Cognition musicale / musique et mémoire

Cours Magistral Licence 2
Cognition musicale / musique et mémoire
4 et 6 Novembre 2013
Laura Ferreri
LEAD (2°étage AAFE), bureau 215
[email protected]
cognition musicale
musique
Comment peut-on définir la musique?
Définition LaRousse :
« Science des sons
considérés sous le rapport de la mélodie et du rythme »
éléments principaux de la musique:
• mélodie (succession de sons à des hauteurs, intensités et durées variables)
• harmonie (assemblage de plusieurs sons de hauteurs différentes en même temps)
• rythme (pulsation –régulière, cyclique, variable en vitesse- sur laquelle se distribuent
diverses accentuations)
Propriétés particulières des sons: hauteur, durée, timbre, dynamique.
Mais…
Est-ce que ça suffit ?
Deuxième définition LaRousse:
« Art qui permet à l'homme de s'exprimer par
l'intermédiaire des sons;
productions de cet art, œuvre musicale. »
n'est pas qu’une structure acoustique simple qui s’évolue
dans le temps, ou un stimulus créé dans un laboratoire
pour s'adapter à un certain dessin expérimental
base un phénomène
de l'expérience subjective de l'homme
On la trouve dans toutes les cultures…
…et depuis toujours
Personne n’est insensible à la musique
La musique est capable de tous nous toucher
et peut devenir une expérience autant forte que:
« La musique est une révélation plus haute que toute
sagesse et toute philosophie. » L.V. Beethoven
« Sans la musique, la vie serait un erreur » F. Nietzsche
Informatique / ingénierie du son
musique:
phénomène très complexe
cognition musicale
qu’est ce qui se passe dans le cerveau
quand on écoute, ou on produit de la musique ?
l'une des plus enrichissantes et agréables
expériences humaines
combien de temps vous pouvez
passer à écouter de la musique que
vous aimez?
frissons et euphorie: vrai plaisir
Pourquoi ?
du SNC (comportement, cognition)
dopamine: •• neurotransmetteur
production dans substance noire / aire tegmentale (ancienne)
• différentes vois dans le cerveau
circuit méso-limibique:
(aire tegmentale ventrale dans le
mésencéphale système
limbique -noyau accumbens, c.
orbitofrontal-)
Bonne nourriture / sexe / drogue: libération de dopamine dans le noyau
accumbens sensation de plaisir et récompense
musique et dopamine
écouter de la musique (plaisante)
active le circuit méso-limbique de la dopamine
régions plus impliquées dans les sensations de
plaisir et récompense (noyau accumbens, cortex orbitofrontal)
musique et neuroscience
Une expérience très complexe comme la musique ne peut pas être basée sur
une seule capacité mentale
Le fait d’écouter/faire de la musique engage tout le
cerveau à travers un ensemble diversifié d'opérations
perceptives et cognitives, et du coup aussi à travers
différents substrats neuronaux.
techniques de neuroimagerie (RMf, PET, EEG, fNIRS):
scan et la localisation des régions cérébrales impliquées
pendant de taches d’écoute/production de musique (bas
et haut niveau cognitif)
Imaginons…
percevoir de sons
• Cortex auditif primaire (A1, gyrus
de Haschl, BA 41): transformation, la
perception et l’analyse du signal sonore
Perception de différences fréquences,
intensités et timbres de la stimulation
sonore.
• Régions secondaires (ou associatives,
BA 42-22): traitements auditifs de plus haut
niveau avec de stimuli plus complexes
(langage).
les emotions musicales
• Musique: réactions emotionelles
• Noyau
accumbens
(récompense) et amygdale:
réactions émotionnelles à la musique
les emotions musicales
mémoire pour la musique
Hippocampe:
• Rappeler une musique
• La reconnaître
• Rappeler tous les informations
contextuelles (les souvenirs du
contexte) reliées
mémoire pour la musique
les attentes musicales
les attentes musicales
• Cortex prefrontal:
création, violation ou
satisfaction des attentes
musicales
musique et mouvement
• Lien intrinsèque entre musique et mouvement
• Bouger en suivant le rythme, battre les mains/les piends/les doigts
pour tenir la pulsation, et danser sur la musique
• Sans forcement avoir expertise musicale
• Jouer un instrument
musique et mouvement
cortex moteur
(BA4, 6 / moteur et
pré-moteur) ensemble des aires
cérébrales (primaires et secondaires):
planification, contrôle et exécution
des mouvements volontaires des
muscles du corps.
musique et mouvement
cortex somato-sensoriel
(somesthésique):
• reçoit des informations provenant de la
surface du corps par l'intermédiaire de
neurones sensitifs
• feedback tactile: aide à réponse motrice à
la musique (ex. pour danser / battre le main /
jouer piano)
musique et mouvement
Cervelet:
• intègration
signaux
(systèmes
sensoriels, autres parties du cerveau,
moelle épinière) afin d’ajuster au
mieux l’activité motrice (contrôle fin du
mouvement) .
• apprentissage de l’ajustement aux
variations
dans
les
relations
sensorimotrices
Musique et neuroscience:
l'intérêt pour la cognition musicale
Musique et neuroscience:
l'intérêt pour la cognition musicale
étudier la musique d’un point de vue cognitif: pas simplement enquêter
sur que c’est qui se passe dans le cerveau quand on écoute/produit de
la musique, mais aussi à comprendre davantage le fonctionnement
globale du cerveau et de ses différentes composantes.
En plus…
Débat actuel:
est-ce que la musique peut être utilisée pour
améliorer la mémoire (verbale) ?
« Oui »
• musique: stimulus auditif complexe qui évolue dans
le temps et qui engage tout le cerveau et a un fort
impact émotionnel
• peut améliorer la performance pour certaines
capacités cognitives non-musicales (mémoire),
surtout pour certains sujets (régions endommagées)
en activant des réseaux “alternatifs”
mécanismes de compensation par
plasticité cérébrale*
*neuroplasticity: les connexions d’un cerveau
mature ne sont pas immuables.
Plasticité cérébrale cerveau modifie
l'organisation de ses réseaux de neurones en
fonction des expériences vécues par
l'organisme (développement ou pathologies)
« Non »
•La musique
cérébrales
engage
plusieurs
régions
• pendant des taches de mémorisation /
apprentissage peut aussi être considérée
comme quelque chose “en plus”
Interférence → dual task situation.
Attention du sujet amenée ailleurs
Qui a raison?
Question ouverte
Dans les dernières 20 années, beaucoup d’études afin de
comprendre
quand, comment et avec qui
la musique peut avoir des effets positifs sur la mémoire.
Quelque exemple
Musique et mémoire (verbale)
• Wallace et al.1994: simple exposition à la
musique aide la mémoire verbale.
Adultes normaux: meilleur rappel d’un texte présenté
chanté vs parlé
→ le “contexte musical” peut aider à
apprendre/mémoriser/rappeler les mots.
• Franklin et al.2008: effets de l’ entraînement
musical sur la mémoire.
Musiciens vs non-musiciens → meilleure
performance des musiciens sur mémoire
(verbale) de travail et à long terme.
Clinique?
stimulations auditives à court terme
(ex. simple exposition à la musique pendant une expérience)
et à long terme (ex. des programmes de musicothérapie)
ont montré que la musique peut aider la mémoire
Sarkamo et al. 2008
AVC (accident
vasculaire cérébral)
le type d’environnement post-AVC est très important pour enchainer
des mécanismes de plasticité cérébrale qui peuvent améliorer /
rétablir les capacités cognitives perdues.
Est-ce que l’écoute quotidienne de musique peut aider
la récupération ( plasticité neurale) des fonctions
exécutives et de l’humeur après un AVC?
Sarkamo et al. 2008
• 60 patients dans la phase de réhabilitation / récupération juste après l’AVC
• 3 groupes de réhabilitation (distribution aléatoire) de 2 mois: musique,
langage (écoute quotidienne de musique / audio-livres choisi par les patients)
et control (pas des matériel auditif).
•tous les patients reçoivent les médicaments et programmes de réhabilitation
standard.
• évaluation neuropsychologique (54 patients) avec tests sur une grande
variété de capacités cognitives + questions sur la qualité de la vie après:
-1 semaine (baseline)
- 3 mois
- 6 mois après l’AVC.
• meilleures rétablissement mémoire
verbale et attention sélective pour le
groupe musique vs langage vs
controle.
• moins de dépression et moins
d’humeur confuse pour le groupe
musique.
conclusion: l’écoute de la musique pendant
la première phase de récupération post-AVC
peut améliorer la récupération cognitive
et prévenir une humeur négative.
Thompson et al. 2005: meilleure fluence/fluidité? verbale pour âgées et
patients Alzheimer
Musique et maladie d’Alzheimer
La maladie d’Alzheimer est le type le plus commun de démence.
Au niveau cérébral, il y a un double processus de dégénérescence et
d’inflammation qui porte à une atrophie cérébrale.
perte du tissu cérébral → le cerveau se rétrécit (diminution dimension) → perte
des fonctions cognitives associées
Caractéristiques de la maladie d’Alzheimer
(pertes progressives et générales):
Troubles des fonctions exécutives: en particulier (au début) mémoire épisodique troubles dans l’encodage, stockage et récupération des souvenirs de la vie de la
personne- mémoire implicite et sémantique sont moins affectées dans un premièr stade-)
Troubles du langage: au début anomie, perte de fluidité dans le discours → paraphrases
(substitutions incorrectes des mots) → fin: réduction à quelque phrase / mots
Troubles du comportement: perte progressive de l’indépendance → confusion/
agressivité → apathie et fatigue constantes.
Le début et la gravité de ces atteintes cognitives varient par
rapport aux fonctions cognitives certaines peuvent être
plus ou moins préservées chez les patients Alzheimers.
Musique et maladie d’Alzheimer
Patients, familles, personnel de soin:
musique (jouer / rappeler / apprendre / …): rare
cas dans le quel des capacités cognitives générales
et la mémoire sont préservés par rapport aux
autres atteintes globales et sévères.
pas que de la mémoire procédurale!
ex. d’une fille avec père Alzheimer: nouveaux
événements en chantant les histoires sur la
mélodie des chansons populaires connues.
vidéos
(Music and Memory project) http://www.youtube.com/watch?v=EgNLLelQYwI
(Les allegros) http://www.youtube.com/watch?v=QsfWa__LbwY
Musique et maladie d’Alzheimer
• Fornazzari et al., 2006: troubles cognitifs
sévères mais capacité d’apprendre et
jouer nouvelles chansons
• Foster & Valentine, 2001: meilleure
mémoire autobiographique avec
stimulation auditive (connue ou pas)
• Menard & Belleville, 2009: Patients AD
avec mémoire pour la musique
Cuddy & Duffin, 2005
• EN, femme, 84, AD .
• Troubles sévères en mémoire, langage, cognition → MMSE 8 / 30 + incapacité de comprendre
les instructions
• mais personnel des soin dit que ses capacités musicales sont intactes
c’est vrai?
• 3 tests adaptés pour observation comportementales: 2 discriminations de mélodies connues
/ pas + 1 détection des distorsions (mauvaises notes). Observation par 2 experimentateurs
différents.
Résultats:
• mélodies connues: elle chante tout seule et ajoute les mots et elle continue même quand
la musique s’arrête.
• mélodies inconnues: elle ne répond pas
• mélodies erronées: expressions faciales (rire / surprise)
Elle a une mémoire pour la musique
Résultats similaires à âgées normaux, mais MMSE à 8!
Simmons-Stern et al., 2010
• 13 AD, 14 âgées (control)
• présentation visuel (sur écran) de paroles des chansons, soit chantées soit parlées.
• Reconnaissance oui-non (stimulus visuel)
• Résultats: AD meilleure performance pour reconnaissance la condition « chantée »
Pourquoi la musique peut aider la mémoire
dans la maladie d’Alzheimer?
Musique et maladie d’Alzheimer – possibles explications
Simmons-Stern (2010):
1) atrophie hippocampe / cortex en AD: problèmes
au niveau de l’ encodage épisodique classique.
Mais
musique active tout le cerveau: aussi les
régions moins affectées par l’AD → stimuli
avec musique peuvent faciliter un autre type
d’encodage (associations plus fortes pour les
stimuli chantés).
2) musique → > arousal → > attention
Comment la musique peut aider la mémoire?
techniques de neuroimagerie: scan et localisation des
régions cérébrales impliquées pendant des taches
d’écoute/production de musique (bas et haut niveau
cognitif)
Donc aussi pendant taches de musique et mémoire
Musique et
mémoire:
pourquoi?
• La richesse des facteurs contextuels à l’encodage peut aider la récupération des
informations (par ex. des mots à rappeler)
• Musique: contexte riche d’aide ?
• Listes de mots accompagnées par musique / silence + scanning du cortex prefrontal dorsolateral, important pour des mecanismes d’encodage (haut niveau cognitif)
• On teste la récuperation (réconnaissance des mots et du contexte)
Hypothèse1 (comportementale):
Dans une tâche de rappel de mot, un contexte musical peut
faciliter les associations entre mots et donc permettre des
meilleures performances de récupération
Hypothèse2 (fonctionnelle):
Cet effet devrait être visible aussi en termes fonctionnels (activité
cérébrale)
Comment/Dans quel sens?
Exemple d’imagerie fonctionnelle:
la spectroscopie proche infrarouge (NIRS)
Fonctionnement
Pattern d’activation classique :
> oxyhemoglobine, < deoxyhemboglobine
Mais: pattern inversé en préfrontal quand
les stratégies mnésiques sont facilitées
Si la musique aide les associations entre mots, on devrait trouver
moins d’activations préfrontales (processus plus automatiques)
Etude fNIRS – Résultats
Comportementaux
(réconnaissance)
NIRS
100
*
90
% réponses correctes
80
70
60
50
40
30
20
10
0
rec musique
rec silence
Musique et mémoire: pourquoi?
Conclusion de l’étude NIRS
• contexte musical aide la mémoire (récupération du matériel verbal)
• Par rapport à un encodage en silence, la musique n’active pas les régions cérébrales
responsables des hauts processus cognitifs pendant l’encodage
• Suggère que la musique aide à créer des associations entre mots de façon plus
« automatique »
« moins d’effort, plus des résultats »
• Importantes perspectives pour populations dans les quelles le cortex préfrontal est
endommagé / moins activé (démence, vieillissement)
Musique et neuroscience aujourd’hui
étudier la musique d’un point de vue cognitif: pas simplement enquêter
sur que c’est qui se passe dans le cerveau quand on écoute/produit de
la musique, mais aussi à comprendre davantage le fonctionnement
globale du cerveau et de ses différentes composantes.
comme la plupart des substrats neuronaux impliqués dans des
processus musicales intervienne également dans d'autres activités, il
est de plus en plus reconnu que la musique peut aider/faciliter
capacités non musicales
REHABILITATION grâce à la musique
EBRAMUS (European
BRAin and MUSic)
(2011-2013)
Musique et...
Intéresse en réhabilitation
THE NEUROSCIENCE
AND MUSIC
5° édition
mém
appr
mov
lang
mém
mém
appr
lang
mov
“Learning and memory”
29 mai – 1 june 2014
DIJON