Etudes Comparatives du Traitement Cérébral de la Voix chez les Primates – PRIMAVOICE

Ce projet a pour but d’investiguer les mécanismes neuronaux du traitement de l’information vocale par le cerveau du primate, en utilisant une approche comparative. La découverte récente d’ « aires de la voix » dans les cerveaux de l’humain et du macaque ouvre une excitante avenue de recherche sur les mécanismes cérébraux de la cognition auditive de haut-niveau chez le primate. Nous allons dans ce projet préciser la position anatomique des patchs vocaux dans les deux espèces et étudier leurs propriétés fonctionnelles dans le codage d’un type d’information pertinent pour les deux espèces : la perception de l’identité du locuteur et son invariance.

Nous utiliserons l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle chez des sujets humains et des sujets macaques pour mesurer leur activité cérébrale au moyen du même scanner et du même protocole de stimulation auditive comprenant des vocalisations des deux espèces. Nous allons ensuite localiser les patchs vocaux au moyen d’analyses statistiques multivariées, afin de comparer leur localisation relative à des indices anatomiques et de possibles homologies à travers les espèces. Nous mesurerons ensuite leurs propriétés de réponse au moyen d’un jeu de stimuli incluant une manipulation systématique de l’identité du locuteur afin d’étudier les représentations de l’identité et leur invariance.

Nous implanterons ensuite, dans les aires de la voix localisées par IRMf chez les sujets macaques, des matrices multi-électrodes de haute densité pour enregistrer les signaux électro-physiologiques en parallèle dans plusieurs aires de la voix, afin d’étudier la dynamique précise de l’activité de simples neurones et de populations dans et entre les différentes aires. Nous saisirons cette opportunité unique d’enregistrer simultanément dans plusieurs aires de la voix pendant le traitement de l’information vocale, ce qui n’a encore jamais été fait, afin de caractériser le transfert d’information et les interactions causales entre les différents patchs.

Le projet est coordonné par l’investigateur principal Pascal BELIN, Professeur de Neurosciences à Aix-Marseille Université (AMU), qui a acquis une expertise de rang international dans l’étude de la cognition auditive et vocale humaines étudiées par imagerie cérébrale. Le projet se déroulera dans les locaux de l’Institut des Neurosciences de La Timone (INT), UMR 7289 CNRS & AMU. Le projet repose sur l’excellente expertise complémentaire de Thomas BROCHIER avec l’entrainement des macaques, les enregistrements électro-physiologiques au moyen de matrices haute densité, et leur analyse dans le contexte de tâches cognitives de haut niveau. Le projet s’appuie également sur l’expertise de plusieurs collègues et sur l’accès aux plates-formes techniques de haute qualité de l’INT pour le scanning IRM et l’hébergement et entrainement des macaques.

Ce projet aura un impact scientifique direct à court terme en produisant des données nouvelles et de haute qualité sur le codage neural de l’information vocale dans le cerveau de primates humains et non humains. Les résultats vont ouvrir une fenêtre unique sur l’évolution du cerveau humain et produire des informations cruciales sur la dynamique spatio-temporelle du codage de l’information vocale qui va probablement avancer considérablement notre compréhension dans ce domaine scientifique. Au-delà de la science, à plus long-terme cette recherche peut potentiellement conduire à des améliorations dans le diagnostic et le traitement de troubles de la communication tels que ceux trouvés dans l’autisme ou associés au vieillissement normal, et contribuer au développement de meilleurs algorithmes pour les aides auditives et les implants cochléaires et à des machines qui écoutent plus intelligemment – affectant potentiellement la vie de millions de personnes. Ce projet est bien adapté à l’Axe 7 “Exploration du système nerveux dans son fonctionnement normal et pathologique” du Défi 4.