Différentes zones du cerveau activées en fonction de la complexité structurelle de la musique et du langage, selon une étude
Des zones distinctes, bien que voisines, du cerveau sont activées lors du traitement de la musique et du langage, avec des sous-régions spécifiques engagées pour les mélodies simples par rapport aux mélodies complexes, et pour les phrases simples par rapport aux phrases complexes, selon une étude de UTHealth Houston.
L’étude, dirigée par les co-premiers auteurs Meredith McCarty, Ph.D. candidat au département de neurochirurgie Vivian L. Smith de la McGovern Medical School de l’UTHealth Houston, et Elliot Murphy, Ph.D., chercheur postdoctoral au département, a été publié récemment dans iScience. Nitin Tandon, MD, professeur et directeur par intérim du département de la faculté de médecine, était l’auteur principal.
L’équipe de recherche a profité de l’occasion offerte lors d’une craniotomie éveillée chez un jeune musicien atteint d’une tumeur dans les régions cérébrales impliquées dans le langage et la musique. Le patient a entendu de la musique et joué sur un mini-clavier de piano pour cartographier ses compétences musicales, entendu et répété des phrases et entendu des descriptions d’objets qu’il a ensuite nommés pour cartographier son langage. Les séquences musicales étaient mélodiques ou non mélodiques et différaient en complexité, tandis que les enregistrements auditifs de phrases différaient en complexité syntaxique.
Des enregistrements cérébraux directs avec des électrodes placées sur la surface du cerveau ont cartographié l’emplacement et les caractéristiques de l’activité cérébrale pendant la musique et le langage. De petits courants ont été passés dans le cerveau pour localiser les régions critiques pour la perception et la production du langage et de la musique.
“Cela nous a permis non seulement d’obtenir de nouvelles informations sur la neurobiologie de la musique dans le cerveau, mais aussi de nous permettre de protéger ces fonctions tout en effectuant une résection maximale et sûre de la tumeur”, a déclaré Tandon, le Nancy, Clive and Pierce Runnels Distinguished Chaire en neurosciences du Vivian L. Smith Center for Neurologic Research et professeur émérite BCMS en troubles neurologiques et neurochirurgie à la McGovern Medical School et membre du Texas Institute for Restorative Neurotechnologies (TIRN) à UTHealth Houston.
“Si nous examinons uniquement les profils d’activation cérébrale de base pour la musique et le langage, ils se ressemblent souvent, mais ce n’est pas tout”, a déclaré McCarty, qui est également assistant de recherche diplômé à l’Université du Texas MD Anderson Cancer Center UTHealth Houston. École supérieure des sciences biomédicales et membre du TIRN. “Une fois que nous examinons de plus près comment ils assemblent de petites pièces dans des structures plus grandes, certaines différences neuronales frappantes peuvent être détectées.”
Le langage et la musique impliquent la combinaison productive d’unités de base en structures. Cependant, les chercheurs ont voulu étudier si les régions cérébrales sensibles à la structure linguistique et musicale sont co-localisées ou existent dans le même espace physique.
“La haute résolution inégalée des électrodes intracrâniennes nous permet de poser le genre de questions sur la musique et le traitement du langage auxquelles les scientifiques cognitifs attendaient depuis longtemps des réponses, mais n’ont pas pu répondre avec les méthodes de neuroimagerie traditionnelles”, a déclaré Murphy, membre du TIRN. “Ce travail souligne également la générosité des patients qui travaillent en étroite collaboration avec les chercheurs pendant leur séjour à l’hôpital.”
Dans l’ensemble, ils ont trouvé une activité partagée du lobe temporal pour la musique et le langage, mais lors de l’examen des caractéristiques de complexité mélodique et de complexité grammaticale, ils ont découvert que différents sites du lobe temporal étaient engagés. Par conséquent, l’activation de la musique et du langage au niveau de base est partagée, mais lorsque les chercheurs ont examiné la comparaison des mélodies de base par rapport aux mélodies complexes, ou des phrases simples par rapport aux phrases complexes, différents domaines montrent des sensibilités distinctes.
Plus précisément, la cartographie de la stimulation corticale du gyrus temporal supérieur postérieur (pSTG) a perturbé la perception et la production de la musique, ainsi que la production de la parole. Le pSTG et le gyrus temporal moyen postérieur (pMTG) activés pour le langage et la musique. Alors que l’activité pMTG était modulée par la complexité musicale, l’activité pSTG était modulée par la complexité syntaxique.
Tandon a réséqué la tumeur du lobe médio-temporal du patient au Memorial Hermann-Texas Medical Center. Lors de son suivi de quatre mois, il a été confirmé que le patient avait une fonction musicale et langagière entièrement préservée, sans signe de détérioration.
