Musique et plasticité cérébrale

1. Musique et plasticité cérébrale Patricia Moreau

2. PLAN • Qu’est-ce que la plasticité cérébrale? • Plasticité et musique • Musiciens vs non-musiciens • Discussion et questions

3. Qu’est-ce que la plasticité cérébrale? • Ajustement ou adaptation d’un système neuronal en réponse à une demande environnementale, un besoin de performance, ou encore en compensation de dommages causés à certains structures cérébrales.

4. Qu’est-ce que la plasticité cérébrale? • Capacité du cerveau à remodeler ses connexions synaptiques (Hebb, 1949) • Résulte de l’apprentissage, la mémoire et l’adaptation à des lésions cérébrales

5. Qu’est-ce que la plasticité cérébrale? ≠

7. L’oreille interne et la cochlée

9. Plasticité cérébrale – Période critique • Enfance = apprentissage fonctionnel = organisation structurelle • Par exemple, il est beaucoup plus facile d’apprendre à jouer d’un instrument de musique en jeune âge(habiletés motrices plus malléables et cortex auditif plus sensible à la réorganisation) • Le même apprentissage plus tard dans la vie implique un plus grand effort

10. Comment étudier la plasticité cérébrale???

11. Études de plasticité chez les animaux • Chats aveugles (Rauschecker & Korte, 1993) • Quatre chats rendus aveugles par une suture des yeux à l’âge de 10 jours, comparés à deux chats normaux. • Au moment de l’expérimentation, les chats avaient entre 4 et 10 ans. • Les yeux des chats ont été ré-ouverts pour l’expérimentation. Le fonctionnement des yeux étaient normal. • Micro-électrophysiologie : une microélectrode permet de cibler l’activité d’un neurone à la fois. • Présentation de stimuli visuels, auditifs et somatosensoriels.

12. Études de plasticité chez les animaux • Résultats • Aire du cortex normalement dédiée à la modalité visuelle est maintenant prise en charge par les modalités auditives et somatosensorielles. • Au niveau du cortex auditif, les neurones montrent une plus grande précision pour la localisation de source sonore.

13. Études de plasticité chez les animaux • Singes (Recanzone et al. 1993) • 5 singes sont entraînés à discriminer de petites différences de fréquence sonore • 5 autres singes contrôles ne participent pas à l’entraînement. • Durée de l’entraînement = 60 à 80 jours à raison d’une session par jour • Micro-électrophysiologie utilisée pour faire la cartographie des aires tonotopiques auditives

14. Études de plasticité chez les animaux • Résultats • Les aires corticales auditives dédiées au traitement des fréquences utilisées pour les sons différents, lors de l’entraînement, sont de 2 à 3 fois plus volumineuse chez les singes ayant suivi l’entraînement.

15. Étude de plasticité chez l’homme • Aveugles congénitaux (Weeks et al. 2000) • Neuf aveugles de naissance sont comparés à neuf voyants. • PET (positron emission tomography) • On demande aux sujets de localiser des sons dans l’espace. Ils doivent bouger un manche de jeux vidéo dans la direction d’où venait le son. • Mesure comportementale de performance au niveau de l’identification de la localisation des sons.

16. Étude de plasticité chez l’homme • Résultats • Comportemental: aucune différence entre les aveugles et les voyants • Lors de la localisation de sons dans un espace virtuel, on observe une activation de certaines parties du cortex pariétal postérieur dans une région séparée des aires visuelles. • Ches les sujets aveugles, on observe une plus grande portion de cette même région activée, mais on observe aussi une large activation du cortex occipital généralement dédié aux stimulations visuelles.

17. Et pour le musicien???

18. Musiciens vs non-musiciens

19. Pourquoi étudier les musiciens? • Entraînement musical commence dans une période où le cerveau bénéficie encore d’un grand potentiel d’adaptation. • Ils entreprennent de longues périodes d’entraînement impliquant des fonctions motrices complexes.

20. Trois études frappantes… • Pantev et al. 2001 • Pascual-Leone et al. 1995

21. Pantev et al. 2001 Representational cortex in musicians Plastic alterations in response to musical practice

22. Participants • Groupe 1 • Composé de 9 musiciens: 6 violonistes, 2 violonscelistes et un guitariste. • Jouent en moyenne depuis 12 ans (7 – 17 ans). • Pratiquent leur instrument de 9 à 10 heures par semaine. • Groupe 2 • Composé de 6 sujets contrôles n’ayant jamais joué d’un instrument et ne pratiquant pas régulièrement des activités impliquant une grande dextérité manuelle tel que taper au clavier d’un ordinateur.

23. Méthode • On stimule les doigts D1 (pouce) et D5 (le petit doigt) de chaque main chez tous les sujets en appliquant une brève pression pneumatique. • Pendant ce temps on procède à un enregistrement magnétoencéphalograpique de l’activité cérébrale dans le but de localiser les sources d’activation cérébrale et d’en quantifier la force. • On s’intéresse plus particulièrement à la main gauche.

24. Résultats

25. Résultats • Sources neuronal plus ample chez les musiciens que chez les non-musiciens • Effet significatif pour D1 mais nettement plus évident pour D5. • Aucune différence entre musiciens et non-musiciens pour la main droite.

26. Résultats Age (years)

27. Pascual-Leone et al. 1995 Modulation of muscle responses evoked by transcranial magnetic stimulation during the acquisition of new fine motor skills

28. Participants • Tous les participants sont non-musiciens • Groupe 1 (6 sujets) • Pratiquent une séquence de huit notes à faire avec la main droite au piano avec un métronome. • Groupe 2 (6 sujets) • Jouent ce qu’ils veulent au piano mais n’ont pas le droit de jouer des séquences fixes • Groupe 3 (6 sujets) • Ne fais rien

29. Méthode • À chaque jour pendant 5 cinq jours, les sujets viennent pour pratiquer (ou ne rien faire) pendant 2 heures. • Tous les jours on procède à une stimulation magnétique transcranienne (TMS) qui permet de définir la cartographie des zones motrices corticales pour les muscles flexeurs et extenseurs du plus long doigt

31. Résultats • Les sujets ayant pratiqué la séquence de 5 doigts au piano montrent une représentation cortical de la zone motrice dédiée au doigt plus grande que les deux groupes contrôles. • Démontrent la rapidité avec laquelle le cortex peut être modifié.

32. En conclusion! • Le cerveau est un organe malléable • Capacités adaptatives et réorganisationelles extraordinaires et rapides • Les musiciens sont de réels exemples de plasticité cérébrale

33. Le côté sombre de la plasticité • La plasticité cérébrale engendrée par la pratique professionnelle d’un instrument peut provoquer menées à des conséquences négatives. • Ex: la représentation corticale des doigts des musiciens peut s’étendre et engendrer une superposition des zones corticales. • Résultats: la perceptions somatosensorielle des doigts est confondue. Elbert, T., et al. (1998). Alteration of digital representations in somatosensory cortex in focal hand dystonia. Neuroreport, 9, 3571-3575.