Que représentent les tons musicaux et de quoi sont-ils composés?
Notre expérience des « tons » musicaux est liée à la fréquence de répétition des ondes sonores qui atteint nos oreilles. Par exemple, lorsqu’on appuie sur les touches d’un piano en allant de la gauche vers la droite, la fréquence de répétition des ondes sonores qui sont produites augmente de façon linéaire (Figure A)
Par conséquent, nous percevons des tons qui semblent de plus en plus hauts à mesure que nous avançons sur le piano. Pourtant les notes musicales qui sont issues via ce processus reviennent de façon cyclique à l’intérieur de chaque octave. Curieusement, les notes qui portent le même nom (C correspond à “DO” en français, G correspond à « SOL ») sont caractérisées par différentes fréquences dépendant de leur octave mais malgré cela, elles sont perçues de façon très similaire. Ce phénomène est appelé “ l’équivalence d’octave” et il est utilisé par toutes les échelles musicales qui existent ou qui ont existé dans le passé.
En prenant en compte toutes ces considérations, les psychologues décrivent le ton musical comme composé de 2 dimensions (Figure B) : une première linéaire (hauteur) et l’autre cyclique (« chroma » ou la qualité ou la couleur du son). En ce qui concerne cette dernière, il existe une controverse depuis plus de 2 siècles. Selon certains auteurs, chroma correspond à un attribut basique perceptuel du son provenant de contraintes biologiques. Selon d’autres auteurs, nous apprendrions à reconnaître les mêmes notes à travers les octaves grâce à l’éducation musicale. En d’autres termes, « chroma » est considérée par ces derniers auteurs comme une composante de haut niveau secondaire à l’exposition à la musique occidentale, exigeant de l’attention et de l’apprentissage dans le but d’être traité.
Des capacités à distinguer les tons musicaux à 3 mois et endormis!
Afin de résoudre ce débat, nous avons exposé des bébés de 3 mois à des séquences de sons d’orchestre répétés couvrant 4 “hauteurs” et 2 “chromas” (cf Figure A). Alors que les bébés étaient pour la plupart du temps endormis, nous avons collecté leurs réponses cérébrales avec de l’électroencéphalographie à haute densité et nous avons analysé les données avec des techniques d’intelligence artificielle (“machine learning”). Nous avons constaté que les nourrissons traitaient les tons musicaux le long de deux dimensions : hauteur et chroma. Plus spécifiquement, nous avons observé que la fréquence particulière des notes (hauteur) pouvait être reconstruite juste après le début des sons (Figure C).
Le “chroma” ou la couleur du son, un aspect fondamental du son
Après environ 600ms, le cerveau du nourrisson retire l’information relative à la hauteur et traite la représentation du “chroma ” (qui est donc l’identité de la note indépendamment de la fréquence de répétition du son (donc de l’octave)). Par ailleurs, nous avons dé couvert que les bébés continuaient de représenter le chroma (mais pas la hauteur) à travers les séquences auditives et même lorsque les sons avaient stoppé.
En conclusion, nous avons démontré que la hauteur et le chroma constituaient des principes d’organisation fondamentaux de la perception auditive observables dès les premiers mois.
Afin de contribuer au débat mentionné plus haut, le fait que le chroma soit traité par des cerveaux pré-verbaux durant le sommeil suggère que cet attribut constitue un aspect fondamental du son plutôt qu’une composante de haut niveau (et donc exigeante sur le plan cognitif) lié à la culture. Pour aller plus loin, nous proposons que les deux dimensions sont traitées à des temps différents, ceci étant dû à leur fonction différente : alors que la hauteur fournit de l’information sur la source du son (violon VS violoncelle), le chroma fait passer le message (e.g. il définit la mélodie) et pour cette raison a besoin d’être traqué dans le temps de façon continue.
Résumé initial anglais de Giulia GENNARI.
