Décoder le langage intérieur pour soigner les troubles de la parole

Publié par Isabelle le 14/01/2022 à 13:00
Source: Université de Genève
Une équipe de recherche de l'UNIGE et des HUG est parvenue à identifier certains signaux produits par notre cerveau lorsque nous nous parlons à nous-mêmes.


© UNIGE

Et s'il était possible de décoder le langage interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) des individus privés de la capacité de s'exprimer ? C'est l'objectif poursuivi par une équipe de neuroscientifiques de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE) et des Hôpitaux universitaires de Genève (HUG). Après plus de quatre ans de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...), elle est parvenue à identifier des signaux neuronaux prometteurs pour capter nos monologues internes. Elle a également pu identifier les zones cérébrales à observer en priorité pour tenter à l'avenir de les décrypter. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement d'interfaces destinées aux personnes souffrant notamment d'aphasie (L'aphasie, parfois appelé mutisme dans le langage populaire, est une pathologie du...). Ils sont à découvrir dans la revue Nature Communications.

Pour qu'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux...) puisse s'exprimer, différentes zones de son cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) doivent s'activer. Ces régions peuvent cependant être sérieusement endommagées, à la suite d'une atteinte du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des...). Par exemple, la sclérose latérale amyotrophique (La sclérose latérale amyotrophique (SLA) ou maladie de Charcot est une neuropathie...) (ou maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...) de Charcot) peut paralyser complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) les muscles qui servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à parler. Dans d'autres cas, suite à un AVC par exemple, ce sont les aires du cerveau responsables du langage qui sont atteintes: on parle alors d'aphasie. Cependant, dans de nombreux cas, l'aptitude des patients à imaginer des mots et des phrases demeure, elle, en partie fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....).

Parvenir à décoder notre parole (La parole, c'est du langage incarné. Autrement dit c'est l'acte d'un sujet. Si le langage renvoie...) interne présente donc un grand intérêt pour les chercheurs et chercheuses en neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et...). Mais la tâche est loin d'être aisée, comme l'explique Timothée Proix, collaborateur scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) de l'UNIGE: "Plusieurs recherches ont été menées sur le décodage du langage parlé mais beaucoup moins sur le décodage de la parole imaginée. Car, dans ce dernier cas, les signaux neuronaux associés sont faibles et variables par rapport à la parole explicite. Ils sont donc difficiles à décoder par des algorithmes d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus...)." C'est à dire au travers de programmes informatiques.

Une parole bien cachée

Lorsqu'une personne s'exprime à haute voix, elle produit des sons qui sont émis à certains instants précis. Les chercheurs peuvent ainsi mettre en relation ces éléments tangibles avec les régions cérébrales sollicitées. Dans le cas de la parole imaginée, le processus est beaucoup moins aisé. Les scientifiques n'ont aucune information manifeste sur le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des...) et le tempo des mots ou des phrases formulés à l'interne par l'individu. Quant aux zones alors recrutées dans le cerveau, elles sont également moins nombreuses et moins actives.

Pour parvenir à percevoir les signaux neuronaux de cette parole bien particulière, l'équipe de l'UNIGE s'est basée sur un panel (Le panel est un groupe de personnes interrogées régulièrement sur leurs opinions ou leurs...) de treize patients hospitalisés, en collaboration avec deux hôpitaux américains. Elle a collecté des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) grâce à des électrodes directement implantées dans leur cerveau, un dispositif déployé à l'origine pour évaluer leur trouble épileptique. "Nous avons demandé à ces personnes de prononcer des mots puis de les imaginer. A chaque fois, nous avons passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...) en revue plusieurs bandes de fréquences de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) cérébrale connues pour être impliquées dans le langage", explique Anne-Lise Giraud, professeure au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine de l'UNIGE, et nouvellement directrice de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de l'Audition (L'audition est le fruit d'un mécanisme complexe assuré principalement par les deux...) à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...).

Se "brancher" sur la bonne fréquence

Concrètement, les chercheurs ont observé plusieurs types de fréquences produites par différentes zones cérébrales lorsque ces patient-es s'exprimaient, à l'oral ou à l'interne. "Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) d'abord les oscillations thêta (4-8Hz), qui correspondent au rythme moyen d'élocution des syllabes. Puis les fréquences gamma (25-35Hz), observées dans les zones du cerveau où se forment les phonèmes (voyelles ou consonnes, notamment). Troisièmement, les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) bêta (12-18Hz) relatives aux régions cognitivement plus performantes sollicitées, par exemple pour anticiper et prédire l'évolution d'une conversation. Enfin, les hautes fréquences à large bande (80-150Hz) que l'on observe lorsqu'une personne s'exprime oralement", détaille Pierre Mégevand, professeur assistant au Département des neurosciences cliniques de la Faculté de médecine de l'UNIGE et médecin (Un médecin est un professionnel de la santé titulaire d'un diplôme de docteur en...) adjoint agrégé aux HUG.

Grâce à ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...), les scientifiques ont pu montrer que les fréquences basses et le couplage entre certaines fréquences (bêta et gamma notamment) contiennent des informations essentielles pour le décodage de la parole imaginée. Leur recherche révèle également que le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou...) temporal est une zone importante pour à terme décrypter la parole interne. Située dans la partie latérale gauche du cerveau, celui-ci intervient dans le traitement des informations relatives à l'audition et la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...), mais elle abrite surtout une partie de l'aire (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) de Wernicke, responsable de la perception des mots et des symboles du langage.

Ces résultats constituent une avancée majeure dans la reconstruction de la parole à partir de l'activité neuronale. "Mais nous sommes encore très loin d'être en mesure de décoder le langage imaginé", conclut l'équipe de recherche.

Publication:
Cette recherche est publiée dans Nature Communications - DOI: 10.1038/s41467-021-27725-3

Contact:
Timothée Proix - Collaborateur scientifique. Département de neurosciences fondamentales. Faculté de médecine - timothee.proix at unige.ch
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