Le cerveau auditif

Les informations auditives sont analysées de manière sommaire au sein même de l'oreille interne par le noyau cochléaire. C'est ce centre nerveux qui est capable d'activer le réflexe stapédien.

Les informations traversent ensuite l'os temporal qui sépare l'oreille interne du cerveau par le nerf auditif, qui emprunte une cavité osseuse : le conduit auditif interne.

L'analyse principale se fait dans les noyaux olivaires. Les deux nerfs auditifs se regroupent dans ce centre nerveux qui compare les informations fournies par les deux oreilles, sélectionne l'amplification par l'oreille moyenne et sélectionne les fréquences les plus importantes. D'autres centres nerveux du cerveau se chargent ensuite de la compréhension des informations sélectionnées.

Le chemin du message nerveux sonore

Entre l'arrivée des signaux vibratoires aux oreilles et la sensation de son dans le cerveau, a lieu le phénomène de traitement des signaux par le système nerveux. Cela signifie que la vibration physique de l'air ne parvient pas de façon brute au cerveau. Elle est transformée.

Il passe d’abord par le nerf cochléaire, puis il passe par plusieurs neurones avant d’arriver dans le thalamus où il se fait un important travail d'intégration : préparation d'une réponse motrice (vocale par exemple). Enfin, il est transmis au cortex auditif qui va recevoir un message déjà en parti décodé par les neurones sous-jacents, et va pouvoir le reconnaître, voire le mémoriser.

Traitement des informations sonores par le cerveau : Les voies auditives

Les oscillations provoquées par le son aboutissent sur la Membrane Basilaire qui est une membrane élastique. C'est à cet endroit précis que les cellules nerveuses qui vont transmettre une "image sonore au cerveau" ou plus exactement au cortex auditif où sont traitées les informations sonores. L'audition, comme toute autre modalité sensorielle, possède une voie et des centres primaires totalement dédiés à cette fonction, et des voies dites non primaires où convergent l'ensemble des modalités.

La voie primaire principale est courte (3 ou 4 relais), rapide, et aboutit au cortex auditif primaire situé dans l’aire temporale. Elle transporte l'information codée par la cochlée, chacun des relais effectuent un travail spécifique de décodage et d'interprétation, l’information est ensuite transmise aux relais supérieurs.

• Le premier relais de la voie auditive primaire est constitué par les noyaux cochléaires au niveau du tronc cérébral, ils reçoivent les axones des neurones du ganglion spiral (nerf auditif). C’est à ce niveau que s'effectue un travail important dans le décodage de base du message sonore: durée, intensité, fréquence.
• Le complexe olivaire supérieur est un autre relais majeur du tronc cérébral, la plupart des fibres auditives y sont connectées directement (par synapse).
• C’est dans le thalamus, dernier relais avant le cortex, qu’est effectué le travail majeur d'intégration. Ensuite un autre neurone transmet le message au niveau du mésencéphale. Ce relais avec le complexe olivaire joue un rôle essentiel dans la localisation du son.
• Le dernier neurone de la voie auditive primaire relie le thalamus au cortex auditif où le message déjà ainsi largement décodé, reconnu, mémorisé pour être intégré dans une réponse volontaire (vocale par exemple).

Les voies non primaires sont composées de neurones intermédiaires se projetant sur le premier relais (noyaux cochléaires), c’est après ce relais que de petites fibres rejoignent la voie réticulaire ascendante commune à toutes les modalités sensorielles. Après plusieurs relais dans la formation réticulée, puis dans le thalamus non spécifique, cette voie aboutit au cortex polysensoriel. Le rôle de cette voie, qui regroupe les différents messages sensoriels envoyés simultanément au cerveau, est de permettre une sélection du type d'information à traiter en priorité ; elle est reliée aux centres des motivations et d'éveil, ainsi qu'aux centres de la vie végétative. Par exemple, lors de la lecture d'un livre en même temps que l'écoute d'un disque, ce système permet à l'attention de se fixer sur la tâche la plus importante.

• Le premier relais est commun avec la voie primaire, il est constitué par les noyaux cochléaires (tronc cérébral). Depuis les noyaux bulbaires, de petites fibres rejoignent la voie réticulaire ascendante.
• Dans la formation réticulée du tronc cérébral et du mésencéphale plusieurs relais sont effectués. C'est là que les informations auditives sont intégrées à toutes les autres modalités sensorielles pour participer au "tri sélectif" de la modalité "prioritaire" à un instant donné : les voies réticulaires participent avec les systèmes d'éveil et des motivations à la sélection de l'information à traiter en priorité par le cerveau.
• Puis, la voie non-primaire aboutit au thalamus non spécifique, puis au cortex polysensoriel (il existe aussi des connexions avec l'hypothalamus et les centres végétatifs).

Le bon fonctionnement des voies primaires et non primaires est nécessaire à la perception consciente (au cours du sommeil, la voie primaire fonctionne normalement avec des sensations auditives décodées, mais cela n'est pas perçu consciemment, la liaison réticulée-centres de l'éveil n'étant plus assurée).

Alors que la cochlée humaine a achevé son développement à la naissance, les voies et les centres auditifs ne vont se développer que plus lentement et progressivement (jusqu’à 4 à 8 ans), depuis le tronc cérébral jusqu'au cortex. Le développement du cerveau auditif dépend étroitement du bon fonctionnement de la cochlée. Au cours des premières années de la vie, le rôle des stimulations est capital : le cerveau auditif a besoin d'une cochlée fonctionnelle et en parfait état pour se développer normalement. Toute anomalie du fonctionnement cochléaire pendant cette période va se traduire par un déficit dans les centres, particulièrement au niveau cortical. Passé cette période, la correction de l'anomalie cochléaire risque fort de ne pas se traduire par une amélioration sensible du fonctionnement cortical.

Si la plasticité du cerveau en cours de développement est remarquable, elle est encore marquée à l'âge adulte…

Ondes sonores et conscience

Les sons que nous entendons sont fréquemment facteurs d’émotions et de souvenirs. La capacité de bien entendre est un élément fondamental de notre qualité de vie.

Comme nous l’avons vu dans les autres chapitres, l'oreille ne fait que transmettre l'information sonore … c'est le cerveau qui fait le reste, on est en droit de penser que ces ondes peuvent être recueillies ailleurs que dans le conduit auditif. Il est aisé de le vérifier en faisant vibrer un diapason puis en le posant sur le coude… le « la » émis résonne dans la tête. De même, en prenant un bain on peut toujours entendre la radio, la tête plongée sous l'eau en se bouchant les oreilles. Notre peau et nos os peuvent aussi être les relais des ondes et des vibrations jusqu'au cerveau.

Entendre par le cerveau

Finalement c’est bien le cerveau qui traite les signaux sonores pour en faire ce que nous appelons réellement le son, il est donc logique qu'il soit aussi responsable de toutes nos perceptions auditives. On lui doit donc la capacité de pouvoir distinguer les différents sons et instruments de musique (donc aussi leur timbre), voire même d'identifier un musicien en particulier et de reconnaître les sons selon leur hauteur. Le cerveau est très sollicité pour ces opérations quotidiennes, ses capacités impressionnantes sont dues à la réunion de plusieurs outils cérébraux.

La perception auditive fait intervenir plusieurs facultés mentales dont la mémorisation sans laquelle nous serions incapables de reconnaitre un son. C’est pour cette raison que des troubles neurologiques peuvent affecter notre acuité auditive.

C'est aussi le cerveau qui transfère le son à nos deux oreilles et qu’il nous permet ainsi de situer le son dans l'espace et sa source d’origine.

Le cerveau, acteur clé de l’audition

Le cerveau transforme les impulsions de l’oreille en des sons que nous connaissons et comprenons. Mais le cerveau discrimine également les sons du bruit de fond et augmente le volume sonore de notre propre voix. Lorsque nous entendons, les ondes de son voyagent depuis l’oreille externe, traversent l’oreille moyenne pour terminer dans l’oreille interne où les vibrations stimulent des milliers de cellules ciliées. Les minuscules cellules ciliées de l’oreille interne envoient des signaux électriques au nerf auditif qui est connecté au centre auditif du cerveau où les impulsions y sont transformées en sons que nous connaissons et comprenons.

Notre cerveau … un filtre

Notre cerveau permet de discriminer les sons importants du bruit de fond. Il est capable de filtrer les sons non désirés pour nous permettre de focaliser sur ce que nous entendons. L’activité du cerveau est plus importante du côté gauche lorsque nous discriminons les sons du bruit. En d’autres mots, l’effet « cocktail party » se passe dans le côté gauche du cerveau : une « party » est souvent une expérience frustrante pour les personnes déficientes auditives, elles trouvent que les mots des conversations de leurs partenaires sont noyés par les conversations des autres personnes, par la musique ou le bruit de la rue, ce sans pouvoir pleinement séparer les sons nécessaires du bruit de fond. Elles n’ont pas capacité dite « cocktail party » qui permet aux personnes « normo-entendantes » de le faire. De la même façon, le cerveau augmente le volume sonore lorsque nous parlons. Lorsqu’il s’agît de notre propre parole, il y a un réseau de volumes dans le cerveau qui peut amplifier les sons que nous produisons.

Des acouphènes dans le cerveau…

Notre cerveau joue également un rôle important en ce qui concerne les acouphènes qui sont une sensation auditive non liée à un son extérieur à l’organisme (bourdonnement par exemple). Les acouphènes ne sont donc pas générés par l’oreille, mais par les neurones du cerveau. 

Une équipe de chercheurs a été en mesure d’éliminer les acouphènes chez un groupe de rats en stimulant le nerf qui si situe dans la nuque et en jouant une variété de sons pendant une période de temps. La thérapie, qui est similaire à un bouton remise à jour dans le cerveau, permet de réhabiliter la partie du cerveau qui interprète et donc de restaurer les neurones à leur état initial et de faire disparaître les acouphènes.

La musique nous fait vibrer…

Un neurologue américain, Oliver Sacks,  s’étonne : «Qu’il est étrange que des milliards d’individus – une espèce entière – jouent et écoutent des motifs sonores dénués de signification, ce qu’il est convenu d’appeler “musique” les occupant ou les préoccupant à longueur de temps!» … En effet, cet attrait étrange pour la musique, les rythmes et les mélodies, propre à l’homme, est universellement partagé depuis l’origine de l’humanité. La musique nous plaît, nous émeut, nous stimule, mais, à la différence du langage, elle ne nous procurerait aucun avantage concret si ce n’est son universalité…

Alors pourquoi cet attrait? Probablement parce qu’elle touche à une obsession de la nature humaine.

Et comment la musique interagit avec notre cerveau ?

Histoire de neurones

La capacité de l’oreille de la personne consciente est capable d’analyser en permanence l’afflux de sons et de vibrations aériennes arrivant au tympan. Après un trajet dans le système auditif, ce complexe mélodieux pénètre dans le cortex auditif et résonne dans la majorité du cerveau. Aucun centre clairement localisé n’est chargé d’interpréter la musique, les deux hémisphères sont mis à contribution avec des rôles différents et complémentaire. La partie gauche prendrait en charge le rythme, celle de droite la mélodie et l’harmonie. Les différents cortex auditifs auraient également des rôles spécifiques : le primaire identifierait les éléments fondamentaux de la musique (hauteur du son ou le volume), le secondaire se consacrerait à l’harmonie, à la mélodie et au rythme, et le tertiaire intégrerait toutes ces informations pour fournir une perception globale du morceau.

Remarque : les aires cérébrales dédiées à l’audition ne sont pas les seules concernées. Les aires motrices (lorsque l’on joue d’un instrument ou que l’on chante), des structures comme l’hippocampe (l’un des sièges de la mémoire qui s’active à l’écoute d’un air familier), des circuits rythmiques du cervelet (lorsque l’on bat la mesure, avec le pied ou dans sa tête), etc.

Verbe et mélodies

Bien sûr, les centres du langage sont aussi sollicités à l’écoute d’une chanson et de ses paroles. Si la plupart des réseaux neuronaux impliqués dans l’analyse de la musique côtoient ceux du langage, ils ne s’y superposent pas, certains d’entre eux sont même spécifiquement dédiés au traitement de la musique. En effet, après avoir subi des lésions cérébrales et perdu l’usage de la parole, on peut garder intact notre «cerveau musical». Le cas le plus célèbre reste celui du compositeur russe Vissarion Chebaline qui, malgré un accident vasculaire cérébral le rendant incapable de communiquer verbalement, a réussi à écrire sa Cinquième Symphonie réputée comme l’œuvre d’un grand maître. L’inverse existe également : des victimes d’AVC peuvent retrouver le verbe mais devenir totalement insensibles à la musique ou incapables de reconnaître les airs les plus connus.

La bosse de la musique

Même s’il est quasi impossible d’identifier le cerveau d’un artiste plasticien, d’un écrivain ou d’un mathématicien, ce n’est pas le cas d’un cerveau de musicien professionnel. Leur corps calleux (commissure qui relie les deux hémisphères) est plus développé, les volumes de matière grise sont plus importants dans les aires corticales motrices, auditives et visiospatiales aussi bien que dans le cervelet. Bien sûr, il est difficile d’en déterminer la part de la prédisposition innée et de l’acquis de la pratique, nous savons tout de même que les virtuoses ont des cerveaux différents…

Au-delà de l’identification des entorses à la grammaire musicale, les recherches utilisant l’électro-encéphalogramme a révélé que les « virtuoses » manifestent une activation synchrone d’une grande population de neurones face à un accord modifié (temps de réaction 200 millisecondes) et que dans la même situation, rien ne se passent chez les « non virtuoses ». Les structures cérébrales impliquées se trouveraient dans le medio-lobe temporal droit où se situe l’hippocampe très important pour l’analyse fine de l’harmonie, mais également dans l’amygdale, aire des émotions.

Musique et émotions

La musique possède donc aussi une valeur affective. Son origine réside dans la partie du cerveau nommée système limbique, celle-ci s’active aussi en dégustant un bon repas. On peut donc parler de tonalité émotionnelle très variée: l’émerveillement, la puissance, la nostalgie, la transcendance, le calme, la joie, la tendresse, la tristesse et l’agitation. Grâce à l’IRM fonctionnelle, on sait que les émotions ne provoquent pas le même niveau d’excitation et n’animent pas les mêmes zones cérébrales de cerveaux en phase d’écoute de musiques différentes, cela dépend de leur nature bien sûr mais plus encore de leur intensité. Ces différences peuvent même être assez fines avec des aires différentes clairement identifiées à l’écoute d’une musique entraînante ou tendre par exemple.

Méfaits et bienfaits

La musique peut avoir des effets néfastes et incontrôlables. Nous savons par exemple que chez les personnes épileptiques la musique peut provoquer des crises violentes. D’autres ont des hallucinations musicales récurrentes au point d’impacter la faculté de penser ou le sommeil.

A l’inverse, la musique peut contribuer à soigner. La musicothérapie, utilisée inconsciemment depuis longtemps pour adoucir la douleur ou la souffrance psychologique, tire parti du fait que certains patients réagissent fortement et spécifiquement aux stimuli musicaux. Elle peut ainsi s’avérer efficace pour traiter des troubles neurologiques divers (maladie d’Alzheimer ou de Parkinson par exemple). Elle est capable d’apporter beaucoup plus aux patients que la plupart des autres thérapies, en particulier en termes d’orientation et d’ancrage.

Mais encore… à quoi sert la musique?

A première vue, la musique paraît ne servir à rien. On devrait pouvoir s’en passer, comme on peut se passer de faire du sport, et continuer à vivre confortablement. Apprécier la musique ne confère en effet, a priori, aucun avantage pour la survie de l’espèce humaine. Alors pourquoi l’avoir conservé et amélioré au cours des millénaires ?

Selon sa théorie de l’évolution, Charles Darwin dit que le chant s’était développé chez nos lointains ancêtres dans le cadre de la parade nuptiale afin d’exprimer les diverses émotions de l’amour, de la jalousie, du triomphe ou pour défier les rivaux. Donc, selon lui, la production de sons chantés aurait précédé et engendré le langage. On peut aussi observer que la musique répond à un besoin biologique d’appartenance et sert à renforcer la cohérence d’un groupe en tant que partie intégrante du lien social.

Avec la musique, l’homme a pu aussi tout simplement rechercher un moyen de stimuler ses circuits cérébraux et en obtenir du plaisir, une sorte de gâterie pour nos facultés mentales.

La musique, bonbon ou besoin fondamental? Difficile de le savoir… La réponse peut être plus simple... comme l’a dit Elvis Presley: «Je ne connais rien à la musique. A mon avis, ce n’est pas nécessaire.»