Comment notre cerveau filtre les sons
Publié par Isabelle le 09/09/2019 à 14:00
Source: Université de Genève
Des chercheurs de l'UNIGE ont démontré que le cerveau ajuste l'attention qu'il porte aux sons identiques dès leur perception, ce que les personnes schizophrènes sont incapables de faire.


Diminution de la réponse du cerveau à un même son répété avec un intervalle d'une demi seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle...) (à gauche son 1, à droite son 2). Sont illustrées les réponses enregistrées au-dessus des aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) auditives du cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) au moyen d'électrodes électro-encéphalographiques.
© UNIGE.

Notre 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...) sonore est extrêmement dense. C'est pourquoi le cerveau doit s'adapter et mettre en place des mécanismes de filtrage qui lui permettent de conserver son attention sur les éléments importants et de s'économiser. Lorsque deux sons identiques se répètent rapidement, l'un de ces filtres, nommé porte sensorielle auditive, permet de diminuer drastiquement l'attention que porte le cerveau au second son entendu. Chez les personnes souffrant de schizophrénie (Le terme de schizophrénie regroupe de manière générique un ensemble d'affections psychiatriques présentant un noyau commun, mais dites différentes quant à leur présentation et...), cette capacité de diminution de la réponse cérébrale aux sons identiques ne se fait pas correctement. Le cerveau serait ainsi constamment assailli par une multitude de stimulus auditifs, perturbant la capacité attentionnelle. Mais pourquoi ? Des neuroscientifiques de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Genève (UNIGE) se sont intéressés au mécanisme de cette porte sensorielle auditive, inconnu jusqu'à aujourd'hui. Leurs résultats, publiés dans la revue eNeuro, démontrent que ce filtrage débute dès la première étape du traitement des stimulus auditifs, soit dès le tronc (Un tronc peut être :) cérébral, contrairement aux hypothèses qui voyaient là un contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) du cortex frontal (Un frontal est un équipement informatique.), très impacté chez les schizophrènes.

La schizophrénie touche 0,5% de la population. L'une des caractéristiques de la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) est une difficulté à hiérarchiser et trier les sons environnants, qui dès lors assaillent la personne. C'est pourquoi la schizophrénie est notamment diagnostiquée avec un test simple: le P50. "Il s'agit de faire entendre au patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un...) deux sons identiques espacés de 500 millisecondes et de mesurer l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) cérébrale en réponse à ces deux sons, à l'aide d'un encéphalogramme externe, explique Charles Quairiaux, 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...) au Département de 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 système nerveux.) fondamentales de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps...) de l'UNIGE. Si l'activité cérébrale diminue drastiquement lors de l'écoute (Sur un voilier, une écoute est un cordage servant à régler l'angle de la voile par rapport à l'axe longitudinal du voilier et en conséquence l'angle d'incidence du vent...) du second son, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) va bien. Mais si celle-ci est presque identique, il s'agit de l'un des symptômes les plus connus de la schizophrénie."

Bien qu'utilisé largement pour effectuer de tels diagnostiques, le fonctionnement de ce mécanisme de filtrage, nommé porte sensorielle auditive, demeure mystérieux. La majorité des hypothèses considèrent qu'il s'agit d'un contrôle du cortex frontal, situé à l'avant du cerveau. "En effet, cette zone de contrôle est très impactée chez une personne schizophrène et se situe à la fin du cheminement du traitement du son par le cerveau", précise Charles Quairiaux.

La défaillance se situe à la base du traitement sonore

Afin de vérifier cette hypothèse, les neuroscientifiques genevois ont placé des électrodes externes sur des souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de...), à qui ils ont fait passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) le test P50, en variant les intervalles entre les deux sons: de 125 millisecondes à 2 secondes. Et les résultats sont identiques à ceux observés chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...): il y a une nette (Le terme Nette est un nom vernaculaire attribué en français à plusieurs espèces de canards reconnaissablent à leurs calottes. Le...) diminution de l'activité cérébrale lors de l'écoute du second son.

Dans un deuxième temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), ils ont placé des électrodes internes dans les régions auditives corticales et sous-corticales du cerveau, du tronc cérébral au cortex frontal - soit le chemin du traitement des sons. Ils ont ensuite fait repasser le test P50 aux souris et, contrairement à leur hypothèse initiale, ils ont observé que la diminution de l'attention au second son se faisait dès le tronc cérébral, et non pas seulement au niveau cortical, avec une baisse de 60% de l'activité cérébrale. "Cette découverte nous pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) à revoir toute notre compréhension du mécanisme, car elle démontre que l'effet de filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) débute à 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...) même où le cerveau perçoit le son !", s'enthousiasme Charles Quairiaux. Et qu'en est-il chez les schizophrènes ?

"Actuellement, nous effectuons cette même étude sur des souris atteintes du syndrome (Un syndrome est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu'un patient est susceptible de présenter lors de certaines maladies, ou bien dans des circonstances cliniques d'écart à la norme pas...) de délétion 22q11, une mutation qui chez l'homme conduit souvent à la schizophrénie, afin d'observer si l'absence de filtre se situe déjà au niveau du tronc cérébral, comptes tenus des nouveaux résultats que nous avons obtenus", poursuit le chercheur genevois. Et cela semble bien être le cas ! En effet, leurs premiers tests sur des souris "schizophrènes" relèvent une absence complète de filtre du second son au niveau du tronc cérébral. La source de l'un des symptômes les plus courants de la schizophrénie est en passe d'être découverte.

Contact chercheur:
Charles Quairiaux - Collaborateur scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) au Département de neurosciences fondamentales - Faculté de médecine

Référence publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) est publiée dans eNeuro
DOI: 10.1523/ENEURO.0207-19.2019
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