Il y a dix ans, 29 personnes donnaient leur consentement à une expérience étrange : alors qu’elles subissaient une opération au cerveau pour soigner leur épilepsie, elles entendaient la chanson « Another Brick on the Wall » dans la salle d’opération. Partie 1′, de Pink Floyd. De plus, des électrodes seraient placées directement sur le cortex cérébral pour enregistrer ce qui se passait. L’idée était de « décoder » l’activité électrique des régions cérébrales accordées aux attributs de la musique (la partie avec laquelle nous entendons la hauteur, le rythme, l’harmonie et les paroles de la chanson) et de reconstruire ce que le patient écoutait. Dix ans plus tard, ils ont enfin réussi. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue ‘PLOS Biologie‘.
Pour la nouvelle étude, les auteurs ont réanalysé les enregistrements cérébraux obtenus en 2012 et 2013 à partir des 29 sujets de l’étude. Les travaux précédents avaient déjà réussi à créer un système capable de discerner les styles musicaux en lisant les ondes cérébrales. Mais l’équipe a voulu aller plus loin, reconstruire des phrases de la chanson et les rendre reconnaissables. Pour ce faire, ils ont utilisé un système d’intelligence artificielle avec lequel ils peuvent comprendre les accords de base et même la phrase mythique « Dans l’ensemble, ce n’était qu’une brique dans le mur ».
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En utilisant les données des 29 personnes, la phrase est entendue et la mélodie est parfaitement distinguable. Quelque chose de pire se fait entendre lorsque les données d’une seule personne sont utilisées, bien que le modèle musical typique soit reconnaissable.
Autres interfaces machine-cerveau
Il existe des interfaces machine-cerveau utilisées aujourd’hui pour aider les personnes qui ne peuvent pas parler à décoder les mots, mais les phrases produites ont une qualité robotique similaire à la sonorité de feu Stephen Hawking lors de l’utilisation d’un appareil générateur de parole. C’est quelque chose comme appuyer sur les touches avec l’esprit plutôt que les commandes voyageant directement de notre tête à la machine.
Ce n’est pas non plus la première fois que la parole est décodée et reconstruite. En 2012, cette même équipe a été la première à reconstituer les mots qu’une personne entend juste à partir d’enregistrements d’activité cérébrale. Plus récemment, d’autres chercheurs ont poussé les travaux beaucoup plus loin. Eddie Chang, neurochirurgien à l’Université de Californie à San Francisco, a enregistré des signaux de la zone motrice du cerveau associés aux mouvements de la mâchoire, des lèvres et de la langue pour reconstituer le discours voulu d’un patient paralysé, avec des mots affichés sur un écran depuis un ordinateur.
Ce travail, publié dans ‘Nature’ en 2021, a utilisé l’intelligence artificielle pour interpréter les enregistrements cérébraux d’un patient qui essayait de vocaliser une phrase basée sur un ensemble de 50 mots.
Mais la parole, soulignent les auteurs de cette nouvelle étude, est autre chose. Il a un ton et une musicalité qui nous aident souvent à mieux comprendre la communication. Et la musique inclut tous ces aspects. « C’est un résultat merveilleux », a déclaré Robert Knight, neurologue à l’UC Berkeley et professeur de psychologie à l’Institut Helen Wills pour les neurosciences, qui a mené l’étude avec Ludovic Bellier, alors boursier postdoctoral.
Bellier a souligné que l’étude, qui a utilisé l’intelligence artificielle pour décoder l’activité cérébrale puis encoder une lecture, a non seulement créé une boîte noire pour synthétiser la parole, mais a également été en mesure d’identifier de nouvelles zones cérébrales impliquées dans la détection du rythme. De plus, les chercheurs ont également confirmé que le côté droit du cerveau est plus sensible à la musique que le côté gauche.
Dans un futur
Parce qu’avec de meilleures techniques d’enregistrement cérébral, il sera peut-être un jour possible de faire de tels enregistrements sans ouvrir le cerveau, peut-être en utilisant des électrodes sensibles fixées au cuir chevelu. Actuellement, les EEG de surface peuvent mesurer l’activité cérébrale pour détecter une lettre individuelle dans un flux de lettres. « Cependant, il faut au moins 20 secondes pour identifier une seule lettre, ce qui rend la communication longue et difficile », note Knight.
«L’une des choses pour moi dans la musique, c’est qu’elle a un contenu prosodique et émotionnel. Au fur et à mesure que tout ce domaine des interfaces cerveau-machine progresse, cela vous donne un moyen d’ajouter de la musicalité aux futurs implants cérébraux pour les personnes qui en ont besoin. Il vous donne la capacité de décoder non seulement le contenu linguistique, mais une partie du contenu prosodique de la parole, une partie de l’affect. Je pense que c’est ce que nous avons vraiment commencé à comprendre maintenant », conclut Knight.
