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Posté par Adrien le Mardi 16/09/2014 à 00:00
Cerveau: quand le son fait image
Une étude montre que le cerveau adopte la même stratégie d'association du timbre sonore à des formes visuelles, une percée vers des systèmes de substitution sensorielle.

Un jour, des technologies de substitution sensorielle pourraient permettre aux personnes non voyantes de percevoir leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) par des stimuli sonores. Mais pour rendre ces technologies réellement efficaces, il faut mieux connaître le fonctionnement du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le...). Une étude réalisée à l’UdeS a mis en lumière que le cerveau associerait naturellement le timbre sonore – le son distinctif des notes générées par des instruments de musique – à des formes visuelles spécifiques. En revanche, la stratégie d’association des mêmes sons à des couleurs varierait d’un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) à l’autre. L’étude publiée par Mohammad Adeli, candidat au doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays et les époques, le doctorat...), et le professeur Jean Rouat, du Département de génie électrique et de génie informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information...), fournit des pistes sur les liens entre les cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) auditifs et visuels pour interpréter des stimulations précises. «Il est déjà reconnu que les cortex visuels et auditifs sont fortement interconnectés, mais on ne connaît pas exactement la nature de cette connectivité», explique le professeur Jean Rouat. Ces résultats supposent une possible communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications,...), voire un partage de processus similaires entre les aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) responsables de la perception du timbre sonore et celles de la perception des formes visuelles, estiment les chercheurs.

Vers la substitution sensorielle

Jusqu’à maintenant, le principe de la substitution sensorielle est assez établi. Toutefois, les systèmes qui visent à transformer des éléments visuels en stimuli sonores offrent des résultats rudimentaires. Une application iPhone/iPad a été développée à l’UdeS (lien en fin de texte), mais le professeur de génie Jean Rouat prévient que les capacités sont limitées: «Ça dépanne un peu, mais ce n’est pas encore l’idéal. On a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires,...) de comprendre beaucoup plus finement comment s’opère le couplage entre la vision et l’audition (L'audition est le fruit d'un mécanisme complexe assuré principalement par les deux oreilles (pour permettre la perception binaurale stéréophonie)et les voies centrales avec notamment un rétro-contrôle permanent du...), au niveau du cerveau.»

Ainsi, les recherches se trouvent au croisement de la neurophysiologie (La neurophysiologie est l'étude des fonctions du système nerveux, reposant sur tous les niveaux de description, du niveau moléculaire jusqu'au niveau le plus intégré...), de la psychologie et du génie. «L’article que nous venons de publier est un élément de réponse qui nous permet de proposer une meilleure conception des systèmes de substitution sensorielle, dit le professeur. Au départ, la question était la suivante: est-ce que toute personne adopte la même stratégie, indépendante des individus, quand vient le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d’associer un timbre sonore avec des formes ou des couleurs ? Les résultats tendent à montrer que c’est le cas et nous allons exploiter cette constance dans notre système de substitution sensorielle.»

Univers sensoriel et cerveau

Pour le professeur Jean Rouat, l’étude ouvre la porte à creuser les recherches et à poser de nouvelles hypothèses. «À notre connaissance, cette étude est la première qui tient compte de sons complexes et d’éléments visuels aussi précis, dit-il. Les résultats confirment à un niveau plus large certains éléments qui étaient déjà ressortis de travaux précédents. Par exemple, d’autres chercheurs avaient identifié une certaine association avec les couleurs mais sans établir de stratégie commune chez les sujets. Nos résultats vont dans le même sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...). La principale nouveauté qu’apporte notre étude est qu’elle permet de trancher de façon assez certaine qu’une stratégie commune semble exister dans l’association timbre sonore/forme visuelle.»

Cela dit, ajoute Mohammad Adeli, l’étude soulève aussi des doutes sur des conclusions d’études précédentes. Par exemple, dans des travaux utilisant des stimuli plus simples, les sujets ont souvent associé des sons aigus à une idée de verticalité ou de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.). «Dans notre contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le...), où des sons plus complexes ont été utilisés, les sujets ont ignoré ces caractéristiques alors que le timbre sonore et les formes visuelles ont davantage attiré leur attention», dit-il.

Pour Jean Rouat, cela semble donner des indications sur le fonctionnement du cerveau. Bien que l’étude n’aborde pas directement ces questions, le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) pose l’hypothèse qu’au niveau physiologique, il peut exister une bonne connectivité des aires corticales du cerveau qui régissent l’interprétation des sons et des images. Ainsi, on peut penser que «l’interprétation des formes visuelles intervient plus près du cortex auditif, alors que l’interprétation des couleurs fait appel à des circuits neuronaux plus éloignés et différents, se trouvant plus bas dans la hiérarchie. Les résultats recueillis renforcent cette compréhension et semblent logiques».

Selon le chercheur, on a longtemps cru ? à tort – que des zones précises du cerveau contrôlaient exclusivement la vision, l’audition ou la motricité. «Plus on avance dans les neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que pathologiques, des neurones et du...), plus on constate qu’il existe un couplage très fort des zones corticales associées aux capacités visuelles et auditives, dit le chercheur. On peut apprendre à renforcer un couplage vision/audition en raison de cette très forte connectivité. Nos travaux ne nous permettent pas d’aller jusque-là pour l’instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.), mais le fait de comprendre et d’identifier des stratégies communes nous permet d’avancer vers la création de prothèses de substitution et dans le développement d’outils liés à la création artistique.»

Ultimement, le raffinement (En informatique, le raffinement consiste à avoir une approche de conception où on affine à chaque étape le niveau de...) de ces connaissances pourrait aider les chercheurs à créer des outils qui entraîneront le cerveau à «voir» les sons ou «entendre» les images...

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Source: Université de Sherbrooke