Cours 3 - La musique qui modifie le cerveau

Question 1

Quelles sont les régions du cerveau qui sont activées par la musique (écouter, faire de la musique, bouger avec la musique, etc.)?

Answer 1

Elle engage/active presque la totalité du cerveau (si on considère toutes les sortes d’activités musicales).
Ex: Écouter des sons active le noyau cochléaire, le tronc cérébral et le cervelet. Écouter une musique familière active l’hippocampe et des aires du cortex frontal. Battre la mesure, etc.

Question 2

Est-ce que le fait que la musique active la quasi totalité du cerveau signifie qu’elle n’active pas de régions cérébrales spécifiques?

Answer 2

Non, elle active des régions particulières en fonction de la tâche qu’on est entrain de faire.

Question 3

Quelles régions du cerveau sont principalement activées lors de la performance musicale chez le musicien (de novice à expert)? (On prend un individu, quasi tabula rasa, et on lui apprend une habileté.)

Answer 3

• Activation des régions auditives
• Cortex moteur
• Régions d’intégration sensorimotrice (auditivo-motrice)

Question 4

La pratique prolongée d’un instrument, peut-elle modifier la structure du cerveau (neuroplasticité)?

Answer 4

Oui!

Question 5

Que disait Santiago Ramon y Cajal sur la plasticité du cerveau concernant la musique?

Answer 5

“… the work of a pianist (…) is inaccessible for the untrained human, as the acquisition of new abilities requires many years of mental and physical practice. In order to fully understand this complicated phenomenon it is necessary to admit, in addition to the strengthening of pre-established organic pathways, the establishment of new ones, through ramification and progressive growth of dendritic arborizations and nervous terminals. (…) Such a development takes place in response to exercise, while it stops and may be reversed in brain spheres that are not cultivated.”

(Il avait déjà compris qu’il y avait de la plasticité créée par la musique)

Question 6

Quels sont les différents facteurs agissant sur la neuroplasticité chez le musicien?

Answer 6

-L’oreille absolue
-L’instrument et la type de pratique
-La pratique et la fréquence de celle-ci
-Ongoing music training
-Metaplasticité/autres expériences de pratique
-Personnalité/engagement
-Environnement auditif précoce
-Genre
-Prédisposition génétique
-Âge de début de pratique
Diapo 6

Question 7

Il y aura plus facilement de plasticité cérébrale si les changements s’apprennent jeune ou tardivement (adulte)?

Answer 7

Jeune. Le cerveau des enfants est beaucoup plus plastique que celui des adultes.

Question 8

La musique peut modifier le cerveau de différentes façons, lesquelles?

Answer 8

1. Effet de l’entrainement musical (différences entre les musiciens et les non-musiciens); entrainement précoce vs. tardif
2. Effet la musique sur le développement du cerveau chez l’enfant (mais ce n’est pas pcq le cerveau de l’enfant est plus plastique que celui d’un adulte, que ce dernier n’est pas du tout plastique)
3. Effet d’un court entrainement à la musique chez l’adulte

Question 9

Lorsqu’on s’intéresse au cerveau d’expert, qu’est-ce que l’on peut regarder?

Answer 9

La réorganisation structurelle et la réorganisation fonctionnelle.
-Structure: il y a une coupe de cerveau qui nous permet de voir les chgts de volume dans la matière grise. Ensuite, on a les chgts de matière blanche au niveau de la connectivité, on peut voir les connexions entre les groupes neuronaux.
-Fonction: le participant exécute une tâche et on regarde quelle partie du cerveau s’active. On modifie la tâche. (IRMf, EEG, PET)
*Ces méthodes indiquent comment le cerveau exécute certaines tâches
Donc, la musique peut changer et la structure, mais aussi la fonction.
Diapo 9

Question 10

Qu’est-ce que la magnétoencéphalographie (MEG)?

Answer 10

Elle sert à mesurer les champs magnétiques induits par l’activité électrique des neurones du cerveau
ressemble à l’EEG.
souvent mieux que l’EEG: la quantité de bruit est moins importante.
Elle enregistre au niveau du scalpt des chgts très rapides dans l’activité.

Question 11

Qu’est-ce que la TMS/rTMS?

Answer 11

Stimulation Magnétique Transcranienne.
Le cerveau est stimulé avec des impulses magnétiques de très courte durée (1 ms).
La stimulation est produite grâce à l’utilisation d’un stimulateur (bobine) posé sur la sur la surface de la peau (en correspondance de la région à stimuler).
Donc, ici on n’enregistre pas l’activité du cerveau, mais on le stimule.
Si on stimule une partie du cerveau, ça va engendrer des mouvements involontaires, mm si on essaie de ne pas bouger, on n’y arrive pas.
Aussi, si cette méthode est combinée avec une autre, on peut induire des chgts plastiques dans cette région

Question 12

Les études fMRI ont montré des différences structurelles entres le cerveau des musiciens et des non-musiciens au niveau de quelles régions?

Answer 12

• cortex auditif (planum temporale)
• cortex moteur primaire
• corps calleux: plus grande connectivité entre l’hémisphère droit et gauche. C’est logique car il faut une bonne coordination des 2 mains lorsqu’on apprend à jouer d’un instrument

Question 13

Expliquer l’étude sur: L’expérience musicale (et la pratique) altèrent les représentations corticales des doigts - Etude classique de Elbert et al. (1995) (avec la MEG).

Answer 13

Groupe 1:
9 musiciens: 6 violonistes, 2 violoncellistes et un guitariste
Jouent en moyenne depuis 12 ans (7 – 17 ans)
Pratiquent leur instrument de 9 à 10 heures par semaine
Groupe 2:
6 sujets contrôles n’ayant jamais joué d’un instrument et ne pratiquant pas régulièrement des activités impliquant une grande dextérité manuelle tel que taper au clavier d’un ordinateur
-Procédure: Stimulation des doigts D1 (pouce) et D5 (le petit doigt) de chaque main chez en appliquant une brève pression pneumatique
Pendant la stimulation enregistrement par la MEG de l’activité cérébrale dans le but de localiser les sources d’activation cérébrale et d’en quantifier l’intensité
-Résultats:
- Sources neuronales (de ces stimulations) plus amples chez les musiciens que chez les non-musiciens
Diapo 15

Question 14

Vrai ou faux? Les musiciens révèlent une plus petite épaisseur corticale, et plus de volume de matière grise.

Answer 14

Faux, une plus grande épaisseur corticale.

Question 15

Dans quelles régions du cerveau d’un musicien y a-t-il une plus grande épaisseur corticale?

Answer 15

Cortex auditif, temporal supérieur et cortex dorsal fronto-latéral.
Diapo 16

Question 16

Vrai ou faux? Entre un cerveau d’un musicien et d’un non-musicien, il y a des changements surtout au niveau du cortex temporal droit et au niveau de la matière grise, mais pas taaant de changements au niveau des régions motrices.

Answer 16

Vrai.

Question 17

Maintenant, parmi les musiciens, qui sont ceux qui présentent encore une plus grande épaisseur corticale? Comment l’ont-ils découvert?

Answer 17

Ceux qui ont l’oreille absolue. (Pour les deux hémisphères).
Ils ont comparé les cerveaux de 12 musiciens avec les meilleures performances dans un test d’oreille absolue avec les 12 ayant fait la plus mauvaise performance.
Diapo 18

Question 18

Y a-t-il une période critique pour l’apprentissage de la musique? (période dans laquelle la musique exerce la plus grande « action » sur le cerveau)

Answer 18

Oui

• • Acquisition du langage: avant 3-4 ans (e.g. capacité d’apprendre les sons de plusieurs langues avant 9 mois)
• • Oreille absolue: 5-6 ans
• • Pour les capacités rythmiques / sensorimotrices: avant 7 ans

Question 19

À quoi est lié l’entraînement musical précoce?

Answer 19

Lié à une amélioration des processus sensori-moteurs et à la structure de la matière grise du cerveau (Bailey et al., 2014)

Question 20

L’effet sur le cerveau dépend avec l’âge de début. Expliquer une étude en lien avec cela.

Answer 20

– Test de 2 groupes de musiciens; 15 avaient démarré l’étude de la musique avant 7 ans, les autres 15, après 7 ans. Plus un groupe de non musiciens
– Les participants devaient taper en correspondance de rythmes de complexité croissante.
Résultats: Les musiciens qui avaient démarré l’étude de la musique plus tôt montraient de meilleures performances dans cette tâche. Ils rapportaient un plus haut taux d’exactitude et moins de déviation que les non-musiciens (qui étaient encore pire que les musiciens qui avaient commencé plus tard).
Diapos 20-21

Question 21

La différence de l’effet de l’âge de début sur le cerveau s’observe dans quelle région?

Answer 21

Dans la structure du cortex pré-moteur ventral au niveau bilatéral
Joue un rôle intéressant au niveau mapping au niveau perceptuel et moteur.
Diapo 22

Question 22

Cet effet sur la structure du cortex pré-moteur ventral, est plus important quand?

Answer 22

Plus important lorsque l’étude de la musique commençait plus tôt.
Diapo 23

Question 23

Expliquer une étude qui porte sur l’effet sur le cerveau d’un court entraînement à la musique.

Answer 23

L’apprentissage d’habiletés motrices fines dans une tâche musicale module la réponse musculaire mesurée par TMS.
Groupe 1 (6 sujets): Pratiquent une séquence de huit notes à faire avec la main droite au piano avec un métronome
Groupe 2 (6 sujets): Jouent ce qu’ils veulent au piano mais n’ont pas le droit de jouer des séquences fixes
Groupe 3 (6 sujets): Ne fait rien
- À chaque jour pendant 5 jours, les sujets viennent au laboratoire pour pratiquer (ou ne rien faire) pendant 2 heures
- Tous les jours on procède à une stimulation magnétique transcranienne (TMS) qui permet de définir la cartographie des zones motrices corticales pour les muscles fléchisseurs et extenseurs du plus long doigt.
Résultats:
- Les sujets ayant pratiqué la séquence de 5 doigts au piano montrent une représentation corticale de la zone motrice des doigts de la main entrainée plus grande que pour les deux groupes contrôles
- Démontrent la rapidité avec laquelle le cortex peut être modifié
(Dans le trained hand, on voit des grosses différences de jour en jour, après slmt 10h d’entraînement, on voit un chgt d’activation importante.
Dans le sujet contrôle, on voit une certaine différence, mais rien de comparable avec la main entraînée. (plus la région est petite, plus ca veut dire qu’il y a moins de neurones responsables dans l’activation de la région))
Diapo 26

Question 24

Expliquer l’étude sur: Des effets sur la réponse électrophysiologique peuvent être observés après 2 semaines d’entrainement.

Answer 24

Scan 1: on mesure (MEG) la capacité à discriminer une mélodie.
Ensuite, 2 semaines d’entraînement pour chaque groupe (sensorimotor-auditory vs auditory).
Scan 2: Mm procédure que scan 1.
Résultats: on peut voir qu’il y a un chgt déjà après 2 semaines d’entraînement pour les 2 hémisphères (mais surtout le droit).
Sensorimoteur-auditif montre une plus grande différence, mais auditif montre un chgt quand mm.

Question 25

Qu’influencent la concentration de matière grise et l’épaisseur corticale?

Answer 25

La performance dans des tâches impliquant la hauteur relative.
Diapo 30

Question 26

Donner un exemple de tâche qui implique l’oreille relative.

Answer 26

Écouter 2 mélodies et dire si elles sont pareilles ou différentes.

Question 27

Quelle est la différence cérébrale entre des “strong learners” et des “weak learners”?

Answer 27

Un apprentissage plus rapide chez certains individus (« strong learners ») dans une tâche d’apprentissage de la hauteur est associé à une plus grande activation dans le cortex auditif secondaire.
Diapo 31

Question 28

Expliquer l’étude sur: Les effets de l’apprentissage à court terme sur la connectivité cérébrale (substance blanche) peuvent être très spécifiques à une activité musicale particulière.

Answer 28

Apprentissage d’une séquence rythmique vs. une mélodie.
–Macro et microstructure du faisceau arqué (FA) -> prédicteur de l’apprentissage rythmique et mélodique (vitesse d’apprentissage)
– Différentes composantes du FA sont capables de prédire l’apprentissage rythmique et mélodique de façon spécifique
Résultats: sur la tâche rythmique: à quelle vitesse d’apprentissage sont capables de reproduire la séquence correctement?
Beaucoup de différences individuelles dans le graphique à gauche. Donc le volume augmente en fct de l’apprentissage de la tâche rythmique.
Pour le graphique à droite, on observe qu’une autre région qui est associée à la vitesse d’apprentissage de mélodie.
Diapos 32 à 34

Question 29

Le faisceau arqué fait le lien entre quoi et quoi?

Answer 29

Cette structure fait un lien entre représentation perceptuelle d’un stimulus et la représentation motrice.