Musique : le cerveau aime anticiper
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Musique : le cerveau aime anticiper
Dans le métro, en travaillant ou en cuisinant, la musique accompagne notre quotidien. Pop, rap [7], classique, jazz, rock, électro, metal, techno… Les styles diffèrent, mais tous se manifestent via deux phénomènes : un rythme et une mélodie.
Or derrière le plaisir d’écouter une chanson se cache en fait une étonnante capacité du cerveau, celle de prédire ce qu’il va entendre ensuite. Grâce aux rythmes et aux répétitions, notre système auditif anticipe en permanence la suite de la musique. Un mécanisme qui jouerait un rôle central dans le plaisir musical.
Le voyage du son
Le son est, à l’origine, une variation de la pression de l’air. Une fois que nous avons appuyé sur la touche « Play », le son traverse l’air jusqu’à nos oreilles puis franchit toute une série de structures avant de pouvoir être interprété par le cerveau [8]. Il traverse le conduit auditif de l’oreille pour arriver au tympan puis aux osselets, qui amplifient les vibrations. Celles-ci finissent leur chemin à la cochlée [9], organe en forme de coquille d’escargot, d’où elles sont transmises à la membrane basilaire. Le mouvement mécanique des cils présents sur cette membrane est alors transformé en un signal électrique, qui est acheminé jusqu’au cerveau, via le nerf auditif.
« Ce système est remarquable par sa rapidité. La variation de pression de l’air est traduite dans le nerf auditif en moins de 2 millisecondes », souligne Boris Gourévitch, directeur de recherche à l’Institut de l’audition1, au sein de l’équipe Plasticité des circuits auditifs centraux.
La musique (dé)codée par le cerveau
La perception des mélodies et des rythmes est très bien organisée dans le cerveau. Une première décomposition des sons se produit dès la traversée de la cochlée. Selon leur fréquence, les sons graves activent une zone de la cochlée, tandis que les sons aigus en activent une autre. Cette organisation, dite « tonotopique », se maintient jusqu’au cortex auditif.
Le rythme d’une musique est également codé de manière directe dans le nerf auditif. « Toutes les variations fréquentielles et temporelles sont reproduites dans le nerf auditif, un peu comme un spectrogramme », explique Boris Gourévitch.
Les informations musicales sont ainsi codées de manière individuelle par un neurone, ou au sein d’un groupe de neurones. Ceux-ci peuvent, par exemple, coder les harmoniques qui composent un son afin de faire émerger son timbre spécifique. « Quand un violon [14] et un piano [15] jouent la même note, ils se distinguent par leur timbre. Dans le piano, certaines harmoniques seront plus fortes que celles du violon, et d’autres moins fortes » précise Boris Gourévitch.
Prédire la prochaine mesure…
Pour le cerveau, les rythmes et les structures musicales répétitives occupent une place particulière. « Dès que quelque chose se répète, des mécanismes de réorganisation et de plasticité cérébrale se mettent en place et deviennent extrêmement puissants pour le cerveau auditif », souligne Daniel Pressnitzer, directeur de recherche CNRS au Laboratoire des systèmes perceptifs2.
Cette plasticité cérébrale repose en partie sur le cortex auditif. En présence d’un rythme, le cerveau va utiliser ceux déjà mémorisés pour anticiper le contenu de la prochaine mesure. Ainsi, il stabilise et donne du sens à son environnement sonore. De tels mécanismes d’anticipation sont cruciaux pour l’audition en général. La sensation musicale émerge de cette faculté.
… mais se laisser surprendre
Lorsque la prédiction s’avère correcte, le cortex auditif entre dans une sorte de résonance qui active les zones cérébrales associées au plaisir et à la récompense. En fait, le plaisir d’écouter de la musique s’appuie sur un subtil équilibre entre prévisibilité et surprise.
« Le plaisir musical optimal semble survenir lorsque le cerveau parvient à prédire l’évolution d’un morceau, tout en étant légèrement surpris. Ce sont ces petites surprises qui pourraient générer la sensation de plaisir », détaille Daniel Pressnitzer.
Le cerveau au rythme de l’électro
Certains styles musicaux exploitent à l’extrême ces mécanismes de prédiction et de surprise. C’est notamment le cas des musiques électroniques, dont les structures répétitives offrent un terrain de jeu privilégié pour le cerveau. Les compositeurs s’amusent à engager l’auditeur en répétant des mots ou des sons abstraits, tout en modulant leurs rythmes.
« Dans le morceau Dominas3, de Carl Craig, un des pionniers de la musique techno, le mot “Dominas” se répète. Au fur et à mesure de la chanson, cette répétition transforme ce simple mot en musique », décrypte Daniel Pressnitzer. Ceci rappelle fortement une illusion auditive actuellement étudiée dans son équipe et appelée « speech to song »4.
Les musiques électroniques exploitent également les mécanismes de prédiction du cerveau grâce au phénomène du « drop » : la musique monte progressivement, crée une attente, puis s’interrompt brièvement avant que le rythme reprenne.
Une émotion partagée
La prédiction est aussi impliquée dans une facette sociale de l’écoute musicale. Que ce soit dans un concert, en festival ou à la Fête de la musique, une foule qui écoute la même musique partage les mêmes repères rythmiques et en grande partie les mêmes attentes musicales. Cette expérience commune favorise la synchronisation des mouvements et des émotions, créant un fort sentiment de cohésion au sein du groupe. On parle alors de « transe »… mais c’est une autre histoire.
De la première vibration captée par l’oreille jusqu’aux émotions partagées lors d’un concert, derrière chaque rythme se cache ainsi un cerveau en perpétuelle activité, occupé à prédire la note suivante.
Consultez aussi
La science en musique [18] (dossier)
- 1. IdA, unité CNRS/Inserm/Institut Pasteur.
- 2. LSP, unité CNRS/ENS-PSL.
- 3. https://www.youtube.com/watch?v=aHg0s6DtH74 [19]
- 4. https://deutsch.ucsd.edu/psychology/pages.php?i=212 [20]
Voir aussi
