Précisément, l’étude est menée à partir du morceau bien connu « Another Brick in the Wall » des Pink Floyd et ces neurologues de l’Université de Californie, Berkeley démontrent ici pour la première fois que l’écoute de cette musique rock peut être retrouvée à partir d'un schéma spécifique de l’activité cérébrale. Ces travaux, publiés dans PLoS Biology, non seulement apportent de premières données sur les bases neurales de la perception musicale mais promettent de futures applications de décodage cérébral.
La technique utilisée dans l’étude a également permis d’identifier une nouvelle région du cerveau impliquée dans la perception du rythme musical
L’étude, en pratique, a consisté à enregistrer l'activité neuronale de 29 participants qui écoutaient le morceau « Another Brick in the Wall » de Pink Floyd puis à tenter de reconstruire la chanson à partir de ces enregistrements corticaux directs. C’est chose faite : ces données neuronales permettent de reconstituer le morceau de Pink Floyd.
Il est donc possible de reconstituer une version reconnaissable d’un morceau de musique rock à partir de l'activité cérébrale enregistrée des personnes qui l’écoutent. Les modèles d'encodage révèlent également une nouvelle sous-région corticale dans le lobe temporal qui sous-tend la perception du rythme, qui pourrait être exploitée dans de futures interfaces cerveau-machine. Ces travaux permettent d’aller un peu plus loin dans l’utilisation de la modélisation informatique pour décoder et reconstruire la parole, cette application centrée sur la musique intégrant de nouveaux éléments tels que la hauteur, la mélodie, l'harmonie et le rythme et impliquant de nouvelles régions du cerveau -qui traitent ces nouvelles caractéristiques.
Ce décodage de l'activité cérébrale a été possible via l’enregistrement intracrânienne de l’activité cérébrale par l’intermédiaire de pas moins de 2.668 électrodes, qui ont été placées directement sur le cerveau de ces 29 participants. L'activité cérébrale s’est révélée spécifiquement liée à la musique au niveau de 347 électrodes correspondant principalement à 3 régions du cerveau : le gyrus temporal supérieur, le cortex sensori-moteur et le gyrus frontal inférieur.
L'analyse révèle une « nouvelle » région unique dans le gyrus temporal qui analyse ou représente le rythme, et, précisément ici,
le rythme de la guitare dans la musique rock.
Pour savoir quelles régions et quels éléments de chanson étaient les plus importants -pour le cerveau, l'équipe a effectué l'analyse après avoir supprimé les différentes données, puis a comparé ces différents essais avec la vraie chanson. Anatomiquement, les neuroscientifiques constatent que les reconstructions sont plus affectées lorsque les électrodes du gyrus temporal supérieur droit sont retirées. Ce retrait induit en effet une dégradation de la précision, suggérant le rôle de cette zone cérébrale dans la perception musicale.
Quelles implications ? Au-delà de montrer la cohérence du traitement musical dans différents cerveaux, d’apporter une nouvelle compréhension neurale de la perception musicale, ces découvertes pourraient avoir des implications pour le décodage cérébral et les interfaces cerveau-machine, telles que les prothèses qui aident à améliorer la perception de la parole.
- Source: PLoS Biology 15 Aug, 2023 DOI: 10.1371/journal.pbio.3002176 Music can be reconstructed from human auditory cortex activity using nonlinear decoding models
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