Faire entendre des sons en illuminant le cerveau
Publié par Adrien le 17/11/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Le cortex auditif est une des régions cruciales pour la construction de nos perceptions sonores. Dans un article publié dans la revue Neuron, les chercheurs sont parvenus à modifier de manière ciblée la perception de sons chez des souris, en utilisant une technique de stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel d'action, qui est transmis par...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de petits ensembles de neurones du cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) auditif.


A. Cartographie par imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se...) intrinsèque des régions du cortex auditif codant pour différentes fréquences sonores (code couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) de 4 à 32 kHz).
B. Schéma illustrant l'expérience de modification de la perception sonore. Les 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 compagnie ou de laboratoire,...) sont récompensées pour leur réponse à un son couvrant les fréquences de 4 à 12 kHz qu'elles distinguent d'un son non-récompensé à 4kHz. Grâce à une méthode de stimulation optogénétique ciblée, différentes zones du cortex auditif sont activées pendant la perception du son à 4kHz.
C. Zones du cortex auditif (en rouge) où la stimulation génère la réponse pour le son récompensé alors que le son non-récompensé est présenté à l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe,...).
© Brice Bathellier, Neuron, Cell Press

Le cortex cérébral, structure occupant la majeure partie du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) 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...) humain, est vu comme le siège de la perception consciente et des facultés cognitives en général. Il se découpe en aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) spécialisées, et l'une d'entre elles, le cortex auditif, reçoit et traite les informations sonores en provenance de l'oreille (L'oreille est l'organe qui sert à capter le son et est donc le siège du sens de l'ouïe, mais elle joue également un rôle important dans l'équilibre. Le mot peut référer au système entier,...) et relayées par les noyaux cérébraux du système auditif. Même s'il a été montré depuis longtemps que le cortex auditif s'active pendant la perception auditive, il n'est pas encore démontré que cette activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) est suffisante pour générer nos impressions sonores. En effet d'autres zones du cerveau sont activées de manière concomitante pendant la perception.

Il est désormais possible grâce à une technique baptisée optogénétique, d'activer ou d'inactiver, via une stimulation lumineuse, des ensembles de neurones rendus photosensibles grâce à une intervention génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.). Les chercheurs ont combiné pour la première fois cette méthodologie avec une technique de ciblage de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) pour manipuler des ensembles choisis de neurones du cortex auditif chez des souris, pendant que celles-ci exécutent une tâche de discrimination auditive. Grâce à cette approche ils ont pu montrer dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) que l'inactivation du cortex auditif n'avait pas systématiquement un effet sur la perception. Dans le cas de sons très simples, les souris continuent à les discriminer malgré l'absence d'activité dans le cortex auditif. Ainsi, une perception auditive élémentaire est possible sans le cortex. Cependant, pour des sons plus complexes, ils ont observé que l'inactivation du cortex empêche toute discrimination.

Par ailleurs les chercheurs ont pu montrer que des activations ciblées du cortex auditif modifiaient la perception des sons complexes. En particulier, il a été possible d'intervertir les réponses comportementales associées aux sons en activant précisément les zones du cortex auditif qui encodent les informations permettant de discriminer les deux sons proposés aux souris. De cette manière ils ont montré pour la première fois que l'activité du cortex auditif a un rôle causal dans la perception auditive. Il semble par ailleurs, d'après ces expériences, que le cortex auditif permet d'affiner la perception générée par des chemins neuronaux parallèles.

Ces recherches pourraient être utiles à la conception de techniques de réhabilitation auditive chez les personnes malentendantes par une activation (Activation peut faire référence à :) directe des réseaux du cortex, permettant potentiellement de traiter des patients qui ne peuvent être traités au niveau de l'oreille, ou d'affiner la perception de patients bénéficiant d'implants cochléaires.

Pour en savoir plus:
Targeted Cortical Manipulation of Auditory Perception
Ceballo S, Piwkowska Z, Bourg (Un bourg est un grand village où se tient ordinairement un marché. On parle généralement de bourg pour désigner une cité de taille intermédiaire entre...) J, Daret A, Bathellier B.
Neuron, November 11, 2019, doi: 10.1016/j.neuron.2019.09.043
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