Musique et plasticité cérébrale

Musique et plasticité cérébrale

Patricia Moreau

PLAN

Qu’est-ce que la plasticité cérébrale?

Plasticité et musique

Musiciens vs non-musiciens

Discussion et questions

Qu’est-ce que la plasticité cérébrale?

Ajustement ou adaptation d’un système neuronal en réponse à une demande environnementale, un besoin de performance, ou encore en compensation de dommages causés à certains structures cérébrales.

Qu’est-ce que la plasticité cérébrale?

Capacité du cerveau à remodeler ses connexions synaptiques (Hebb,

1949)

Résulte de l’apprentissage, la mémoire et l’adaptation à des lésions cérébrales

Qu’est-ce que la plasticité cérébrale?

≠Structural Fonctionnel

L’oreille interne et la cochlée

Plasticité cérébrale – Période critique

Enfance = apprentissage fonctionnel = organisation structurelle

Par exemple, il est beaucoup plus facile d’apprendre à jouer d’un instrument de

musique en jeune âge (habiletés motrices plus

malléables et cortex auditif plus sensible à la réorganisation)

Le même apprentissage plus tard dans la vie implique un plus grand effort

Comment étudier la

plasticité cérébrale???

Études de plasticité chez les animaux

Chats aveugles (Rauschecker & Korte, 1993)

• Quatre chats rendus aveugles par une suture des yeux à l’âge de 10 jours, comparés à deux chats normaux.

• Au moment de l’expérimentation, les chats avaient entre 4 et 10 ans.

• Les yeux des chats ont été ré-ouverts pour l’expérimentation. Le fonctionnement des yeux étaient normal.

• Micro-électrophysiologie : une microélectrode permet de cibler l’activité d’un neurone à la fois.

• Présentation de stimuli visuels, auditifs et somatosensoriels.

Études de plasticité chez les animaux

Résultats

• Aire du cortex normalement dédiée à la modalité visuelle est maintenant prise en charge par les modalités auditives et somatosensorielles.

• Au niveau du cortex auditif, les neurones montrent une plus grande précision pour la localisation de source sonore.

Études de plasticité chez les animaux

Singes (Recanzone et al. 1993)

• 5 singes sont entraînés à discriminer de petites différences de fréquence sonore

• 5 autres singes contrôles ne participent pas à l’entraînement.

• Durée de l’entraînement = 60 à 80 jours à raison d’une session par jour

• Micro-électrophysiologie utilisée pour faire la cartographie des aires tonotopiques auditives

Études de plasticité chez les animaux

Résultats

• Les aires corticales auditives dédiées au traitement des fréquences utilisées pour les sons différents, lors de l’entraînement, sont de 2 à 3 fois plus volumineuse chez les singes ayant suivi l’entraînement.

Étude de plasticité chez l’homme

Aveugles congénitaux (Weeks et al. 2000)

• Neuf aveugles de naissance sont comparés à neuf voyants.

• PET (positron emission tomography)

• On demande aux sujets de localiser des sons dans l’espace. Ils doivent bouger un manche de jeux vidéo dans la direction d’où venait le son.

• Mesure comportementale de performance au niveau de l’identification de la localisation des sons.

Étude de plasticité chez l’homme

Résultats• Comportemental: aucune différence entre les

aveugles et les voyants

• Lors de la localisation de sons dans un espace virtuel, on observe une activation de certaines parties du cortex pariétal postérieur dans une région séparée des aires visuelles.

• Ches les sujets aveugles, on observe une plus grande portion de cette même région activée, mais on observe aussi une large activation du cortex occipital généralement dédié aux stimulations visuelles.

Et pour le musicien???

Musiciens vs non-musiciens

Pourquoi étudier les musiciens?

Entraînement musical commence dans une période où le cerveau bénéficie encore d’un grand potentiel d’adaptation.

Ils entreprennent de longues périodes d’entraînement impliquant des fonctions motrices complexes.

Trois études frappantes…

Pantev et al. 2001

Pascual-Leone et al. 1995

Pantev et al. 2001

Representational cortex in musicians

Plastic alterations in response to musical practice

Participants

Groupe 1• Composé de 9 musiciens: 6 violonistes, 2

violonscelistes et un guitariste.

• Jouent en moyenne depuis 12 ans (7 – 17 ans).

• Pratiquent leur instrument de 9 à 10 heures par semaine.

Groupe 2• Composé de 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.

Méthode

On stimule les doigts D1 (pouce) et D5 (le petit doigt) de chaque main chez tous les sujets en appliquant une brève pression pneumatique.

Pendant ce temps on procède à un enregistrement magnétoencéphalograpique de l’activité cérébrale dans le but de localiser les sources d’activation cérébrale et d’en quantifier la force.

On s’intéresse plus particulièrement à la main gauche.

Résultats

Résultats

Sources neuronal plus ample chez les musiciens que chez les non-musiciens

Effet significatif pour D1 mais nettement plus évident pour D5.

Aucune différence entre musiciens et non-musiciens pour la main droite.

Résultats

Age (years)

Pascual-Leone et al. 1995

Modulation of muscle responses evoked by transcranial magnetic

stimulation during the acquisition of new fine motor skills

Participants

Tous les participants sont non-musiciens

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 fais rien

Méthode

À chaque jour pendant 5 cinq jours, les sujets viennent 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 flexeurs et extenseurs du plus long doigt

Résultats

Les sujets ayant pratiqué la séquence de 5 doigts au piano montrent une représentation cortical de la zone motrice dédiée au doigt plus grande que les deux groupes contrôles.

Démontrent la rapidité avec laquelle le cortex peut être modifié.

En conclusion!

Le cerveau est un organe malléable

Capacités adaptatives et réorganisationelles extraordinaires et rapides

Les musiciens sont de réels exemples de plasticité cérébrale

Le côté sombre de la plasticité

La plasticité cérébrale engendrée par la pratique professionnelle d’un instrument peut provoquer menées à des conséquences négatives.

Ex: la représentation corticale des doigts des musiciens peut s’étendre et engendrer une superposition des zones corticales.

Résultats: la perceptions somatosensorielle des doigts est confondue.

Elbert, T., et al. (1998). Alteration of digital representations in somatosensory cortex in focal hand dystonia. Neuroreport, 9, 3571-3575.