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« Le plus nécessaire et le plus difficile dans la musique, c’est le tempo »

Introduction

2 Le rythme en musique est loin d’être une composante homogène et on peut souligner une évolution historique importante dans la compréhension psychologique de cette dimension. Les travaux du xix^e siècle, notamment ceux de Herbart, Much, Werord et Wundt [1] ont permis d’identifier trois grands aspects du rythme : perceptif, moteur, et affectif. On voit que cette classification conserve toute sa pertinence aujourd’hui. Les recherches de psychophysique et de psychoacoustique ont beaucoup mis l’emphase sur les mécanismes acoustiques dans la perception du rythme et les mécanismes de contrôle moteur dans les processus de production rythmique, et il faut avouer que la dimension hédonique a été un peu laissée de côté, alors même que de nombreuses études, allant de l’ethnomusicologie aux neurosciences cognitives de la musique, reconnaissent les phénomènes pulsatoires et la sensation de balancement ou de « groove » induit par le rythme musical comme des mécanismes essentiels à l’émergence du plaisir musical [2].

Apports des travaux classiques

3 Les travaux classiques de Paul Fraisse et de ses collaborateurs [1] ont contribué à définir les structures rythmiques, la manière dont elles sont différenciées selon la hauteur ou l’intensité des sons, leurs limites temporelles en relation avec la vitesse de succession des éléments et leur nombre. C’est ainsi que, sur le plan perceptif, il existe une tendance naturelle bien connue à grouper des éléments entendus successivement. Les limites du groupement rythmique dépendent de la vitesse à laquelle se succèdent les éléments : si le tempo est trop lent, il n’y a plus de lien perçu entre les éléments. Il n’est possible de percevoir qu’un nombre limité d’éléments et ce, par la subdivision de la structure d’une figure rythmique en sous-groupes. Ce type de perception subit l’influence du développement intellectuel et de l’âge. Les recherches ont notamment permis de préciser les mécanismes de la synchronisation sensori- et auditivo-motrice (synchronisation de différentes activités) et ceux de la structure rythmique, mécanismes qui font l’objet aujourd’hui de travaux renouvelés que nous aborderons plus loin. Ces études classiques ont en outre contribué à mettre en évidence le caractère composite des capacités rythmiques. L’aspect moteur se situe tout d’abord au niveau des rythmes moteurs spontanés, par exemple la marche. Cette expérience du rythme cadencé, qui fait intervenir des mouvements se répétant à intervalles isochrones, familiarise incontestablement le jeune enfant avec le caractère périodique du rythme. Au niveau du rythme moteur volontaire, les résultats des recherches montrent un développement avec l’âge des capacités de synchroniser marche, danse et claquement des mains frappées avec le rythme musical. L’expérience rythmique a une base perceptive car elle n’existe que si le retour périodique des structures est perçu. Quant à l’aspect affectif, il est en majeure partie lié aux inductions motrices provoquées par le rythme : celles-ci excitent notamment le diencéphale dont l’importance sur nos réactions affectives est connue.

4 La mise en place à partir des années 1980 d’une approche de type cognitiviste en psychologie de la musique a suscité la création de nombreux paradigmes et l’élaboration de nouveaux modèles théoriques [3, 4]. L’ensemble de ces travaux a permis de distinguer les deux niveaux d’analyse du rythme suivants.

6 À partir de ces principes, des batteries d’épreuves ont pu être proposées, notamment lors de tâches de discrimination largement utilisées dans la littérature, où les participants (sujets sains ou patients) doivent simplement dire si deux séquences consécutives sont identiques ou différentes (figure 1).

7 Les observations cliniques classiques montrent que les processus rythmiques peuvent être altérés à la suite de lésions cérébrales de l’hémisphère gauche et/ou de l’hémisphère droit. Ces différentes études confirment que le rythme musical est donc une fonction composite, qui peut être décomposée en plusieurs sous-composantes, et dont le traitement par le cerveau pourrait se faire dans des régions distinctes. Plus précisément, les travaux expérimentaux et les observations cliniques montrent qu’il existe une relative indépendance entre les deux modes d’organisation (la segmentation en groupes et l’extraction d’une pulsation sous-jacente) d’une séquence rythmique. Les processus de groupement seraient plus spécifiquement altérés en cas de lésions de l’hémisphère gauche, alors que les processus d’extraction de la pulsation sous-jacente le seraient lors de lésions de l’hémisphère droit. Ces hypothèses ont été validées avec les premiers travaux de neuroimagerie, montrant que les tâches de groupement impliquaient davantage les régions temporales et préfrontales gauches, alors que les tâches de métriques ou perception d’une pulsation sousjacente produisent une supériorité hémisphérique droite, ces phénomènes de supériorité hémisphérique étant modulé par le niveau d’expertise en musique [5]. Cependant, le plus frappant, et ceci dès les premiers travaux des neurosciences cognitives de la musique, a été de constater la grande diversité des structures cérébrales impliquées dans la perception du rythme musical et de ses différentes facettes ; le cervelet, les ganglions de la base, l’insula, les cortex temporaux et préfrontaux (notamment les régions motrices) ; structures qui sont également et évidemment retrouvées dans les travaux s’intéressant à la perception du temps, en dehors même de la perception auditive. D’ailleurs, certaines observations de patients montrent que la perte de la perception de la ségrégation temporelle des informations peut être multimodale (sur entrée visuelle, auditive ou tactile).

Tableau 1.

Tableau de synthèse des 4 types de processus rythmiques.

			Type de processus
		Groupement	Mètre
Niveau de hiérarchie	Processus de base (bas niveau)	Segmentation en groupes de base	Extraction d’une pulsation sous-jacente
	Organisation hiérarchique (haut niveau)	Organisation hiérarchique en groupes	Organisation hiérarchique métrique

Tableau de synthèse des 4 types de processus rythmiques.

Figure 1.

A, B, C et D représentent des exemples d’items des 4 épreuves proposées.

A, B, C et D représentent des exemples d’items des 4 épreuves proposées.

8 En musique, la capacité de ségrégation d’un flux sonore en éléments discrets est importante mais évidemment également essentielle dans la perception du flux de parole. Et il n’est pas surprenant que de nombreuses études mettent en avant que ces capacités de segmentation en langage et en musique impliquent des ressources neurales similaires. En particulier, l’implication des régions préfrontales gauche et de l’aire de Broca a été décrite comme une constante (figure 2). Cette constatation d’une communauté de ressources entre langage et musique permet notamment d’expliciter pourquoi l’utilisation de stimuli musicaux rythmiques se révèle particulièrement efficace dans la prise en charge des troubles du langage, que ce soit chez les patients présentant une aphasie motrice ou dans la réhabilitation de la dyslexie [6]. L’efficacité de l’effet d’entraînement moteur et/ou de désinhibition motrice produite par la perception d’une séquence auditive présentant une pulsation sous-jacente est un phénomène bien connu des orthophonistes qui utilisent la thérapie mélodique et rythmée (MTR) depuis la fin des années 1970. En revanche, les mécanismes sous-jacents expliquant ces phénomènes d’entraînement et de désinhibition ont été pendant longtemps assez mal documentés, mais font l’objet aujourd’hui de travaux qui renouvellent les hypothèses explicatives de l’impact rythmique de la musique sur le cerveau.

Figure 2.

Implication de l’aire de Broca dans la segmentation de flux sonores A. Augmentation significative de l’activité dans l’insula et l’aire de Broca dans le traitement des caractéristiques rythmiques de séquences musicales par rapport à l’activité produite pour l’analyse des modifications de hauteur et de timbre des mêmes séquences [11]. B. Régions cérébrales impliquées dans une tâche de congruence sémantique musicale et verbale (répondre si la suite entendue de d’expressions françaises ou de musiques familières est bonne ou mauvaise). En bleu l’activité pour le langage, en rouge pour la musique, en jaune les activations communes pour le langage et la musique [12].

Implication de l’aire de Broca dans la segmentation de flux sonores A. Augmentation significative de l’activité dans l’insula et l’aire de Broca dans le traitement des caractéristiques rythmiques de séquences musicales par rapport à l’activité produite pour l’analyse des modifications de hauteur et de timbre des mêmes séquences [11]. B. Régions cérébrales impliquées dans une tâche de congruence sémantique musicale et verbale (répondre si la suite entendue de d’expressions françaises ou de musiques familières est bonne ou mauvaise). En bleu l’activité pour le langage, en rouge pour la musique, en jaune les activations communes pour le langage et la musique [12].

Neurophysiologie de la boucle auditivo-motrice

9 Il existe de nombreuses interactions entre les cortex moteur et auditif, tous deux activés lors de l’écoute de rythmes sonores. Par exemple, si un individu joue d’un instrument de musique sans retour auditif de ce qu’il joue, c’est-à-dire que seule la sphère motrice est utilisée, le système auditif est tout de même activé. Des auteurs ont mis en évidence que nos perceptions visuelles comme auditives se déroulent selon des cycles. En effet, il semblerait que les rythmes du système auditif se couplent de façon naturelle avec le système moteur car les rythmes sonores engendrent automatiquement une activité motrice [7], autrement dit, une synchronisation sensori-motrice. D’ailleurs, des études ont souligné que des tâches de tapping (frappe des doigts) en synchronie avec une séquence sonore pulsée stimulent le contrôle moteur interne permettant la synchronisation entre les sons et le mouvement. Cette hypothèse est confirmée par différentes études qui soulignent que la perception auditive rythmée facilite les mouvements et inversement, et donc qu’il existe une relation privilégiée entre les systèmes auditif et moteur. Ainsi, en stimulant le cortex moteur, les rythmes sonores vont générer la réalisation de mouvements. Or, les mouvements actifs du corps sont aujourd’hui considérés comme centraux pour l’élaboration du schéma corporel. Par ailleurs, à travers le mouvement, l’individu prend conscience de sa posture, élément également constitutif du schéma corporel.

10 L’impact de rythmes sonores sur la qualité de la motricité dans la maladie de Parkinson (MP) a de nombreuses fois été démontré. Une observation ancienne du neurologue Oliver Sacks montre que les rythmes sonores peuvent constituer un puissant désinhibiteur ou activateur des mouvements. Il a ainsi mis en évidence que des rythmes sonores, pour les patients parkinsoniens ou post-encéphaliques léthargiques, soit des patients pour lesquels les mouvements étaient très difficiles à initier seuls ou bien présentant des accélérations motrices brusques, avaient permis de réguler et de fluidifier les mouvements, leur permettant même de réaliser des actes moteurs complexes tels que la danse. Diverses explications à ces observations ont été proposées et notamment l’implication du système dopaminergique. Une hypothèse alternative ou complémentaire s’intéresse à la fréquence bêta.

11 La fréquence bêta (13-30 Hz) est en lien avec la motricité, même si on ne sait pas encore bien départager son rôle : apprentissage ou exécution motrice [8]. En tout cas, la désynchronisation bêta est plutôt en lien avec une facilitation de l’initiation du mouvement alors qu’une onde bêta hautement synchronisée est plutôt considérée comme « anticinétique ». Dans tous les cas, au moment d’un mouvement, la désynchronisation bêta et de courte durée et se synchronise de nouveau en 1 seconde, entraînant une synchronisation de neurones moteurs que les auteurs qualifient de « au ralenti ». En effet, les mouvements rapides des doigts désynchronisent le rythme bêta, qui se resynchronise très vite après le mouvement. En somme, la désynchronisation bêta permet l’initiation d’un mouvement et le rebond bêta le maintien d’une posture. Dans la MP, la synchronisation des bandes bêta sous-corticales et corticales est « exagérée » et sous-tendrait les troubles de l’activité tonique et le ralentissement des mouvements. Plus précisément, plus la fréquence bêta est élevée moins l’amplitude du geste est importante. Une étude a montré qu’un son rythmé pouvait induire une désynchronisation des ondes bêta, ce qui serait lié à l’amélioration motrice par le son rythmique dans la MP. Fujioka et collaborateurs [9] ont tenté de tester cette hypothèse ainsi que le postulat selon lequel ces ondes pourraient être à l’origine de la communication fonctionnelle auditivo-motrice, ils ont pu ainsi observer la présence de rythmes bêta dans le cortex auditif dont la modulation était corrélée à la présence de rythmes bêta dans les zones motrices, même en l’absence de mouvements. Cette synchronisation neuronale à la fréquence bêta entre les cortex moteur et auditif illustre qu’il existe possiblement une facilitation auditivo-motrice. Par ailleurs, les auteurs ont montré que lorsqu’ils proposaient aux sujets une stimulation auditive, quelle que soit la régularité ou la vitesse de la séquence ou du stimulus, cela entraînait une diminution de la fréquence bêta et facilitait l’initiation du mouvement. Cette diminution bêta survenait en effet dans des zones motrices telles que le cortex sensorimoteur, les zones motrices supplémentaires, les ganglions de la base et le cervelet. Par ailleurs, si cette diminution de la fréquence bêta survenait juste après la présentation du stimulus auditif, un rebond bêta apparaissait avant la présentation du stimulus auditif suivant [9].

12 Ainsi, nous allons facilement et même inconsciemment ajuster nos mouvements à des rythmes que nous entendons et ce de façon presque universelle et dès le plus jeune âge. D’ailleurs, de plus en plus de travaux chez l’animal tendent à montrer l’existence « naturelle » dans le cerveau de beaucoup de mammifères de ces effets de synchronisation auditivo-motrice. Cela signifie que la perception du rythme sonore et le déclenchement des mouvements sont automatiques et donc peu coûteux pour chacun d’entre nous. Plus largement, l’utilisation de stimuli sonores peut représenter un avantage en clinique par rapport aux stimuli visuels puisque le cerveau (s’il n’y a pas de lésion cérébrale auditive ou d’atteinte du système auditif) ne peut s’empêcher de percevoir le son. D’autres études sur la motricité ont souligné des bénéfices moteurs suite à l’utilisation des rythmes sonores dans le cadre de l’AVC. Par exemple, elles ont montré que le fait d’accompagner l’entraînement à la marche de patients hémiparétiques par une stimulation auditive rythmique (pendant six semaines) avait un effet positif. En effet, une augmentation de la vélocité et de la longueur de foulée, un meilleur équilibre, une augmentation de la vitesse de marche, de la cadence et de la symétrie des mouvements ont été constatés. Ces effets ont perduré même après le retrait de la stimulation sonore rythmique. Ces mêmes effets ont été observés dans la maladie de Parkinson ou la sclérose en plaques [10].

13 La compréhension fine de ces mécanismes de synchronisation neuronale auditivo-moteur ouvre des perspectives assez nouvelles dans la réhabilitation des troubles cognitifs, au-delà des maladies impliquant un déficit du contrôle moteur, notamment par le fait, comme nous l’avons rappelé au début de cet article, que la perception du rythme musical engage les réseaux moteurs mais également le circuit de la récompense [2]. Une stimulation rythmique « musicale » par rapport à une stimulation rythmique sonore basique (tels que des sons purs cadencés) est ainsi particulièrement intéressante en clinique afin d’augmenter l’intérêt, la motivation et l’adhésion aux exercices proposés. Le fait que la séquence rythmique soit perceptivement riche (différences d’intensités, variété des timbres sonores, structures mélodiques…) augmente l’impact du couplage auditivo-moteur mais augmente aussi l’intensité des mécanismes de neuroplasticité avec la libération de dopamine ou d’ocytocine provoquée par l’agrément ressenti. Il semble que dans toutes les cultures humaines, malgré la diversité des productions musicales, le rythme musical représente un socle assez universel sur lequel s’appuie la synchronisation sociale, mais aussi la synchronisation neuronale.