Zone du cerveau qui décode la synchronisation de la parole découverte

Tout en coupant et en rassemblant des enregistrements de discours, des scientifiques de l’université Duke à Durham, en Caroline du Nord, et du Massachusetts Institute of Technology, à Cambridge, ont localisé une zone du cerveau sensible au moment de la parole.
Le sulcus temporal supérieur a montré des réponses plus larges aux courtepointes de parole constituées de segments plus longs que les courtepointes de parole plus courtes.

La synchronisation de la parole est un élément critique du langage parlé et un élément essentiel de la structure de la parole humaine. Pour comprendre la parole, le cerveau doit intégrer l’information en évolution rapide des phonèmes, des syllabes et des mots.

Les phonèmes sont les unités de parole les plus courtes et les plus élémentaires et durent environ 30 à 60 millisecondes. En comparaison, les syllabes prennent plus de 200 à 300 millisecondes et les mots entiers sont plus longs.

Pour faire face au flot d'informations, il est probable que le système auditif humain prenne des raccourcis pour traiter efficacement les sons.

Tobias Overath, co-auteur de l'étude, professeur assistant de recherche en psychologie et neurosciences à Duke, révèle dans la revue Neuroscience de la nature que ces raccourcis peuvent avoir lieu par le système auditif échantillonnant des morceaux d'informations de longueur similaire à celle d'une consonne ou d'une syllabe moyenne.

Overath et ses collaborateurs, y compris l'auteur correspondant Josh McDermott du Massachusetts Institute of Technology (MIT), ont utilisé un algorithme innovant pour créer de nouveaux sons à partir de morceaux de 30-960 millisecondes d'enregistrements de parole étrangers réassemblés. Les auteurs se réfèrent à ces nouveaux sons comme étant des "quilts de parole".

Plus les extraits de courtepointes de parole étaient courts, plus la perturbation était importante pour la structure de la parole d'origine.

Les scientifiques ont mesuré l’activité des neurones en jouant des quilts de parole pour étudier les participants tout en scrutant leur cerveau dans une machine d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).

Les clips ci-dessous sont des enregistrements découpés de discours allemands qui ont été rassemblés et joués aux participants de la machine à scanner pour étudier comment le cerveau traite les sons de la parole:

Crédit: Tobias Overath, Université Duke

L'équipe a émis l'hypothèse que les zones du cerveau impliquées dans le traitement du son montreraient des réponses plus grandes aux quilts de parole constitués de segments plus longs.

La théorie a été prouvée semi-correcte - une région du cerveau appelée sulcus temporal supérieur (STS) est devenue très active au cours des courtepointes de 480 et 960 millisecondes par rapport aux courtepointes de 30 millisecondes. Cependant, en revanche, d'autres zones du cerveau impliquées dans le traitement du son ne modifiaient pas leur réponse en raison des différences entre les courtepointes sonores.

"C'était très excitant. Nous savions que nous étions sur quelque chose", commente Overath, qui est également membre du Duke Institute for Brain Sciences.

La région du cerveau STS est reconnue comme intégrant des informations auditives et autres informations sensorielles. Cependant, aucune étude antérieure n'a montré que le STS était sensible aux structures temporelles de la parole.

STS ne répond pas aux manipulations de quilting appliquées aux sons de contrôle

Pour tester si l'activation du STS était due aux structures temporelles et exclure d'autres explications, les chercheurs ont testé de nombreux sons de contrôle qu'ils ont créés pour imiter la parole.

Parmi les trois sons synthétiques qu'ils ont créés et testés, le premier partageait la fréquence de la parole mais manquait de son rythme, le second de son éloigné du discours et le troisième de sons environnementaux.

Chacun des sons de contrôle a été découpé en morceaux de 30 ou 960 millisecondes et recousus sous forme de courtepointes avant de les jouer aux participants.

Contrairement à la réponse aux quilts de parole, le STS ne répondait pas à la manipulation du quilting lorsqu'il était appliqué aux sons de contrôle.

Overath dit:

"Nous nous sommes vraiment efforcés d’être certains que l’effet observé dans STS était dû à un traitement spécifique à la parole et non pas à une autre explication, par exemple, la hauteur du son ou son son son généré par ordinateur. "

Des recherches futures pour le groupe étudieront si la réponse STS est similaire pour une parole étrangère qui est phonétiquement différente de l'anglais, comme le mandarin ou les courtepointes de discours familier, intelligible et qui a du sens.

L'équipe s'attend à ce que le discours familier conduise à une activation plus forte du côté gauche du cerveau, ce qui est considéré comme dominant dans le langage de traitement.

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