TITRE
Etude expérimentale et simulation numérique de l'interaction marteau-corde du piano en vue de la synthèse en temps réel.
AUTEUR(S)
Humbert, Eric
TYPE DE RESSOURCE

MÉMOIRE OU THÈSE
DATE
2002

RÉSUMÉ
Le présent rapport décrit le travail réalisé dans le cadre du stage de fin de DEA ATIAM (Acoustique, Traitement du signal et Informatique Appliquées à la Musique), qui s'est déroulé de mai à août 2002 dans l'équipe Acoustique Instrumentale de l'IRCAM sous l'encadrement de René Caussé et Christophe Vergez. Ce stage poursuit une précédente collaboration dans le cadre d'un projet de 2ème année à l'Ecole Centrale Paris réalisé en alternance au long de l'année scolaire 2001 et portant sur la modélisation de l'interaction marteau-corde du piano. Ce travail théorique avait abouti à un modèle encourageant mais surtout, il avait fait apparaître le besoin d'un plus grand nombre de mesures du comportement du feutre du marteau de piano. Le but du stage était donc de réaliser des manipulations expérimentales permettant de mieux caractériser les propriétés du feutre et d'améliorer la modélisation du systême {marteau-feutre-corde} dans l'optique d'une synthèse temps-réel d'un son de piano par modèle physique. La synthèse par modèle physique consiste à simuler numériquement le comportement vibratoire d'un instrument de musique en mettant en équations les phénomènes physiques qui s'y déroulent et en les résolvant. C'est une des méthodes de synthèse les plus prometteuses à l'heure actuelle. Des chercheurs synthétisent par cette méthode des sons d'excellente qualité pour des instruments tels que flûte, trompette, percussions etc... Pourtant, aucun modèle n'a à ce jour permis de reproduire convenablement le son du piano. La puissance des ordinateurs actuels ouvrant la possibilité de simuler le comportement d'un instrument d'une telle complexité, les recherches sur le fonctionnement du piano s'intensifient partout dans le monde. Il est vrai que l'idée d'un piano numérique pouvant reproduire des subtilités d'interprétation inaccessibles aux modèles actuels est enthousiasmante. Le plan du rapport rend compte des deux composantes du travail réalisé : d'une part la conception d'un protocole expérimental dédié à l'étude du comportement du feutre et d'autre part le travail théorique de modélisation de l'interaction marteau-corde et la recherche d'une implémentation numérique favorable à la synthèse temps-réel.
IDENTIFIANT
oai:ircam.fr:articles:Humbert02a

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 La musique pour soigner la mémoire

Grâce aux travaux des neurosciences, on sait aujourd'hui que l'exposition à la musique a des effets positifs sur la mémoire, notamment chez les personnes atteintes d'Alzheimer. Le point sur les dernières découvertes, dans cet article qui figure dans le Top 10 des contenus les plus lus sur notre site cette année.

La musique aurait-elle ce pouvoir extraordinaire de s’enraciner profondément dans notre mémoire et de réactiver des capacités cognitives qu’on croyait perdues à jamais ? Dans les institutions qui accueillent les malades d’Alzheimer, il est fréquent de voir des patients entonner avec une vitalité inattendue La Java bleue et autres chansons apprises dans leur jeunesse, alors qu’ils ne se souviennent plus de leur prénom. Dans le même registre, les cliniciens ont depuis longtemps constaté que certaines personnes victimes d’accident vasculaire cérébral (AVC) atteintes d’aphasie (troubles de la parole) étaient capables de fredonner les paroles de leurs chansons favorites sans difficulté d’élocution ou encore que des patients atteints par la maladie de Parkinson parvenaient à se déplacer lorsqu’ils synchronisaient leur marche sur un rythme ou un tempo musical. Comment expliquer ce phénomène ?

Le son traité de manière automatique par le cerveau
« Lorsque la musique nous parvient, précise Emmanuel Bigand1, professeur de psychologie cognitive à l’université de Bourgogne et directeur du Laboratoire d’études de l’apprentissage et du développement2, notre cerveau l’interprète à une vitesse de 250 millièmes de seconde, au cours de laquelle se joue une véritable symphonie neuronale. » Concrètement, le son est d’abord traité par le système auditif, puis interviennent différentes aires cérébrales impliquées dans la mémoire, les émotions, la motricité (la musique nous donne envie de battre du pied), le langage… sans compter l’activation des circuits neuronaux de la récompense (production de la dopamine) lorsque nous écoutons une musique plaisante.


La musique est traitée par notre cerveau de manière automatique, sur un mode involontaire, et stockée dans notre mémoire « implicite ». « Beaucoup de nos connaissances et de nos représentations musicales sont acquises par exposition naturelle, précise Emmanuel Bigand. Bien avant de naître, le bébé mémorise les œuvres musicales et est capable de les reconnaître un an après sa naissance, sans les avoir réentendues. À l’autre extrémité de la vie, même lorsque les activités linguistiques disparaissent, notamment aux stades avancés de la maladie d’Alzheimer, la musique reste accessible. Non seulement, elle redonne le goût de communiquer, de sourire et de chanter, mais elle parvient à réveiller la mémoire et les événements qui lui sont associés. »

La mémoire
musicale active les
deux hémisphères,
notamment la
région de Broca :
celle du langage.

Hervé Platel3, professeur de neuropsychologie à l’université de Caen, est l’un des premiers chercheurs, dans les années 1990, à avoir observé le cerveau exposé à la musique. Grâce à l’imagerie par résonance magnétique (IRM), il a identifié les réseaux du cerveau impliqués dans la perception et la mémoire musicale. Jusqu’alors, et de manière empirique, on considérait que le cerveau gauche était celui du langage (notamment l’aire de Broca et de Wernicke) et le droit, celui de la musique, or c’est plus compliqué que cela.
La mémoire musicale partage ainsi avec celle des mots des zones de l’hémisphère gauche qui permet notamment de nommer le nom de l’œuvre musicale, alors que l’hémisphère droit assure l’analyse perceptive (on reconnaît une mélodie). « Cette spécificité confère à la mémoire musicale, une supériorité par rapport à la mémoire verbale, détaille le chercheur. Lorsqu’un malade présente une lésion à l’hémisphère gauche (langage), les aires homologues droites ne compensent généralement pas ce déficit. En revanche, le malade pourra généralement toujours percevoir, mémoriser la musique (sans la nommer) et en retirer du plaisir. »

Une persistance étonnante chez les malades d’Alzheimer
Cette persistance de la mémoire musicale s’observe particulièrement chez les malades d’Alzheimer, y compris dans les situations d’apprentissage. Des travaux réalisés par l’équipe d’Hervé Platel, en collaboration avec le docteur Odile Letortu, médecin dans l’unité Alzheimer de la maison de retraite Les Pervenches (Calvados), ont en effet montré que des patients (cas modérés et sévères de la maladie) a priori incapables de mémoriser une nouvelle information réussissaient à apprendre des chansons nouvelles (d’une dizaine de lignes) en moins de huit semaines (huit séances d’une heure tente). Et fait encore plus étonnant : certains d’entre eux s’en souvenaient et pouvaient entonner les mélodies quatre mois après l’arrêt de l’atelier.

Ces résultats ont conduit les chercheurs caennais à répliquer l’expérience. Ils ont fait écouter à des malades de nouveaux extraits musicaux et verbaux (poèmes et livres audio) pendant huit jours (à raison d’une fois par jour). Et, une fois encore, ont constaté que « les malades éprouvaient un sentiment de familiarité avec les mélodies écoutées deux mois et demi plus tôt, détaille le chercheur. En revanche, ils ne gardaient plus aucun souvenir des poèmes et des histoires entendus, ce qui confirme l’étonnant pouvoir de la musique à s’inscrire durablement dans le cerveau ».


Une étude incluant un groupe de 40 malades d’Alzheimer (stades modérés et sévères) et un groupe de 20 patients appareillés est en cours pour identifier les aires impliquées dans l’acquisition de nouvelles informations. « La question qui se pose, s’interroge Hervé Platel, qui pilote cette recherche avec la chercheuse Mathilde Groussard, est de savoir si cette capacité d’apprentissage est liée aux zones cérébrales qui fonctionnent encore ou à un circuit de mémoire alternatif qui prendrait le relais. »

La musique contre le vieillissement cérébral
Quoi qu’il en soit, la mise en évidence de ces étonnantes aptitudes musicales chez les patients atteints par la maladie d’Alzheimer a favorisé la mise en place de nouvelles méthodes de prises en charge. Certaines structures d’accueil proposent désormais des dispositifs fondés sur la familiarisation comme l’utilisation d’une mélodie chantée familière pour aider à la ritualisation de l’activité toilette, ou la mise en place de bornes de musique spécifique à chaque salle d’activité afin d’aider les patients à se repérer dans l’espace et dans le temps.

Les sujets âgés
ayant une pratique
musicale de
quelques années
ont moins
de risque de
développer une
maladie neuro-
dégénérative.

Mais pour autant, peut-on parler d’effets thérapeutiques ? De nombreux travaux indiquent que, en cas de lésions cérébrales, la sollicitation des aires cérébrales impliquées dans le traitement de la musique avait un effet positif sur les aptitudes cognitives (attention, mémoire, traitement du langage) et contribuait à favoriser la plasticité cérébrale. « La répétition de stimuli musicaux contribue à favoriser les échanges d’informations entre les deux hémisphères et à augmenter le nombre de neurones qui assure cette communication, ce qui a pour effet de modifier la structure du cerveau. Chez les musiciens, ces modifications se traduisent par des changements visibles, sur le plan anatomique par exemple : une plus forte densité du corps calleux (réseau de fibres qui relient les deux hémisphères) par rapport aux non-musiciens », note Emmanuel Bigand.

En 2010, Hervé Platel et Mathilde Groussard ont pour la première fois mis en évidence l’effet de la pratique musicale sur la mémoire. Ils ont observé chez les musiciens une plus forte concentration de neurones dans l’hippocampe, région des processus mnésiques.
« Ce résultat confirme que la pratique de la musique stimule les circuits neuronaux de la mémoire et suggère qu’elle permettrait de contrer efficacement les effets du vieillissement cérébral. Plusieurs études ont ainsi montré que les sujets âgés ayant une pratique musicale de quelques années ont moins de risque de développer une maladie neurodégénérative », souligne le chercheur.

Des bénéfices à tous les âges
De même, la musique a des effets sur les aphasies (perte de l’usage de la parole) majoritairement consécutives aux AVC. En 2008, l’équipe de Teppo Sarkamo, du Centre de recherche sur le cerveau, à Helsinki, en Finlande, mettait en évidence les effets de récupération du fonctionnement cognitif et émotionnel de l’écoute musicale chez les victimes d’AVC.
Des travaux similaires ont lieu actuellement au CHU de Dijon sur l’impact d’une stimulation musicale précoce chez les patients touchés par un AVC. « Les premières observations montrent non seulement que les patients éprouvent du plaisir à écouter des musiques qui leur rappellent des souvenirs, mais qu’ils se mettent spontanément à fredonner ces mélodies, explique Emmanuel Bigand, qui pilote cette recherche. Cette réaction pourrait faciliter la réorganisation fonctionnelle indispensable à la restauration des compétences linguistiques. »
Alors devrions-nous tous écouter de la musique en boucle, chanter ou pratiquer un instrument pour stimuler notre cerveau et l’aider à lutter contre le vieillissement ? « Cela ne fait aucun doute », répondent de concert les chercheurs. « Les bénéfices sur le fonctionnement cognitif global du cerveau peuvent être observés à tous les âges, y compris chez les personnes âgées qui débutent tardivement la musique », précise Emmanuel Bigand, qui milite pour que, au même titre que le sport, la musique soit enseignée dès le plus jeune âge.
À lire aussi sur notre site : "Dans la tête de Dory, le poisson amnésique"
La Semaine de la mémoire, du 19 au 25 septembre 2016, à Caen
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et à Bordeaux et sa région
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Une semaine en compagnie de chercheurs venus du monde entier pour partager les recherches et les découvertes sur la mémoire auprès du grand public.
 
Notes
*         1.
Il a coordonné l’ouvrage Le Cerveau mélomane, paru en 2014 aux éditions Belin.
*         2.
Unité CNRS/Univ. de Bourgogne.
*         3.
Chercheur au laboratoire Neuropsychologie et imagerie de la mémoire (Inserm/EPHE/Unicaen), à l’université de Caen. Il est coauteur avec Francis Eustache et Bernard Lechevalier de l’ouvrage Le Cerveau musicien, paru en 2010 aux éditions De Boeck.

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Se lancer dans une pratique musicale à l'âge adulte alors que l'on n'en a jamais fait avant, est-ce possible ? Il n'est jamais trop tard, disent les professeurs de musique et les chercheurs.

Commencer à jouer d'un instrument "sur le tard", est-ce possible ? Alors que les neurosciences n'arrêtent pas de souligner les avantages d'une pratique musicale précoce, qu'en est-il de nos capacités à l'âge adulte ?
«Tout est possible à n'importe quel âge, il suffit de travailler régulièrement et ne rien précipiter. »Claudine est professeur de tuba et de piano à Clermond Ferrand. En quarante ans de carrière, elle a constaté que l'apprentissage des enfants et des adultes se met en place de la même façon. « Qu'on ait huit ou quarante ans, les résultats dépendent du talent, de l'intelligence, de la rigueur du travail et de la passion. Un principal de collège de 35 ans a réussi, à force de travail assidu, à jouer La marche turque de Mozart au bout de seulement 6 mois, sans sauter d'étapes. » Claudine se souvient aussi de cette femme maçon qui s'est mise au piano une fois à la retraite, et a réussi à faire des progrès en dépit de l'arthrose et d'une petite main peu souple. «Parfois, les moyens techniques de l'élève peuvent être limités, mais c'est au professeur de s'adapter », estime-t-elle. En choisissant un répertoire adapté, accessible techniquement, et valorisant musicalement, par exemple.
Peut-on apprendre à tout âge ?
Mais alors, qu'en est-il de nos capacités cognitives ? La croyance que les adultes apprennent moins vite est-elle justifiée ? Leurs capacités cognitives sont-elles réellement diminuées au fur et à mesure qu'ils avancent en âge ? Cela n'est vrai qu'en partie, comme le démontrent les dernières recherches scientifiques : la plasticité cérébrale - cette capacité du cerveau à se remodeler en fonction de l'environnement et de sa stimulation, n'est pas limitée à l'enfance. Norman Weinberger, neuroscientifique à l'Université Irvine de Californie, a été parmi les premiers à travailler sur le système auditif et le cerveau. Ses conclusions sont sans appel :
« Beaucoup de gens croient que le cerveau perd sa plasticité après la puberté. Il n'en est rien, le cerveau garde sa capacité de changer. Est-ce aussi facile d'apprendre quelque chose à l'âge de 65 ans que cela ne l'était à 5 ans? Non. Mais peut-on y arriver ? Oui. »
En clair, notre cerveau est apte à apprendre toute notre vie. « La pratique musicale peut être un défi pour les compétences cognitives, elle "muscle" le cerveau et le rend plus adaptable aux changements survenus avec l'âge," constate Brenda Hanna-Pladdy, neurologue à l'Ecole de médecine de l’Université Emory pour LiveScience. « Puisque la pratique d'un instrument exige des années d'entrainement et d'apprentissage, elle peut générer de nouvelles connections dans le cerveau qui viennent compenser le déclin cognitif provoqué par le vieillissement. »
Donc si l'envie est là, vous pouvez y arriver, mais non sans difficultés, comme n'importe quel musicien débutant. Carole a commencé le piano à l'âge de 60 ans. Selon elle, un adulte compense beaucoup grâce à son expérience et la capacité de se projeter : « On a l'esprit moins réceptif, c'est sûr, mais on a une méthode et une approche analytique qui compensent l'effort de concentration qui est demandé au cerveau. J'ai appliqué la méthode que j'ai utilisée en tant que dactilo pour déchiffrer et mémoriser les notes dans différentes clés, les traduire sur le clavier et y associer les doigtés correspondants.C'est vraiment très compliqué, et l'effort que cela me demande peut être vite décourageant. Mais je sais que c'est une étape incontournable qui me permettra de jouer, et le fait de m'entendre interpréter même des morceaux simples, me procure un vrai plaisir. »
Aau-delà du loisir, une pratique musicale commencée sur le tard peut-elle se transformer en vraie vocation ? Oui, selon le témoignage de Marc, qui a commencé à jouer de la guitare en autodidacte à l'âge de seize ans. Il a appris par mimétisme, en jouant du rock ou de la chanson française avec des copains du lycée. Avec le temps, la guitare a pris une place prépondérante dans sa vie et il a décidé d'en faire son métier. A l'âge de 30 ans il s'est inscrit au conservatoire intercommunal de Flers, sa ville, et a suivi un cursus complet en instrument et en solfège. « Intégrer le conservatoire m'est paru indispensable, pour structurer mes connaissances et m'outiller d'avantage pour pouvoir m'ouvrir vers d'autres genres. C'était un peu comme apprendre à lire et à écrire dans une langue qu'on avait appris à parler, une nouvelle liberté. J'ai redécouvert mon instrument sous un nouveau jour : aborder la guitare classique est tout autre chose du point de vue de la technique et de la qualité sonore. Adulte, on apprend peut-être plus lentement, mais on a une qualité différente d'écoute et une longue expérience avec la musique, donc on peut mieux définir nos objectifs. » Aujourd'hui Marc fait de l'éveil musical dans les établissements scolaires et les hôpitaux. Son parcours de musicien, selon lui, n'a pas été plus difficile que s'il avait commencé à jouer de la guitare plus jeune.
Le plaisir au cœur de la pédagogie
Le plaisir est au cœur de la pédagogie pour adultes, selon Marie-Lise, professeur de piano à Bourges. Selon elle, l'objectif principal du professeur devrait être de leur donner envie de jouer, et elle n'hésite pas à s'adapter aux goûts musicaux de ses élèves adultes. « _Avec les adultes, il faut que le rendu soit immédiat, qu'ils puissent reconnaître le morceau, jouer quelque chose qui ait du sens pour eux. Je débute souvent par une adaptation simple de l'Ode à la joie, un morceau que tout le monde connaît, mais je n'hésite pas à adapter d'autres thèmes qui pourraient parler à mes élèves. Cela demande un peu plus de travail pour le professeur, évidemment, mais cela reste essentiel._»
D'autant plus que la plupart des "grands élèves" viennent à la musique pour réaliser un rêve d'enfant une fois installés dans la vie professionnelle, ou lorsqu'ils ont pris leur retraite. Certains veulent suivre de plus près les progrès de leurs enfants qui commencent à pratiquer un instrument, voire jouer avec eux. Contrairement aux enfants, les adultes sont souvent séduits par la pratique musicale en elle-même, et n'hésitent pas à aller vers les instruments moins courants. Florence est professeur d'alto à Dieppe et voit souvent les adultes choisir l'alto à la place du violon : « L'alto reste un instrument mal connu, mais il séduit pour son timbre moins criard par rapport au violon. Les adultes viennent vraiment pour découvrir l'instrument, ils n'ont aucun à priori, ne connaissent pas le répertoire et d'ailleurs ce n'est pas ce qui les intéresse en premier lieu. Ils veulent s'approprier l'instrument, apprendre à en jouer, et ils sont ravis de jouer en groupe, mais plus pour la pratique que pour découvrir les œuvres. »
Une bonne dose de psychologie
Et l'interprétation ? Un adulte débutant se laisse-t-il facilement porter par la musique ? Pour Marie-Lise, professeur de piano, l'enseignement des adultes est beaucoup plus intellectualisé, moins dans l'intuition. C'est au professeur de doser savamment entre la personnalité de l'adulte et ses capacités pour ne pas l'inhiber définitivement. « Un enfant ne se pose pas autant de questions, un adulte se projette tout le temps. Cela est en même temps un avantage et un inconvénient : l'adulte anticipe sur les efforts à fournir pour obtenir un résultat, par contre au niveau de l’interprétation, il se remet plus en question et les barrières tombent plus difficilement. Les adultes ont beaucoup plus souvent le trac quand ils jouent en public, par exemple. Pour enseigner la musique à un adulte, il faut être un fin psychologue et un professeur passionné. »
La conscience des enjeux et la peur de se tromper peuvent être très inhibantes. «Je pense que ma génération a été éduquée pour éviter de faire des bêtises, ce qui n'est pas le cas des générations d'aujourd'hui, estime Carole, jeune pianiste retraitée. Les jeunes foncent, pas moi, j'ose beaucoup moins. Cette disponibilité fait qu'ils comprennent plus vite. Dans mon cas, le stress est beaucoup plus grand. »
Dédramatiser pour s'approprier l'instrument, un travail qui prend beaucoup plus de temps avec un adulte qu'avec un enfant, quel que soit l'instrument, et qui traduit chez les adultes un rapport parfois plus compliqué à son corps. « L'alto est un instrument exigeant du point de vue de la posture et de l'écoute : il faut à peu près trois ans de pratique pour que le travail commence à donner des résultats. Avec les adultes, aborder un instrument, c'est toute une démarche qui engage aussi bien le travail corporel que psychique, explique Florence, professeur d'alto. "Maîtriser un instrument va parfois même au-delà de la pratique musicale, certains élèves en sortent transformés. Apprendre à écouter, à s'écouter, à être détendu et à libérer le corps s'apparente pour certains à une vraie thérapie. Les blocages sont difficiles à enlever, il faut beaucoup les rassurer. J'ai souvent recours aux méthodes actives - Dalcroze, Kodaly, Color Strings - dont les techniques, pensées pour les enfants, peuvent convenir aux adultes pour une approche plus globale de la musique. »
Les amateurs instrumentistes représentent un vrai vivier qui devrait avoir un accès plus facile à la pratique musicale, estime Florence : « Lorsque l'on se lance dans l'apprentissage d'un instrument à l'âge adulte, on fait souvent plus que la pratique musicale, on est confronté à des codes sociaux et à un milieu où tout nous est inconnu, et les personnes qui se lancent dans une telle démarche font de grands efforts pour y parvenir. »
Et elle cite l'exemple d'une grande élève qui s'est inscrite à l'alto après avoir entendu André Riou en concert. Ce n'est seulement après avoir intégré le conservatoire, qu'elle a découvert que la pratique instrumentale vient avec l'apprentissage de l'écriture musicale, par exemple. « La musique fait tomber les barrières mieux que n'importe quel autre moyen et permet aux différents mondes de se rencontrer. Les conservatoires ont encore un travail considérable à faire pour s’ouvrir et s'adapter davantage à un public amateur, » estime-t-elle.
Par Suzana Kubik
    https://www.francemusique.fr/savoirs-pratiques/la-musique-enseignee-aux-adultes-35707

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