Étude des mécanismes de localisation auditive et de leur plasticité dans le cortex auditif humain

Pouvoir déterminer la provenance des sons est fondamental pour bien interagir avec notre environnement. La localisation auditive est une faculté importante et complexe du système auditif humain. Le cerveau doit décoder le signal acoustique pour en extraire les indices qui lui permettent de localiser une source sonore. Ces indices de localisation auditive dépendent en partie de propriétés morphologiques et environnementales qui ne peuvent être anticipées par l'encodage génétique. Le traitement de ces indices doit donc être ajusté par l'expérience durant la période de développement. À l’âge adulte, la plasticité en localisation auditive existe encore. Cette plasticité a été étudiée au niveau comportemental, mais on ne connaît que très peu ses corrélats et mécanismes neuronaux. La présente recherche avait pour objectif d'examiner cette plasticité, ainsi que les mécanismes d'encodage des indices de localisation auditive, tant sur le plan comportemental, qu'à travers les corrélats neuronaux du comportement observé. Dans les deux premières études, nous avons imposé un décalage perceptif de l’espace auditif horizontal à l’aide de bouchons d’oreille numériques. Nous avons montré que de jeunes adultes peuvent rapidement s’adapter à un décalage perceptif important. Au moyen de l’IRM fonctionnelle haute résolution, nous avons observé des changements de l’activité corticale auditive accompagnant cette adaptation, en termes de latéralisation hémisphérique. Nous avons également pu confirmer l’hypothèse de codage par hémichamp comme représentation de l'espace auditif horizontal. Dans une troisième étude, nous avons modifié l’indice auditif le plus important pour la perception de l’espace vertical à l’aide de moulages en silicone. Nous avons montré que l’adaptation à cette modification n’était suivie d’aucun effet consécutif au retrait des moulages, même lors de la toute première présentation d’un stimulus sonore. Ce résultat concorde avec l’hypothèse d’un mécanisme dit de many-to-one mapping, à travers lequel plusieurs profils spectraux peuvent être associés à une même position spatiale. Dans une quatrième étude, au moyen de l’IRM fonctionnelle et en tirant profit de l’adaptation aux moulages de silicone, nous avons révélé l’encodage de l’élévation sonore dans le cortex auditif humain. Spatial hearing is an important but complex capacity of the auditory system. The human auditory system infers the location of a sound source from a variety of acoustic cues, known as auditory localization cues. Because these cues depend to some degree on morphological and environmental factors that cannot be predicted by the genetic makeup, their processing has to fine-tuned during development. Even in adulthood, some plasticity in the processing of localization cues remains. This plasticity has been studied behaviorally, but very little is known about its neural correlates and mechanisms. The present research aimed to investigate this plasticity, as well as the encoding mechanisms of the auditory localization cues, using both behavioral and neuroimaging techniques. In the first two studies, we shifted the perception of horizontal auditory space using digital earplugs. We showed that young adults rapidly adapt to a large perceived shift and that adaptation is accompanied by changes in hemispheric lateralization of auditory cortex activity, as observed with high-resolution functional MRI. We also confirmed the hypothesis of a hemifield code for horizontal sound source location representation in the human auditory cortex. In a third study, we modified the major cue for vertical space perception using silicone earmolds and showed that the adaptation to this modification was not followed by any aftereffect upon earmolds removal, even at the very first sound presentation. This result is consistent with the hypothesis of a “many-to-one mapping” mechanism in which several spectral profiles can become associated with a given spatial direction. In a fourth study, using functional MRI and taking advantage of the adaptation to silicone earmolds, we revealed the encoding of sound source elevation in the human auditory cortex.

Keyphrases: Cortex auditif, Localisation auditive, Plasticité, Imagerie par Résonance Magnétique fonctionelle, Auditory cortex, Spatial hearing, Plasticity, Functional Magnetic Resonance Imaging