Une étude a révélé que des zones cérébrales distinctes sont activées lors du traitement de la musique et du langage, des régions spécifiques étant sollicitées pour des mélodies et des phrases simples ou complexes. L’équipe a mené ces recherches au cours d’une craniotomie éveillée sur un musicien atteint d’une tumeur dans les régions cérébrales impliquées dans le traitement du langage et de la musique.
Des scientifiques ont découvert que des régions cérébrales distinctes sont impliquées dans le traitement de la musique et du langage, avec des zones spécifiques impliquées dans la complexité des mélodies et des phrases. La recherche a été menée au cours d’une craniotomie éveillée sur un musicien, dont les fonctions musicales et linguistiques ont été entièrement préservées après l’opération.
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 l’University of Texas Health Science Center à Houston.
L’étude, dirigée par les coauteurs Meredith McCarty, candidate au doctorat dans le département de neurochirurgie Vivian L. Smith de l’école de médecine McGovern de l’UTHealth Houston, et Elliot Murphy, doctorant, chercheur postdoctoral dans le département, a été publiée récemment dans iScience. Nitin Tandon, docteur en médecine, professeur et président par intérim du département de l’école de médecine, est l’auteur principal.
L’équipe de recherche a utilisé l’opportunité d’une craniotomie éveillée sur un jeune musicien atteint d’une tumeur dans les régions du cerveau impliquées dans le langage et la musique. Le patient a entendu de la musique et joué sur un mini-clavier pour cartographier ses compétences musicales, a entendu et répété des phrases et a entendu des descriptions d’objets qu’il a ensuite nommés pour cartographier son langage. Les séquences musicales étaient mélodiques ou non et différaient en complexité, tandis que les enregistrements auditifs de phrases différaient en complexité syntaxique.
Des chercheurs de l’UTHealth Houston ont observé un patient atteint d’une tumeur cérébrale, qui est également musicien, subir une craniotomie éveillée tout en jouant d’un mini-clavier. Crédit : Photo fournie par Elliot Murphy, PhD
Des enregistrements directs du cerveau à l’aide d’électrodes placées à la surface du cerveau ont permis de déterminer l’emplacement et les caractéristiques de l’activité cérébrale pendant la musique et le langage. De petits courants ont été introduits dans le cerveau pour localiser les régions essentielles à la perception et à 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 protéger ces fonctions tout en effectuant une résection maximale de la tumeur en toute sécurité », a déclaré Tandon, titulaire de la Nancy, Clive and Pierce Runnels Distinguished Chair in Neuroscience of the Vivian L. Smith Center for Neurologic Research, professeur émérite de BCMS en troubles neurologiques et neurochirurgie à la McGovern Medical School et membre du Texas Institute for Restorative Neurotechnologies (TIRN) à l’UTHealth Houston.
« Si l’on examine purement les profils d’activation cérébrale de base pour la musique et le langage, ils semblent souvent assez similaires, 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 Graduate School of Biomedical Sciences et membre de TIRN. « Lorsque nous examinons de plus près la façon dont ils assemblent de petites pièces en structures plus grandes, nous pouvons déceler des différences neuronales frappantes. »
Le langage et la musique impliquent la combinaison productive d’unités de base en structures. Cependant, les chercheurs ont voulu étudier si les régions du cerveau sensibles aux structures linguistiques et musicales 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 le traitement de la musique et du langage auxquelles les chercheurs en sciences cognitives attendent depuis longtemps des réponses, mais qu’ils n’ont pas été en mesure d’aborder avec les méthodes traditionnelles de neuro-imagerie », a déclaré Murphy, membre de TIRN. « Ce travail met également en lumière la générosité des patients qui travaillent en étroite collaboration avec les chercheurs pendant leur séjour à l’hôpital.
Dans l’ensemble, ils ont constaté une activité commune du lobe temporal pour la musique et le langage, mais en examinant les caractéristiques de la complexité mélodique et de la complexité grammaticale, ils ont découvert que différents sites du lobe temporal étaient impliqués. Par conséquent, l’activation de la musique et du langage au niveau de base est partagée, mais lorsque les chercheurs ont comparé des mélodies de base à des mélodies complexes, ou des phrases simples à des phrases complexes, différentes zones ont montré des sensibilités distinctes.
Plus précisément, la cartographie de la stimulation corticale du gyrus temporal postéro-supérieur (pSTG) a perturbé la perception et la production de musique, ainsi que la production de la parole. Le gyrus temporal supérieur postérieur et le gyrus temporal moyen postérieur s’activent pour le langage et la musique. Alors que l’activité du pMTG était modulée par la complexité musicale, l’activité du pSTG était modulée par la complexité syntaxique.
Tandon a réséqué la tumeur du lobe temporal moyen du patient au Memorial Hermann-Texas Medical Center. Après quatre mois de suivi, il a été confirmé que les fonctions musicales et langagières du patient étaient entièrement préservées, sans aucun signe de détérioration.
Référence : « Intraoperative cortical localization of music and language reveals signatures of structural complexity in posterior temporal cortex » par Meredith J. McCarty, Elliot Murphy, Xavier Scherschligt, Oscar Woolnough, Cale W. Morse, Kathryn Snyder, Bradford Z. Mahon et Nitin Tandon, 28 juin 2023, iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2023.107223
L’étude a été financée par le National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NS098981), qui fait partie des National Institutes of Health.
Les co-auteurs de l’étude sont Xavier Scherschligt, Oscar Woolnough, PhD, Cale Morse et Kathryn Snyder, tous du département de neurochirurgie Vivian L. Smith de l’école de médecine McGovern et de TIRN. Tandon est également membre du corps enseignant de la MD Anderson UTHealth Houston Graduate School, et Snyder est étudiante à l’école. Bradford Mahon, PhD, du département de psychologie et de l’institut des neurosciences de l’université Carnegie Mellon de Pittsburgh, a également contribué à l’étude.