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Une équipe dirigée par des scientifiques de l’Université Carnegie Mellon et de Birkbeck, Université de Londres, a développé une nouvelle approche de la façon dont le cerveau distingue un flux sonore spécifique d’autres sons distrayants. En utilisant une nouvelle approche expérimentale, les scientifiques ont cartographié de manière non invasive l’attention sélective auditive soutenue dans le cerveau humain. Publiée dans le Journal of Neuroscience, l’étude jette des bases cruciales pour suivre les déficits de l’attention auditive dus au vieillissement, à une maladie ou à un traumatisme cérébral et pour créer des interventions cliniques, comme l’entraînement comportemental, pour potentiellement corriger ou prévenir les problèmes d’audition.
«Les déficits de l’attention sélective auditive peuvent survenir pour de nombreuses raisons – commotion cérébrale, accident vasculaire cérébral, autisme ou même vieillissement en bonne santé. Ils sont également associés à l’isolement social, à la dépression, au dysfonctionnement cognitif et à une participation plus faible au marché du travail. Maintenant, nous avons une meilleure compréhension de la mécanismes cognitifs et neuronaux responsables de la façon dont le cerveau peut sélectionner ce qu’il faut écouter », a déclaré Lori Holt, professeur de psychologie au Collège Dietrich des sciences humaines et sociales de la CMU et membre du corps professoral du Centre pour la base neurale de la cognition (CNBC).
Pour déterminer comment le cerveau peut écouter des informations importantes dans différentes gammes de fréquences acoustiques – comme pour prêter attention aux aigus ou aux graves dans un enregistrement musical – huit adultes ont écouté une série de mélodies courtes et en ont ignoré une autre distrayante, répondant quand ils ont entendu une mélodie se répéter.
Pour comprendre comment le fait de prêter attention aux mélodies a changé l’activation du cerveau, les chercheurs ont profité d’un moyen clé de disposer les informations sonores sur la surface, ou le cortex, du cerveau. Le cortex contient de nombreuses cartes «tonotopiques» de fréquence auditive, où chaque carte représente une fréquence un peu comme un vieil affichage radio, avec des fréquences basses à une extrémité, allant à haute de l’autre. Ces cartes sont assemblées comme des pièces de puzzle dans la partie supérieure des lobes temporaux du cerveau.
Lorsque les personnes dans le scanner IRM écoutaient les mélodies à différentes fréquences, les parties des cartes réglées sur ces fréquences étaient activées. Ce qui était surprenant, c’est que le simple fait de prêter attention à ces fréquences activait le cerveau d’une manière très similaire – non seulement dans quelques zones centrales, mais aussi sur une grande partie du cortex où les informations sonores sont connues pour arriver et être traitées.
Les chercheurs ont ensuite utilisé une nouvelle technique d’imagerie cérébrale à haute résolution appelée cartographie multiparamétrique pour voir comment l’activation de l’audition ou simplement prêter attention aux différentes fréquences liées à une autre caractéristique cérébrale clé, ou myélinisation. La myéline est «l’isolation électrique» du cerveau, et les régions du cerveau diffèrent beaucoup dans la quantité d’isolation de myéline enroulée autour des parties des neurones qui transmettent l’information.
En comparant les cartes de fréquence et de myéline, les chercheurs ont constaté qu’elles étaient très liées dans des domaines spécifiques: s’il y avait une augmentation de la quantité de myéline à travers une petite parcelle de cortex, il y avait également une augmentation de la force de la préférence des neurones pour fréquences particulières.
«C’était une découverte passionnante car elle révélait potentiellement des « lignes de faille » partagées dans le cerveau auditif», a déclaré Frederic Dick, professeur de neurosciences cognitives auditives au Birkbeck College et à l’University College de Londres. «Comme les scientifiques de la Terre qui essaient de comprendre quelle combinaison des conditions du sol, de l’eau et de l’air rend certaines terres meilleures pour la culture d’une certaine culture, en tant que neuroscientifiques, nous pouvons commencer à comprendre comment de subtiles différences dans l’architecture fonctionnelle et structurelle du cerveau pourraient rendre certaines régions plus ‘ terrain fertile «pour apprendre de nouvelles informations comme la langue ou la musique».