AUDITION & NEUROIMAGERIE

Le nouveau programme d'enseignement scientifique de première contient un chapitre dédié à l'audition et plus précisément à la capacité "d'entendre la musique". Il y est spécifié que "des aires cérébrales spécialisées reçoivent les messages nerveux auditifs" et que certaines de ces aires "permettent, après apprentissage, l’interprétation de l’univers sonore (parole, voix, musique, etc.)". L'enseignant en charge de cette partie se voit donc invité à exploiter des "données d’imagerie cérébrale relatives au traitement de l’information sonore".

La banque ANAPEDA renferme plusieurs IRM fonctionnelles, exploitables à l'aide du logiciel EduAnat2, qui permettent d'illustrer à la fois de localiser les aires auditives et de montrer que l'audition de musique s'accompagne d'une activité cérébrale sensiblement différente de celle liée à l'audition de sons non musicaux.

ATTENTION : ces images ne peuvent pas être ouvertes avec l’ancien logiciel EduAnatomist2. D’une manière générale, quelle que soit l’activité pédagogique envisagée, il est désormais vivement conseillé d’utiliser exclusivement la nouvelle version EduAnat2.

LOCALISER LES AIRES AUDITIVES

Il convient tout d’abord de souligner que le traitement des messages nerveux issus de l’oreille interne via le nerf auditif, ne se réduit absolument pas au cortex auditif. Les noyaux cochléaires, le complexe olive supérieur, le noyau du lemnisque latéral, le colliculus inférieur et enfin le thalamus, opèrent successivement un prétraitement des différents signaux le long de ce qu’on appelle les voies auditives (Purves et al, 2004).

Et, bien évidemment, le cortex auditif ne représente pas non plus un « terminus » pour ces messages. Schématiquement, les aires auditives adressent des signaux vers le cortex frontal inférieur (la voie du « What » assurant la reconnaissance des sources sonores) et vers le lobule pariétal inférieur puis le cortex prémoteur (la voie du « Where » responsable de la localisation des sources sonores) (Patel et Iversen, 2014).

Le cortex auditif humain se trouve lui dans la partie supérieure du lobe temporal. Son organisation fonctionnelle présente elle aussi une certaine complexité et fait encore l'objet d'études dont on trouvera quelques exemples dans la bibliographie de cet article.

Localisation de l'aire auditive primaire (rose), de l'aire auditive secondaire (bleu) et de l'aire de Wernicke (vert)

(d’après Wikipédia)

Contrairement aux aires auditives l'aire de Wernicke ne se trouve que dans un seul hémisphère, le gauche chez 95 % des droitiers et 60 % des gauchers. Bien qu'elle participe à la reconnaissance des paroles, elle ne fait pas partie du cortex auditif. Néanmoins, sa position mitoyenne traduit l'existence d'importantes connexions avec les aires auditives.

La banque ANAPEDA renferme une IRM fonctionnelle réalisée sur un sujet dont on compare l'activité cérébrale lorsqu'il se trouve exposé tantôt au silence, tantôt à l'audition de sons bisyllabiques répétitifs (60 en une minute) n'ayant aucune signification particulière ni caractère musical.

IRM13141BisyllabeVersusSilence.anat.nii

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IRM13141BisyllabeVersusSilence.fonc.nii

Cette capture d'écran montre l'aspect de l'IRM fonctionnelle avec un seuil préréglé à 50. Elle indique sans ambigüité une variation d'activité bilatérale statistiquement significative, entre l'exposition au silence et l'exposition aux sons.

Toutefois, les auteurs de l'image préconise de régler le seuil sur 70 ce qui fait pratiquement disparaître le signal dans l'hémisphère droit :

Le fait que le signal soit beaucoup plus fort dans l'hémisphère gauche pourrait indiquer que les sons bisyllabiques utilisés, bien que dénués de signification langagière, pourraient avoir induit une variation de l'activité de l'aire de Wernicke.

CARACTÉRISER LA SPÉCIFICITÉ DU TRAITEMENT CÉRÉBRAL D'UN SIGNAL MUSICAL

On distingue classiquement trois types de sons :

• le langage
• les sons dits environnementaux
• la musique

Tous sont traités par les aires auditives primaires et secondaires des deux hémisphères, mais dans des proportions différentes comme le montrent les histogrammes suivants (Purves et al, 2004).

Langage

Sons environnementaux

Musique

La banque ANAPEDA renferme plusieurs IRM fonctionnelles réalisées à partir d’un groupe de 18 cobayes sains à qui ont a fait écouter des extraits musicaux.

IRMsujet13142.anat.nii

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IRMsujet13142MusiqueVsSilence.fonc.nii

On y observe à nouveau une variation d'activité statistiquement significative au niveau des aires auditives primaires et secondaires, entre l'exposition à la musique joyeuse et l'exposition à la musique terrifiante.

Mais, surtout, la seconde capture d’écran et les deux coupes coronales montrent une variation d’activité statistiquement significative au niveau de l’amygdale superficielle :

On sait que l’amygdale a la réputation de constituer le « centre de la peur ». En réalité, cela est extrêmement réducteur car cette structure cérébrale participe à de nombreuses fonctions dont le plaisir sexuel et, comme on le voit ici, la perception émotionnelle de la musique.

On peut d’ailleurs établir un lien intéressant avec le système de récompense étudié en classe de seconde et dans lequel on retrouve l’amygdale. 

UN EXEMPLE DE TROUBLES AUDITIFS DUS À UNE LÉSION CÉRÉBRALE

La banque ANAPEDA renferme également une IRM anatomique cérébrale montrant une tumeur affectant les aires auditives de l’hémisphère gauche. Cette image a été acquise en T1 et en T2, mais il nous semble que la tumeur est plus facilement identifiable sur l’image en T2.

Image en T1 = IRMsujet12222PathologieTumeurAudition-T1-HD.anat.nii

Image en T2 = IRMsujet12222PathologieTumeurAudition-T2Flair.anat.nii

ATTENTION : l’imageur ayant servi à acquérir l’image en T2 a été paramétré pour offrir une image nette uniquement sur la coupe axiale.

Le patient victime de cette tumeur souffrait de troubles de l’audition et notamment d’hallucinations auditives.

SOURCES DES IMAGES

• l’IRM fonctionnelle « IRM13141BisyllabeVersusSilence » a été réalisée en 1999 par Geriant Rees et Karl Friston, du département de neurologie cognitive de l’Institut de neurologie de l’University College London. Elle avait pour but de tester de nouvelles etchniques d’imagerie et n’a donc pas donné lieu à une publication. Ces données sont disponibles gratuitement à des fins d’éducation.

• les IRM fonctionnelles dénommées « IRMsujet13142 » et portant sur l’audition de divers types de musiques ont été aimablement mis à notre disposition par leurs auteurs : Stefan Koelsch et Stavros Skouras (la référence précise de l’étude est indiquée plus loin).

• source IRM tumeur auditive

POUR ALLER PLUS LOIN

• on trouvera une piste d'exploitation pédagogique proposée par Philippe Cosentino sur le site de l'Académie de Nice.

• Le dossier Musique et cerveau dans le n°54 de La lettre des neurosciences, 2018 (disponible en ligne

• Stefan Koelsch et Stavros Skouras, The Roles of Superficial Amygdala and Auditory Cortex in Music-Evoked Fear and Joy, in Neuroimage, 2013

• Alyssa Brewer et Brian Barton, Maps of the Auditory Cortex, in Annual Reviews of Neuroscience, 2016

• Michelle Moerel, Federico de Martino et Elia Formisano, An anatomical and functional topography of human auditory cortical areas, in Frontiers in Neuroscience, 2014

• Jeffrey Binder, The Wernicke area, in Neurology, 2015