A quelle vitesse notre cerveau reconnait-il une chanson familière ?

Peut-être faites-vous partie des rois du blind test, de ces personnes capables de reconnaitre un morceau de musique dès les premières notes ? Des chercheurs ont décidé de quantifier précisément cette faculté de reconnaissance. Grâce à l’électroencéphalographie et à la pupillométrie, ils ont cherché à comprendre à quelle vitesse le cerveau pouvait identifier des extraits d’une chanson familière et appréciée parmi des extraits inconnus ; et à identifier les « signatures neurales » de cette reconnaissance.

En préambule de leur article, les scientifiques du Ear Institute (University College London) rappellent que des recherches ont mis en évidence que le concept de familiarité musicale reposait en majeure partie sur des traces de mémoire à long terme, d’imagerie mentale auditive et qu’il était également lié à la mémoire autobiographique (certains morceaux musicaux nous procurent des émotions liées à des souvenirs positifs).

Afin de mesurer la vitesse à laquelle le cerveau pouvait discriminer une chanson connue d’un morceau inconnu, l’équipe de recherche a convié deux groupes indépendants : un groupe principal, composé de 10 personnes (Mâge = 23.56 ; 5 femmes) et un groupe témoin de 12 personnes (Mâge = 23.08 ; 9 femmes). Chaque membre du premier groupe a dressé une liste de cinq chansons qu’il écoute souvent, qui ont une signification personnelle et qui lui procurent des émotions positives. Un morceau par participant a ensuite été sélectionnée et associée à une chanson de contrôle (inconnue de celui-ci, mais avec des similitudes sur les plans de la mélodie, de l’instrumentation et de la voix). Au final, 10 dyades ont été confectionnées (une par personne), chacune contenant une chanson familière et une chanson inconnue. Parmi les morceaux : Chuck Berry (You never can tell), Muse (Dead inside) ou Barbra Streisand (The way we were). À noter que les correspondances musicales ont été vérifiées avec le groupe de contrôle (composé d’étudiants étrangers qui ne connaissaient pas toutes les chansons utilisées dans le protocole). Chaque morceau a été divisé en extraits de 750 ms, dont 100 ont été sélectionnés au hasard.

Ces très courts échantillons musicaux ont ensuite été utilisés dans deux tâches : une d’écoute passive et une de catégorisation active. Dans la première, les participants ont été invités à écouter attentivement les extraits de chaque dyade dans un ordre aléatoire, pendant que leur activité cérébrale était enregistrée (avec EEG) et que le diamètre de leur pupille était mesuré (grâce à un pupillomètre). Tandis que les membres du groupe témoin ont écouté les 10 dyades, ceux du groupe principal n’ont écouté que celle qui contenait leur chanson familière. Quant à la tâche de catégorisation active, il s’agissait d’indiquer si les extraits qu’ils entendaient provenaient du même morceau ou non (20 essais).

100 millisecondes ! C’est le temps minimal qu’il a fallu au cerveau des participants pour reconnaitre une chanson familière. Dans cette étude, la pupillométrie indique des temps de reconnaissance moyens qui ont oscillé entre 100 ms et 300 ms (la dilatation rapide des pupilles serait probablement causée par une augmentation de l’excitation associée au morceau de musique familier). Les données EEG, quant à elles, indiquent une différenciation entre les extraits connus et inconnus à partir de 350 ms. Le groupe témoin n’a montré aucun de ces signes de reconnaissance (oculaires et cérébraux). Selon Maria Chait, co-auteure de l’étude : « les résultats démontrent que la reconnaissance de la musique connue se fait de manière remarquablement rapide […] et ces découvertes confirment la profonde emprise que des morceaux de musique très familiers peuvent avoir sur notre mémoire. »

En conclusion, en dépit de ses limites importantes (notamment la taille de la cohorte), les auteurs estiment que les résultats de leur étude aident à comprendre davantage comment notre cerveau reconnait des airs familiers, ce qui peut être utile pour « concevoir des interventions thérapeutiques pour des patients atteints de démence, pour lesquels la mémoire de la musique semble bien préservée, malgré une défaillance systémique des systèmes de mémoire. »
Source : Jagiello, R., Pomper, U., Yoneya, M. et al. « Rapid Brain Responses to Familiar vs. Unfamiliar Music – an EEG and Pupillometry study », in Scientific Report, oct. 2019

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