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Du crescendo triomphant de cuivres aux sonorités mélancoliques d’un violoncelle, la musique crée une ambiance.
Nous savons que la musique active les mêmes voies cérébrales que la nourriture ou le sexe, mais les recherches ont essentiellement porté sur l’observation de son impact, et non sur l’expérimentation.
«Les expériences consistaient à diffuser de la musique joyeuse et à enregistrer le déclenchement des émotions joyeuses», explique Jean-Julien Aucouturier, neuroscientifique au Centre national français de la recherche scientifique et coordinateur du projet CREAM. «Nous ignorons ses mécanismes sous-jacents, notamment si elle évoque des souvenirs ou modifie la physiologie.»
Tout comme les chercheurs en médicaments étudient comment les molécules actives ciblent les voies physiologiques, Jean-Julien Aucouturier a utilisé des techniques de traitement audio pour modifier le registre émotionnel des sons, puis a testé leur impact sur les émotions.
Il déclare: «Bien que nos résultats et nos techniques répondent à de nombreuses questions sur la cognition vocale et musicale ou la linguistique, je suis enthousiaste quant aux applications cliniques potentielles que nous explorons.»
Un sourire pour un sourire
CREAM a fait appel à des méthodes de technologie vocale et musicale et à plus de 600 participants de France, du Japon, de Suède et du Royaume-Uni.
«J’ai été stupéfait par les jouets de transformation sonore proposés à mes collègues musiciens informaticiens», remarque Jean-Julien Aucouturier. «Simuler le son d’instruments en mouvement ou mélanger des rugissements d’animaux avec des instruments à cordes étaient des expériences neuroscientifiques en attente!»
Malgré un consensus neuroscientifique sur la définition et la catégorisation des émotions, CREAM a expliqué comment elles étaient dénotées par des «signatures» sonores subtiles.
Les chercheurs ont déposé un brevet pour leur logiciel SMILE. Cet outil simule acoustiquement le changement de timbre de la voix d’un orateur lorsqu’il sourit.
«La simulation sonore du sourire a permis de créer un algorithme pouvant être appliqué en temps réel à une voix pour la rendre plus joyeuse», explique Jean-Julien Aucouturier. Des modifications similaires peuvent la rendre plus fiable ou autoritaire.
Leur impact a été mesuré avec des électrodes placées sur le cuir chevelu, la poitrine et le visage pour enregistrer les changements cérébraux, cardiaques et musculaires faciaux.
«En entendant des voix manipulées par notre algorithme SMILE, les auditeurs ont déclaré que l’orateur était plus amical et ont commencé à sourire», remarque Jean-Julien Aucouturier.
Une entreprise dérivée, AltaVoce, commercialise le logiciel SMILE pour améliorer les communications, notamment téléphoniques, avec les clients.
Techniques transférables à la musique
Les instruments de musique peuvent être aussi expressifs sur le plan émotionnel que la voix, toutefois, la plupart des expériences menées n’ont modifié que des paramètres de base, comme le tempo et le volume.
En appliquant des signatures sonores de sourire, de tremblement vocal et de «rudesse» vocale à des échantillons de musique, les participants ont ressenti des émotions similaires à celles menées avec des échantillons de voix.
Tel était le cas avec de la musique purement instrumentale, ce qui a donné des résultats intéressants. «Nous avons constaté que le fait d’aimer la musique death metal nécessitait plus d’énergie cérébrale que de ne pas l’aimer, car les fans doivent surmonter l’association cérébrale entre les sons gutturaux des guitares et la peur», explique Jean-Julien Aucouturier.
Ces techniques de transformation du son soulèvent des questions éthiques, comme les contrefaçons produites par les criminels et les mauvais acteurs.
Bien qu’il participe aux discussions sur la maîtrise de ces risques, Jean-Julien Aucouturier précise que les essais cliniques soulignent les possibilités offertes.
Les outils gratuits en source libre du projet ont différentes applications dans plusieurs hôpitaux français.
DAVID sert à transformer la voix en temps réel et à modifier l’émotion d’un discours enregistré. ANGUS simule des indices d’excitation et de rudesse sur des signaux vocaux arbitraires. CLEESE est une boîte à outils Python effectuant des transformations aléatoires ou déterministes de hauteur, d’échelle de temps, de filtrage et de gain sur un son donné.
Les applications comprennent le diagnostic des problèmes d’élocution (aphasie) chez les personnes ayant subi un AVC, les tests de conscience de patients dans le coma, l’exploration de la cognition sociale (notamment la capacité d’imiter les émotions «entendues») chez les aveugles congénitaux et l’identification des marqueurs d’anxiété vocale avant une anesthésie.
D’autres travaux sont menés dans le triage en médecine d’urgence, les troubles du spectre autistique, le stress post-traumatique, et l’évaluation de l’impact de la chirurgie des gliomes cérébraux.
«Nous développons des techniques pour contrôler et mesurer les propriétés émotionnelles du cerveau sain grâce aux sons pour diagnostiquer des troubles neurologiques et psychiatriques», ajoute Jean-Julien Aucouturier.
Aujourd’hui basé à l’institut de recherche mixte FEMTO-ST en France, Jean-Julien Aucouturier explore de nouveaux domaines. Dans le cadre du projet Lullabyte financé par l’UE, il collabore avec 10 laboratoires européens pour étudier la manière dont le cerveau traite les sons pendant le sommeil.
«Nous pourrions développer des applications pour améliorer le sommeil, la mémoire et le souvenir des rêves, ou même pour modifier leur contenu», conclut Jean-Julien Aucouturier.
Une liste de lecture pour programmer vos rêves? Voilà qui fait rêver.