses sont beaucoup plus courtes que celles des ondes sonores

Néanmoins, le caractère ondulatoire commun de la lumière et du son se manifeste de façon analogue dans les phénomènes classiques de réflexion, de réfraction, de diffraction et d’interférences. C’est pourquoi la lumière et le son – et d’une façon plus générale, les ondes électromagnétiques et les ondes acoustiques – sont à la base de nombreux outils mis en œuvre selon des principes analogues, mais avec des spécificités résultant des différences évoquées ci-dessus. En voici quelques exemples :
• le sonar employant des ondes ultrasonores pour la détection sous-marine trouve son équivalent dans le domaine des ondes électromagnétiques avec le radar bien connu (micro-ondes) et le lidar (lumière), utilisé en particulier pour détecter et analyser la pollution atmosphérique.

• l’échographie ultrasonore est courante, notamment pour la surveillance des fœtus, et l’échographie optique, développée plus récemment, offre une résolution spatiale bien supérieure, ce qui en fait un outil précieux pour visualiser des maladies de la rétine (Fig. 2). 
• l’effet Doppler est mis à profit dans l’échographie ultrasonore pour visualiser la circulation sanguine. De la même façon, cet effet est exploité avec la lumière en astronomie pour déterminer la vitesse d’une étoile par rapport à la Terre. En outre, les radars Doppler sont employés en météorologie et pour le contrôle radar de la vitesse des véhicules.

On pourrait citer bien d’autres exemples, et d’une façon générale, la transposition d’un concept ou d’une technique d’un domaine de la science à un autre est très fécond, et c’est particulièrement vrai pour l’optique et l’acoustique. Lord Rayleigh, dont les contributions à la lumière et l’acoustique sont remarquables, fut l’un de ceux qui le fit avec le plus de succès. 

Mais la fertilisation croisée de l’optique et de l’acoustique ne s’arrête pas là : elle apparaît également dans l’action concertée ou couplée de la lumière et du son. Les scientifiques ne manquent pas d’imagination lorsqu’ils mettent à profit les propriétés extraordinaires de la lumière pour transmettre le son (via des fibres optiques), l’enregistrer et le reproduire (CD et DVD), et pour visualiser les vibrations à l’origine du son (interférométrie holographique et vibrométrie laser). 

Par ailleurs, l’effet photoacoustique, c’est-à-dire la transformation de la lumière en son (Fig. 3) au sein de la matière donne lieu à diverses applications : détecter des gaz, tester des puces électroniques, visualiser des vaisseaux sanguins sous-cutanés, etc.
On pourrait citer bien d’autres exemples, et d’une façon générale, la transposition d’un concept ou d’une technique d’un domaine de la science à un autre est très fécond, et c’est particulièrement vrai pour l’optique et l’acoustique. Lord Rayleigh, dont les contributions à la lumière et l’acoustique sont remarquables, fut l’un de ceux qui le fit avec le plus de succès. 

Mais la fertilisation croisée de l’optique et de l’acoustique ne s’arrête pas là : elle apparaît également dans l’action concertée ou couplée de la lumière et du son. Les scientifiques ne manquent pas d’imagination lorsqu’ils mettent à profit les propriétés extraordinaires de la lumière pour transmettre le son (via des fibres optiques), l’enregistrer et le reproduire (CD et DVD), et pour visualiser les vibrations à l’origine du son (interférométrie holographique et vibrométrie laser). 

Par ailleurs, l’effet photoacoustique, c’est-à-dire la transformation de la lumière en son (Fig. 3) au sein de la matière donne lieu à diverses applications : détecter des gaz, tester des puces électroniques, visualiser des vaisseaux sanguins sous-cutanés, etc.
Quant à la transformation du son en lumière, c’est-à-dire la sonoluminescence, voilà un phénomène bien intrigant qui n’apparaît que dans des situations exceptionnelles (Fig. 4). Ce phénomène d’une grande complexité continue à susciter l’intérêt des chercheurs de communautés différentes : l’objectif est de comprendre le comportement de la matière dans des conditions extrêmes.
Enfin, est-il possible d’associer une couleur à un son ? En considérant les domaines respectifs de longueurs d’onde et de fréquences des ondes sonores et lumineuses que nous percevons (Fig. 1), et compte tenu des différences entre nos systèmes de perception visuelle et auditive des fréquences, il ne peut y avoir de correspondances rationnelles entre sons et couleurs. Pourtant, les tentatives n’ont pas manqué (Fig. 5), et nombreux sont les instruments inventés pour créer des couleurs à partir des sons, depuis l’invention du clavecin oculaire par le père Castel en 1740. Parmi les peintres et les musiciens qui mettent en œuvre les associations sons-couleurs, citons le compositeur Scriabine et le « peintre des sons » Charles Blanc-Gatti. Tous deux étaient affectés du syndrome d’audition colorée (forme de synesthésie) : il s’agit de phénomènes de vision colorée produits lors de la perception de sons. D’une façon plus générale, la démarche du musicien vers les couleurs et la démarche du peintre vers la musique conduisent à des créations artistiques originales et riches en symboles.

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