Corrélats neuronaux de l'expertise auditive

Abstract

La voix humaine constitue la partie dominante de notre environnement auditif. Non seulement les humains utilisent-ils la voix pour la parole, mais ils sont tout aussi habiles pour en extraire une multitude d’informations pertinentes sur le locuteur. Cette expertise universelle pour la voix humaine se reflète dans la présence d’aires préférentielles à celle-ci le long des sillons temporaux supérieurs. À ce jour, peu de données nous informent sur la nature et le développement de cette réponse sélective à la voix. Dans le domaine visuel, une vaste littérature aborde une problématique semblable en ce qui a trait à la perception des visages. L’étude d’experts visuels a permis de dégager les processus et régions impliqués dans leur expertise et a démontré une forte ressemblance avec ceux utilisés pour les visages.

Dans le domaine auditif, très peu d’études se sont penchées sur la comparaison entre l’expertise pour la voix et d’autres catégories auditives, alors que ces comparaisons pourraient contribuer à une meilleure compréhension de la perception vocale et auditive. La présente thèse a pour dessein de préciser la spécificité des processus et régions impliqués dans le traitement de la voix. Pour ce faire, le recrutement de différents types d’experts ainsi que l’utilisation de différentes méthodes expérimentales ont été préconisés.

La première étude a évalué l’influence d’une expertise musicale sur le traitement de la voix humaine, à l’aide de tâches comportementales de discrimination de voix et d’instruments de musique. Les résultats ont démontré que les musiciens amateurs étaient meilleurs que les non-musiciens pour discriminer des timbres d’instruments de musique mais aussi les voix humaines, suggérant une généralisation des apprentissages perceptifs causés par la pratique musicale. La seconde étude avait pour but de comparer les potentiels évoqués auditifs liés aux chants d’oiseaux entre des ornithologues amateurs et des participants novices. L’observation d’une distribution topographique différente chez les ornithologues à la présentation des trois catégories sonores (voix, chants d’oiseaux, sons de l’environnement) a rendu les résultats difficiles à interpréter. Dans la troisième étude, il était question de préciser le rôle des aires temporales de la voix dans le traitement de catégories d’expertise chez deux groupes d’experts auditifs, soit des ornithologues amateurs et des luthiers. Les données comportementales ont démontré une interaction entre les deux groupes d’experts et leur catégorie d’expertise respective pour des tâches de discrimination et de mémorisation. Les résultats obtenus en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ont démontré une interaction du même type dans le sillon temporal supérieur gauche et le gyrus cingulaire postérieur gauche. Ainsi, les aires de la voix sont impliquées dans le traitement de stimuli d’expertise dans deux groupes d’experts auditifs différents. Ce résultat suggère que la sélectivité à la voix humaine, telle que retrouvée dans les sillons temporaux supérieurs, pourrait être expliquée par une exposition prolongée à ces stimuli.

Les données présentées démontrent plusieurs similitudes comportementales et anatomo-fonctionnelles entre le traitement de la voix et d’autres catégories d’expertise. Ces aspects communs sont explicables par une organisation à la fois fonctionnelle et économique du cerveau. Par conséquent, le traitement de la voix et d’autres catégories sonores se baserait sur les mêmes réseaux neuronaux, sauf en cas de traitement plus poussé. Cette interprétation s’avère particulièrement importante pour proposer une approche intégrative quant à la spécificité du traitement de la voix.

The human voice is the most meaningful sound category of our auditory environment. Not only is the human voice the carrier of speech, but it is also used to extract a wealth of relevant information on the speaker. Voice-sensitive areas have been identified along the superior temporal sulci of normal adult listeners. Yet little data is available on the nature and development of this selective response to voice. In the visual domain, a vast literature focuses on a similar problem regarding face perception. Several studies have identified processes and regions involved in visual expertise, demonstrating a strong resemblance to those used for faces.

In the auditory domain, very few studies have compared voice expertise to expertise for other sound categories. Such comparisons could contribute to a better understanding of voice perception and hearing. This thesis aims to clarify the nature of the processes and regions involved in voice perception. Different types of experts and different experimental methods were used in three separate studies.

The first study assessed the influence of musical expertise on timbre voice processing, by using using behavioral voice and musical instrument discrimination tasks. The results showed that amateur musicians performed better than non-musicians in both tasks, suggesting a generalization of auditory abilities associated with musical practice. The second study compared event related potentials evoked by birdsongs in bird experts and non-expert participants. Because a different topographical distribution was observed among bird experts in all sound categories, a definitive interpretation was difficult to make.

In the third study, we asked whether the voice-sensitive areas would be recruited by different categories of sounds of expertise in guitar makers, bird experts and non-experts. The behavioral data showed an interaction between the two groups of experts and their respective category of expertise for memory and discrimination tasks. The functional magnetic resonance imaging results showed an interaction of the same type in the left superior temporal sulcus and the left posterior cingulate gyrus. The results show that the voice selective areas do not exclusively process voice stimuli but could also contribute to expert-level processing of other sound categories. Therefore, cortical selectivity to human voice could be due to a prolonged exposure to voice.

The data presented demonstrate several behavioral and anatomo-functional similarities between cerebral voice processing and other types of auditory expertise. These common aspects can be explained by a functional and economical brain organization. Consequently, sound processing would rely on shared neural networks unless necessary. This interpretation is particularly important to suggest an integrative approach for studying voice processing specificity.