Pratique musicale et plasticité cérébrale : l`expertise musicale

Article de synthèse
Rev Neuropsychol
2012 ; 4 (2) : 131-7
Pratique musicale et plasticité
cérébrale : l’expertise musicale
permet-elle de se préserver
du vieillissement neurocognitif ?
Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 25/05/2017.
Musical practice and cerebral
plasticity: Can musical expertise
prevent from cognitive aging?
Baptiste Fauvel1,2,3,4 ,
Mathilde Groussard1,2,3,4 ,
Béatrice Desgranges1,2,3,4 ,
Hervé Platel1,2,3,4
1
INSERM, U1077,
Caen, France
2
Université de Caen Basse-Normandie,
UMR-S1077,
Caen, France
3
Ecole Pratique des Hautes Etudes,
UMR-S1077,
Caen, France
4
CHU de Caen, U1077,
Caen, France
<[email protected]>
Pour citer cet article : Fauvel B, Groussard
M, Desgranges B, Platel H. Pratique musicale
et plasticité cérébrale : l’expertise musicale
permet-elle de se préserver du vieillissement
neurocognitif ? Rev Neuropsychol 2012 ;
4 (2) : 131-7 doi:10.1684/nrp.2012.0211
L’intelligence d’un organisme s’exprime notamment par sa
faculté à comprendre son environnement et à s’adapter à
ses demandes. Afin de remplir ces fonctions, notre cerveau possède de grandes possibilités
en termes de plasticité, qui permettent aux aires responsables de nos comportements réguliers
de modifier leur anatomie pour être plus efficaces. Au cours du développement et du vieillissement, la qualité des opérations mentales dépend ainsi de l’interaction entre la maturation
physiologique de cet organe et les expériences de l’individu. Dans cette revue, nous recensons les travaux s’intéressant aux modulations cérébrales anatomiques et fonctionnelles liées
à l’acquisition de l’expertise musicale, et leurs impacts sur les processus sensorimoteurs et la
cognition. Nous étudions ensuite en quoi certains de ces remaniements pourraient faire de la
pratique musicale une activité particulièrement appropriée pour limiter l’atrophie corticale
et le déclin cognitif lié à l’âge.
Résumé
Mots clés : Plasticité cérébrale · vieillissement · réserve cognitive · pratique musicale
Abstract
The intelligence of an organism expresses itself, in particular, by its ability to understand the environment and cope
with its requests. This function is subserved by the high plastic properties of the brain
where the anatomy of areas responsible for our regular behaviour is shaped to become
more efficient. During development and aging, the quality of our mental processes also
depends on the interaction between physiological maturation and our own experience.
In this review, studies about musical expertise related to anatomical and functional brain
changes and their impact on cognitive processes are reported. We discuss the possibility that regular musical practice could be an appropriate activity to reduce age-related
cortical atrophy and cognitive decline.
doi: 10.1684/nrp.2012.0211
Key words: cerebral plasticity · aging · cognitive reserve · musical practice
A
vec l’augmentation de l’espérance de vie des
populations des pays industrialisés, l’étude du
vieillissement cérébral et cognitif est devenue un
thème central de la neuropsychologie cognitive. Parmi
d’autres facteurs, l’engagement dans un style de vie actif
au cours de l’avancée en âge semble contribuer au maintien du fonctionnement cognitif, et donc de l’autonomie
des personnes âgées. En effet, la plasticité cérébrale semble
toujours à l’œuvre en fin de vie, et la sollicitation régulière des fonctions intellectuelles pourrait donc préserver
de l’atrophie liée à l’âge les aires cérébrales qui les
sous-tendent.
Depuis la théorie de Donald Hebb (1942) sur la manière
dont un apprentissage ou une expérience s’inscrit dans le
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cerveau d’un organisme, des études chez l’animal et en
imagerie cérébrale ont permis de montrer que la plasticité
cérébrale s’exprime à plusieurs niveaux du fonctionnement
du système nerveux et de manières très diverses. La morphologie corticale peut être modifiée par une augmentation
de la taille du corps et du noyau cellulaire des neurones et
des cellules gliales, ou par un accroissement de la densité des dendrites et des astrocytes. Une augmentation de
la concentration des facteurs neurotrophiques1 et de la
vascularisation a également pu être relevée [1]. C’est également Donald Hebb qui a remarqué que cette perméabilité
du cerveau à l’environnement a de larges répercussions
comportementales. En rapportant des rats du laboratoire à
ses enfants, il s’est rendu compte que ces animaux réussissaient ensuite mieux les tests comportementaux que ceux
restés dans leur cage. En 1958, Cooper et Zubeck [2] ont
confirmé ce constat de manière plus rigoureuse en montrant que même si on sélectionne des lignées de rongeurs
en fonction de leurs performances cognitives sur plusieurs
générations, les caractéristiques d’enrichissement environnemental restent plus pertinentes que le bagage génétique
pour prédire leur réussite aux tests cognitifs. Des travaux
sur ce thème ont aussi pu être réalisés chez l’humain,
notamment avec l’étude de jumeaux monozygotes adoptés
de Plomin et al. [3], censée déterminer les parts relatives de l’inné et de l’acquis dans le développement de
l’intelligence. Dans ce travail, qui porte sur un très grand
nombre de paires de jumeaux, élevés ensemble ou non,
le partage de l’environnement exerce une forte action sur
les tests de réussite scolaire (60 %), alors que l’influence
héréditaire est beaucoup plus modeste, surtout lorsque les
évaluations ont trait au domaine mnésique. Ces résultats
nuanceront le rôle déterminant que les scientifiques accordaient au génotype dans le développement des fonctions
mentales d’un organisme : aujourd’hui, même les grands
défenseurs de la génétique comportementale affirment que
« la transmission des aptitudes cognitives générales ne
semble pas suivre les règles mendéliennes simples » [3].
Parce qu’elle nécessite un entraînement ininterrompu,
qui débute le plus souvent durant l’enfance, et qu’elle
concerne uniquement une partie de la population générale, l’expertise musicale se prête particulièrement bien à
l’étude expérimentale de la plasticité cérébrale et des transferts cognitifs que la pratique régulière d’une activité peut
engendrer. Des travaux comportementaux et des études de
neuro-imagerie ont ainsi pu révéler que les bénéfices tirés
de cette activité ne se limitent pas au domaine sensorimoteur, mais concernent également des régions cérébrales
et des opérations mentales plus élaborées et moins exclusives. Nous pensons que cette dernière qualité pourrait faire
de l’entraînement musical une activité de loisir particulièrement appropriée pour se prémunir d’un déclin cognitif
handicapant au cours du vieillissement.
1 Famille de protéines responsables de la croissance et de la survie
des neurones en développement et de l’entretien des neurones matures.
132
Effets cognitifs et neuronaux
de la pratique musicale
Jouer d’un instrument de musique implique les aptitudes
auditives et motrices. Quand ces dernières sont améliorées par la pratique, on parle de transferts étroits. Mais
l’apprentissage musical est aussi une activité cognitive
complexe qui peut faire progresser des sphères de la cognition qui ne lui semblent pas directement reliées, on parle
alors de transferts lointains [4].
Transferts étroits
Cortex somesthésique et moteur
Apprendre la musique demande souvent d’améliorer la
dextérité de la main non dominante. Au niveau neuronal,
cela mène à des modifications structurales et fonctionnelles des aires somesthésiques et motrices primaires
de l’hémisphère controlatéral [4]. Ces particularités des
joueurs de musique semblent bien être la conséquence
de la pratique régulière de l’instrument, plutôt que de
prédispositions génétiques, car des phénomènes de plasticité cérébrale apparaissent au niveau du gyrus précentral
droit d’enfants non-musiciens après seulement quinze mois
d’entraînement musical, et leur ampleur est corrélée avec
les progrès réalisés dans des tâches de tapping. Le volume
du cervelet semble également plus important chez les musiciens en raison de l’entraînement des fonctions motrices
bimanuelles et de la coordination des mouvements, mais
peut-être aussi plus largement des processus cognitifs soustendus par cette structure cérébrale.
L’imagerie par tenseur de diffusion (DTI) a permis de
révéler des phénomènes de plasticité cérébrale induite par
l’entraînement musical au niveau des fibres de substance
blanche nécessaires à la motricité [4]. Ainsi, chez des
adultes musiciens depuis l’âge de 12 ans, la taille du faisceau pyramidal de la voie corticospinale est augmentée,
comparée à des non-musiciens, et une modification du
corps calleux peut être mesurée chez des enfants après
quinze mois d’entraînement musical, traduisant un taux de
fibres plus important, lié encore une fois à la demande régulière d’indépendance et de coordination des deux mains.
Le cortex auditif
Apprendre la musique nécessite d’acquérir une expertise dans le traitement et la discrimination des fréquences
auditives, d’où des modifications anatomiques du gyrus de
Heschl, qui contient l’aire auditive primaire, et du planum
temporale, qui correspond au cortex auditif associatif [4].
Fonctionnellement, on a enregistré une plus grande
amplitude des réponses électrophysiologiques précoces
chez des musiciens que chez des non-musiciens, suite à
l’écoute de sons sinusoïdaux, d’une note de piano plutôt
qu’un son pur, ou à l’introduction d’un changement de stimulus musical au sein d’une séquence identique, comme
un accord impur parmi des accords parfaits, ou un nouveau
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contour mélodique. Ces constats sont intéressants car ils
mettent en lumière des réorganisations du fonctionnement
cérébral à un niveau préattentif. En effet, ils concernent
des composantes dont les latences d’apparition sont faibles
(entre 19 et 100 ms après le stimulus), et que l’on observe
également quand l’attention du sujet est détournée.
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Le couplage auditivomoteur
La fonction d’un instrument de musique est de transformer une séquence motrice en un événement acoustique
précis ; en jouer implique donc d’intégrer des informations auditives et motrices invariablement associées. Des
enregistrements en magnétoencéphalographie (MEG) [5] et
en IRM fonctionnelle [6] ont montré des activations de
l’aire motrice primaire de musiciens absolument immobiles, pendant l’écoute d’un morceau de musique qu’ils
savent jouer. Inversement, quand ils pianotent sur un clavier
muet, les aires temporales dédiées à l’audition s’activent.
Dans ces études, aucune consigne particulière n’est donnée, mais si l’attention du musicien est orientée vers la
modalité absente, des réponses additionnelles sont enregistrées dans le cortex prémoteur, le noyau lentiforme et
le gyrus frontal inférieur. Ce couplage auditivomoteur est
bien le fruit de la pratique régulière d’un instrument de
musique, car Bangert et Altenmüller [7] ont montré que
les coactivations n’apparaissent pas chez des sujets que
l’on entraîne à la pratique du piano sur un clavier dont
l’association touche-note est hasardeuse et change à chaque
session. En revanche, avec un clavier classique et invariable,
le couplage s’accentue au fil des leçons et une activité
additionnelle se développe dans la partie ventrolatérale et
supraorbitale du lobe frontal antérieur droit. Les auteurs
suggèrent que cette région pourrait fournir une interface
auditivomotrice de la représentation mentale du clavier.
Pour déterminer si cette collaboration des aires motrices
et auditives est préattentive ou basée sur une stratégie consciente, une méthodologie particulière a été utilisée par
Bangert et al. [8]. Après avoir associé une note auditive à
un jet d’air sur la rétine pour conditionner une réponse de
fermeture des yeux, ils observent que chez les musiciens,
la réponse conditionnée se transpose au domaine moteur
– c’est-à-dire qu’elle est également provoquée par l’action
de presser la touche associée à la note sur un clavier muet.
Jouer d’un instrument de musique se traduit donc par
un renforcement des connexions entre les aires motrices
et auditives, qui permet à un simple stimulus auditif de
coactiver une représentation motrice (et inversement). Deux
réseaux cérébraux, principalement latéralisés à gauche,
semblent participer à ce couplage fonctionnel. L’un s’étend
du cortex temporal vers le cortex frontal, et comprend l’aire
de Broca ; l’autre va du cortex pariétal jusqu’au cortex
temporal, et inclut l’aire de Wernicke. Ces constats ont
été appuyés par des études utilisant l’IRM par tenseur de
diffusion (DTI), qui ont révélé des différences entre musiciens et non-musiciens au niveau du faisceau arqué [9], des
fibres d’association qui relient notamment l’aire de Broca à
l’aire de Wernicke. Selon les auteurs, les régions du cortex
classiquement associées au langage parlé semblent donc
en fait impliquées dans des processus sensorimoteurs beaucoup plus généraux, comme la pratique musicale.
Couplage visuoauditif et visuomoteur
La musique est dotée d’une notation visuelle qui lui permet d’être lue ou écrite. Schön et Besson [10] ont étudié la
relation entre cette musique écrite et sa représentation mentale auditive. En contrastant des conditions où la fin d’une
mélodie correspond, ou non, à la partition écrite, et en se
basant sur des indices électrophysiologiques et comportementaux, ces auteurs ont pu observer que le cerveau
des musiciens lecteurs est capable d’anticiper un événement atonal (une fausse note) à partir des notes écrites.
Donc, pour un musicien, le fait de lire une partition de
musique renvoie clairement à la représentation d’un événement auditif que le cerveau anticipe.
Un couplage visuomoteur semble également à l’œuvre,
puisqu’il a été montré que des pianistes qui s’imaginent
jouer un morceau à partir d’une partition vont présenter
quasiment le même pattern d’activité au sein des aires
motrices secondaires et associatives que s’ils jouaient réellement. Le niveau de l’activation cérébrale est tout de même
moins important qu’au cours d’une performance réelle, et
ne concerne pas le cortex moteur primaire [4].
Les transferts lointains
Les habiletés langagières
Il existe un ancien débat quant à l’indépendance ou au
partage des substrats cérébraux du langage et de la musique.
Beaucoup de travaux se sont donc intéressés à un impact
éventuel de la pratique musicale sur les fonctions langagières. Des études comportementales ont montré des différences dans le sous-test « vocabulaire » du WISC-III et dans
les capacités de lecture, en faveur d’enfants qui bénéficient
de leçons de musique. Fonctionnellement, Koelsch et al.
[11] ont montré des composantes électrophysiologiques
similaires, en latence et en polarité, chez des adultes nonmusiciens soumis à une violation de syntaxe verbale ou
musicale. Le générateur de ces ondes se retrouve dans la
même région cérébrale, le gyrus frontal inférieur. Dans une
autre étude de Jentschke et Koelsch [12], des enfants exposés à une incongruité syntaxique verbale manifestent une
réponse électrophysiologique entre 10 et 11 ans lorsqu’ils
pratiquent un instrument de musique, mais seulement à
partir de 13 ans lorsque ce n’est pas le cas. Ces résultats
vont dans le même sens qu’un travail de Marin [13], où
des enfants qui ont suivi des leçons de musique réussissent
significativement mieux des tests de langage, et particulièrement de formation de règles morphologiques. Ainsi,
pratiquer la musique semble pouvoir améliorer et catalyser le développement des habiletés langagières durant
l’enfance, car des mécanismes d’apprentissage similaires
sont à l’œuvre.
Les résultats d’une étude de Dick et al. [14] ont montré que des aires cérébrales classiquement dédiées au
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traitement du langage répondent également à la musique
chez, et seulement chez des sujets adultes musiciens. Il
s’agit du planum temporale gauche, du sulcus temporal
supérieur bilatéral et du gyrus temporal antérieur supérieur gauche. Ces régions sont en fait spécialisées dans
toutes formes d’expertise auditivomotrice, et elles représentent donc certainement une part des soubassements
anatomiques qui expliquent le transfert cognitif entre pratique musicale et habiletés langagières diverses.
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Les habiletés visuospatiales
L’idée que les aptitudes perceptives visuelles très
basiques soient potentialisées par la pratique d’un instrument de musique a été objectivée sur le plan
comportemental avec des tâches de comparaison de
colonnes de lettres et de chiffres, ou de détection d’un élément dans une figure complexe. De même, dans une tâche
de bissection de lignes, les musiciens s’éloignent moins du
centre réel que les sujets qui n’exercent pas d’activité musicale. Les auteurs suggèrent qu’une meilleure représentation
du champ visuel, liée au fait de lire les partitions, pourrait
expliquer ces résultats. Perceptivement toujours, durant un
paradigme en électrophysiologie (EEG) et tachistoscopie en
champ visuel divisé, Patston et al. [15] ont mesuré la latence
des composantes du lobe occipital après présentation d’un
stimulus visuel. Ils montrent une réduction de l’asymétrie
et du temps de transfert interhémisphérique chez les sujets
qui pratiquent la musique.
D’un point de vue plus cognitif, il a été montré qu’après
quatre mois seuls des enfants que l’on a assignés à des cours
de musique améliorent leurs performances dans des tâches
de reproduction d’objets familiers ou de structures abstraites
à partir de formes géométriques. Selon certains auteurs,
il existe une relation entre musique et cognition spatiale
car les réseaux neuronaux recrutés pour ces deux habiletés
se recouvrent. L’aire de Broca, au niveau du gyrus frontal inférieur, pourrait être l’une des régions communes. En
effet, quand on l’observe en IRM anatomique, les résultats
indiquent que sa densité de substance grise est positivement corrélée avec les résultats comportementaux à des
tests visuospatiaux. Avec des sujets âgés de 26 à 66 ans, il
existe une corrélation négative entre l’âge et son volume de
matière grise chez les contrôles, mais ce lien ne se retrouve
pas chez les musiciens. Les auteurs en concluent que la
pratique de la musique limite l’atrophie corticale liée au
vieillissement en raison de l’habitude de la lecture des partitions et du repérage des différents instruments au sein d’un
orchestre [4].
Le raisonnement non verbal
Des études longitudinales ont révélé que seuls des
enfants assignés à des leçons de musique progressent aux
épreuves qui font intervenir les aptitudes de raisonnement
spatio-temporel : le subtest « Bead memory » de l’échelle
d’intelligence de Stanford-Binet, et le subtest d’assemblage
d’objet de Wechsler. De plus, l’apprentissage des mathé-
134
matiques à l’école semble être plus facile quand les enfants
participent en plus à des cours de musique. Il est très probable que la potentialisation des habiletés visuospatiales
soit bénéfique à la maîtrise des mathématiques, et, selon
Bolduc [16], l’organisation rythmique de la musique contribuerait à une meilleure maîtrise des notions de fractions.
La mémoire de travail et les fonctions
exécutives
On sait que les fonctions de planification, d’inhibition,
de résolution de conflit et de contrôle cognitif sont aussi
importantes que les habiletés auditives et motrices pour
apprendre la musique. Une étude comportementale a montré que des sujets musiciens sont plus performants à ce type
de tâches que des sujets bilingues et des contrôles, quelle
que soit la modalité de présentation du matériel [17].
Les deux systèmes esclaves et l’administrateur central de la mémoire de travail semblent tous être sensibles
à la pratique musicale Ainsi, la boucle phonologique
semble particulièrement bénéficier de l’entraînement musical, notamment parce que les informations musicales sont
stockées et rafraîchies par le même mécanisme que les informations verbales [18]. Des travaux d’imagerie fonctionnelle
(EEG et IRMf) basés sur des épreuves d’organisation et de
mise à jour [19, 20] en mémoire de travail ont révélé la
participation d’un réseau pariétofrontal aussi bien pour le
traitement des items verbaux que visuels et musicaux. Il
semblerait donc que le stockage en mémoire de travail et
les opérations exécutives appliquées à du matériel musical
ne fassent pas intervenir de modules corticaux spécifiques,
mais bien des réseaux généraux qui servent également pour
d’autres types de stimuli. Ce constat semble d’autant plus
vrai que les sujets testés possèdent une expertise dans le
domaine musical. En effet, alors que les non-musiciens
recrutent les aires auditives primaires et secondaires, les
musiciens effectuent un traitement plus « top-down » et
s’appuient sur des régions associatives comme le gyrus
supramarginal [20], les cortex préfrontal et pariétal latéraux
droits, ainsi que le gyrus cingulaire antérieur et le frontal dorsolatéral bilatéral [21]. Plus la difficulté de la tâche
augmente, plus les experts ont recours à ces régions multimodales, et plus leurs performances comportementales
surpassent celles des sujets contrôles.
La mémoire épisodique
Beaucoup de travaux évaluant la mémoire épisodique
avec des épreuves de rappel libre de mots vont dans le sens
d’une amélioration de cette fonction avec l’entraînement
musical [22, 23]. Ils s’accordent également sur le fait que
l’effet est beaucoup plus léger, voire nul, pour la mémoire
à long terme visuelle. Cette dissociation entre modalités va
à l’encontre de la théorie selon laquelle mémoriser beaucoup de notes conduit à de meilleures habiletés mnésiques
générales, et les explications diffèrent considérablement
selon les auteurs. Dans l’étude de Franklin et al. [22], les
différences entre musiciens et non-musiciens disparaissent
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en condition de suppression articulatoire, suggérant que
c’est la potentialisation de la boucle phonologique qui facilite l’encodage. Marin [13] suggère que l’amélioration de
l’encodage en mémoire à long terme est la conséquence
d’un renforcement global de toutes les fonctions verbales,
allant du traitement de l’ordre temporel d’événements
acoustiques, jusqu’à l’application des stratégies de regroupements sémantiques.
Dans l’une des rares études à avoir exploré cette thématique en utilisant l’IRMf, Huang et al. [23] ont montré que les
musiciens ont de meilleures performances en mémoire épisodique verbale, et présentent plus d’activations du cortex
occipital bilatéral (prépondérantes à gauche). Un parallèle
intéressant est fait avec les non-voyants congénitaux, qui
sont également connus pour avoir une meilleure mémoire
verbale et un recrutement additionnel des aires visuelles
lors de sa sollicitation. Il est suggéré que le cortex visuel
peut être recruté comme ressource mnésique dans certaines
situations. Chez les musiciens, cette réorganisation fonctionnelle ne serait pas due à une privation sensorielle, mais
à l’exigence de la pratique, qui nécessite d’utiliser le plus
de ressources neuronales disponibles pour une intégration
transmodale des informations [24]. Huang et al. ayant utilisé
des mots concrets, et l’activation occipitale étant plutôt latéralisée à gauche, elle pourrait refléter un recours à l’imagerie
mentale visuelle. Un autre constat intéressant de ces auteurs
est que les musiciens recrutent également davantage le cortex frontal, l’amygdale et l’hippocampe, des structures-clés
des processus mnésiques, en particulier épisodiques. Dans
notre laboratoire, Groussard et al. [25] ont ainsi montré
une augmentation de la densité de matière grise au niveau
de l’hippocampe gauche chez les musiciens, comparés à
des non-musiciens. Or, cette région est connue pour être
particulièrement importante pour la mémoire épisodique
verbale et autobiographique.
La plasticité cérébrale et
le vieillissement cognitif
Il est bien connu que les différences interindividuelles de
performances cognitives augmentent avec le vieillissement.
En effet, à un degré d’atrophie équivalent, la sévérité des
conséquences cliniques varie considérablement entre les
sujets [26], même génétiquement très proches. Certains ont
une plus grande capacité à résister à la perte de neurones, et
maintiennent un fonctionnement cognitif relativement bon,
alors que d’autres subissent un déclin handicapant qui peut
conduire à une perte d’autonomie dans les activités de la
vie quotidienne. Ainsi, tout comme pour le développement,
la vitesse et le degré du vieillissement cognitif semblent être
régulés par une interaction entre les gènes, les comportements et l’environnement des individus [27].
Afin d’expliquer ce phénomène, les chercheurs ont
défini les notions de réserves cérébrale et cognitive. La
réserve cérébrale renvoie plutôt aux modèles passifs, qui
s’appuient sur les caractéristiques anatomiques du cerveau
et sur le fait qu’un plus grand volume de matière grise permet de supporter une atrophie plus importante avant que
les premiers troubles n’apparaissent. La réserve cognitive
renvoie quant à elle à des mécanismes neurocognitifs,
tels qu’une meilleure efficacité du réseau cérébral engagé
pour réaliser une tâche, ou bien l’utilisation de réseaux
supplémentaires ou entièrement alternatifs, qui reflètent
l’utilisation de stratégies compensatoires. Ces mécanismes
doivent permettre une performance cognitive efficace malgré les perturbations physiologiques associées à l’âge [26].
La réserve est déterminée par des critères génétiques et le
niveau d’éducation, mais aussi tout au long de la vie, selon
l’hygiène de vie des individus, notamment la diététique et
les activités sportives qui favorisent la vascularisation et
l’oxygénation cérébrale [28], ainsi que d’autres déterminants environnementaux comme le niveau d’occupation
et la qualité stimulante de la profession exercée. Plusieurs études longitudinales ont établi une relation entre
l’engagement dans des activités de loisirs sociocognitifs
en milieu de vie (jouer aux cartes ou aller au théâtre par
exemple) et la diminution du risque d’être atteint d’une
démence 20 à 40 ans plus tard [29]. Concernant le vieillissement non pathologique, une étude de Valenzuela et al. [30]
a montré une corrélation positive entre le score d’activité
au cours de la vie (mesuré avec le « Lifetime of Experiences
Questionnaire ») et le volume hippocampique de 37 sujets
âgés sains. De manière intéressante, avec un suivi trois ans
après, ils notent que les sujets avec un plus grand score
d’activité sont ceux qui subissent le moins de perte neuronale dans l’hippocampe.
La pratique musicale pour lutter contre les effets
de l’âge ?
Les travaux de neuropsychologie expérimentale laissent
penser que jouer d’un instrument de musique est une activité particulièrement adaptée à la constitution d’une réserve
cognitive, et pourrait être utile pour lutter contre les effets
du vieillissement normal [4]. En effet, comme cette pratique fait intervenir des traitements « top-down » et un large
réseau fronto-temporo-pariétal qui comprend les aires de
Broca et Wernicke, ainsi que les régions d’intégration multimodale, il en découle des transferts cognitifs qui vont bien
au-delà du domaine musical. Ces transferts concernent
notamment l’intelligence fluide – celle justement qui, par
son déclin, limite l’autonomie des personnes âgées. Le fait
que la pratique musicale mette en jeu simultanément ces
différents réseaux neuronaux optimiserait son effet supposé
dans le cadre du vieillissement normal, où la dégradation cognitive est en partie produite par des dysconnexions
neuronales qui perturbent l’intégration fonctionnelle de
systèmes multiples. En effet, des mesures DTI couplées à
des données comportementales recueillies chez des sujets
âgés ont montré que le taux de myéline et l’intégrité des
fibres de substance blanche sont des indices qui prédisent
fortement les performances mnésiques et exécutives ainsi
que la vitesse de traitement [31]. La musique pourrait même
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être plus appropriée que les programmes d’entraînement
standardisés de la cognition, qui ciblent des opérations
mentales spécifiques pour les stimuler indépendamment,
limitant la généralisation des progrès. En effet, le renforcement des fibres de substance blanche produit par ces
activations conjointes favorise les communications intra- et
interhémisphériques, ce qui facilite certainement la réorganisation corticale fonctionnelle indispensable à l’utilisation
de stratégies alternatives compensatoires. Enfin, jouer d’un
instrument de musique a un aspect hédonique qui donne
envie de recommencer et augmente les adaptations plastiques tout en procurant un sentiment de satisfaction et
de développement personnel ainsi qu’une diminution des
scores aux échelles de dépression [32].
Pourtant, l’étude d’Hanna-Pladdy et Mackay [33] est la
seule, à notre connaissance, qui s’intéresse au fonctionnement cognitif d’individus âgés qui se sont adonnés à
une activité musicale au cours de leur vie. Dans leur travail, le rappel différé d’une figure géométrique, l’épreuve
de dénomination, et les tâches de fonctions exécutives
révèlent des différences significatives en faveur des musiciens, les performances des musiciens amateurs se situant
à mi-chemin entre celles des musiciens professionnels et
des sujets contrôles. Selon ces auteurs, la pratique musicale
aurait des répercussions sur le vieillissement des fonctions exécutives, améliorant ainsi indirectement un grand
nombre d’opérations mentales. Dans une autre étude portant sur des sujets âgés, les auteurs ont prescrit des leçons
de piano à des individus entre 60 et 85 ans [34]. Les résultats montrent également une amélioration de performances
de ces sujets à des tâches exécutives (Trail Making Test et
codes de la Wais).
On connaissait l’influence très positive de la pratique
d’un instrument de musique sur le développement de la
cognition. Il reste désormais à mieux préciser comment ces
effets se maintiennent au cours du vieillissement et dans
quelle mesure ils participent à la constitution d’une réserve
cognitive utile pour lutter contre l’involution cognitive en
fin de vie. Cependant, étudier de manière transversale l’état
du fonctionnement cognitif d’individus musiciens pose des
problèmes méthodologiques, notamment à cause des nombreuses variables parasites et du choix d’un groupe contrôle
approprié. En effet, au sein d’un même groupe d’artistes, les
individus peuvent s’adonner à d’autres activités cognitives
qu’ils ne partagent pas entre eux. De même, au sein du
groupe contrôle, censé être représentatif de la population
générale de non-musiciens, les individus se livrent certainement à d’autres loisirs qui peuvent éventuellement avoir
également des répercussions comportementales et gommer
ainsi les éventuels effets de la pratique musicale.
Conclusion
Pour conclure, l’entraînement musical requiert et potentialise des fonctions cognitives qui ne lui sont pas exclusives.
136
Plusieurs aspects des compétences langagières semblent
concernés, soit parce qu’ils mettent en œuvre des mécanismes généraux similaires, soit parce que les aires que l’on
pense dédiées spécifiquement au langage répondent en fait
à toute forme d’expertise auditivomotrice. Concernant les
compétences visuospatiales et celles de raisonnement non
verbal, elles pourraient tirer des bénéfices de l’habitude de
lire des partitions et de fractionner le temps pour en obtenir
une organisation rythmique. La mémoire de travail et les
fonctions exécutives sont aussi améliorées car l’activité
musicale implique, entre autres, l’attention, la planification
et l’inhibition. De plus, la boucle phonologique est sollicitée à la fois pour le rafraîchissement d’informations verbales
et musicales. Enfin, les musiciens sont connus pour disposer d’une mémoire verbale supérieure à la moyenne, mais
les explications de ce phénomène diffèrent. Dans notre
laboratoire, des différences structurales et fonctionnelles
entre musiciens et non-musiciens ont été relevées au sein
des aires dédiées au fonctionnement général de la mémoire
épisodique [25].
De manière optimiste, il est aujourd’hui admis que la
plasticité cérébrale est efficiente tout au long de la vie des
individus, et que les personnes âgées gardent la possibilité d’effectuer de nouveaux apprentissages. Chez l’animal,
on a montré que le simple fait de placer des rongeurs
âgés dans un milieu enrichi potentialise le fonctionnement
cognitif [35], multiplie par cinq la neurogenèse hippocampique et diminue la charge de lipofuscine, conduisant à
une baisse de la dégénérescence neuronale [36]. Concernant l’humain, la participation des personnes âgées saines
ou atteintes d’une affection neurologique à des ateliers
de stimulation de la cognition conduit à des résultats
positifs, mais qui se restreignent souvent à la fonction
entraînée [37]. De plus en plus, on pense que, plutôt que de proposer des entraînements standardisés de
la cognition qui font intervenir indépendamment chaque
fonction cognitive, l’engagement régulier dans des activités de loisirs qui sollicitent plus largement l’ensemble de
la cognition pourrait mener à des résultats moins francs,
mais qui se transposent mieux aux activités de la vie
quotidienne. Les réserves cognitive et cérébrale semblent
donc toujours pouvoir être augmentées lors du vieillissement, peut-être via un engagement régulier dans des
activités de loisirs et/ou artistiques, ce qui laisse ainsi
la possibilité de compenser les effets d’un faible niveau
d’éducation ou d’un environnement initialement peu
stimulant.
Dans le cadre de la pratique musicale, les travaux
montrent des impacts sur des ressources cognitives
générales et des régions cérébrales concernées par le
vieillissement (l’aire de Broca [4] ou l’hippocampe gauche
[25] par exemple). Nous pensons que cela doit encourager
la tentative de mettre en lien l’étude des modifications
neurocognitives liées à l’expertise avec celle des mécanismes de réserves cérébrale et cognitive dans le cadre du
vieillissement.
REVUE DE NEUROPSYCHOLOGIE
NEUROSCIENCES COGNITIVES ET CLINIQUES
Article de synthèse
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Références
1. Draganski B, May A. Training-induced structural changes in the
adult human brain. Behav Brain Res 2008 ; 192 : 137-42.
2. Cooper RM, Zubek JP. Effects of enriched and restricted early environments on the learning ability of bright and dull rats. Can J Psychol
1958 ; 12 : 159-64.
3. Plomin R, Defries JC, McClearn GE. Des gènes au comportement.
Paris, Bruxelles : De Boeck Université, 1999.
4. Wan CY, Schlaug G. Music Making as a Tool for Promoting Brain
Plasticity across the Life Span. Neuroscientist 2010 ; 16 : 566-77.
5. Haueisen J, Knösche RT. Involuntary motor activity in pianists evoked by music perception. J cognit neurosci 2001 ; 13 : 786-92.
6. Bangert M, Peschel T, Schlaug G et al. Shared networks for auditory
and motor processing in professional pianists : Evidence from fMRI
conjunction. Neuroimage 2006 ; 30 : 917-26.
7. Bangert M, Altenmüller OE. Mapping perception to action in piano
practice : a longitudinal DC-EEG study. BMC Neurosci 2003 ; 4 : 26-40.
8. Bangert M, Jürgens U, Häusler U et al. Classical conditioned responses to absent tones. BMC Neurosci 2006 ; 7: 60-73.
9. Halwani GF, Loui P, Rüber T et al. Effects of Practice and Experience
on the Arcuate Fasciculus: Comparing Singers, Instrumentalists, and
Non-Musicians. Front Psychol 2011 ; 2 : 156.
10. Schön D, Besson M. Visually induced auditory expectancy in
music reading : a behavioral and electrophysiological study. J cognit
neurosci 2005 ; 17 : 694-705.
11. Koelsch S, Gunter TC, Wittfoth M et al. Interaction between syntax
processing in language and in music : An ERP study. J cognit neurosci
2005 ; 17 : 1565-77.
12. Jentschke S, Koelsch S. Musical training modulates the development of syntax processing in children. Neuroimage 2009 ; 47 : 735-44.
13. Marin MM. Effects of Early Musical Training on Musical and Linguistic Syntactic Abilities. Ann New York Acad Sci
2009 ; 1169 : 187-90.
14. Dick F, Lee HL, Nusbaum H et al. Auditory-Motor Expertise Alters
“Speech Selectivity” in Professional Musicians and Actors. Cerebr Cortex 2010 ; 4 : 938-48.
15. Patston L, Kirk I, Rolfe MH et al. The unusual symmetry of
musicians : Musicians have equilateral interhemispheric transfer for
visual information. Neuropsychologia 2007; 45 : 2059-65.
16. Bolduc J. Musique et habiletés cognitives au préscolaire.
Recherche en Education Musicale 2009 ; 27 : 1-16.
17. Bialystok E, DePape AM. Musical expertise, bilingualism,
and executive functioning. J Exp Psychol Hum Percept Perform
2009 ; 35 : 565-74.
18. Schendel ZA, Palmer C. Suppression effects on musical and verbal
memory. Mem Cognit 2007 ; 35 : 640-50.
19. George EM, Coch D. Music training and working memory: an ERP
study. Neuropsychologia 2011 ; 5 : 1038-94.
20. Gaab N, Schlaug G. Musicians differ from nonmusicians in
brain activation despite performance matching. Ann N Y Acad Sci
2003 ; 999 : 385-8.
21. Pallesen KJ, Brattico E, Bailey CJ et al. Cognitive control in auditory working memory is enhanced in musicians. PLoS ONE 2010 ; 5 :
e11120.
22. Franklin MS, Sledge Moore K, Yip CY et al. The effects of musical
training on verbal memory. Psychol Music 2008 ; 36 : 353-66.
23. Huang Z, Zhang J, Yang Z et al. Verbal memory retrieval engages
visual cortex in musicians. Neuroscience 2010 ; 168 : 179-89.
24. Schmithorst VJ, Holland SK. The effect of musical training on music
processing: A functional magnetic resonance imaging study in humans.
Neurosci lett 2003 ; 348 : 65-8.
25. Groussard M, La Joie R, Rauchs G et al. When Music and LongTerm Memory Interact: Effects of Musical Expertise on Functional
and Structural Plasticity in the Hippocampus. PLoS ONE 2010 ; 5 :
e13225.
26. Villeneuve S, Belleville S. Cognitive reserve and neuronal
changes associated with aging. Geriatr Psychol Neuropsychiatr Vieil
2010 ; 8 : 133-40.
27. Jessberger S, Gage FH. Stem-cell-associated structural and
functional plasticity in the aging hippocampus. Psychol Aging
2008 ; 23 : 684-91.
28. Audiffren M, André N, Albinet C. Effets positifs de l’exercice physique chronique sur les fonctions cognitives des seniors : bilan et
perspective. Rev Neuropsychol. 2011 ; 3 : 207-225.
29. Carlson MC, Helms MJ, Steffens DC et al. Midlife activity predicts
risk of dementia in older male twin pairs. Alzheimers Dement 2008 ;
4 : 324-331.
30. Valenzuela MJ, Sachdev P, Wen W et al. Lifespan Mental Activity
Predicts Diminished Rate of Hippocampal Atrophy. PLoS ONE , 2008 ;
3 : e2598.
31. Madden DJ, Bennett IJ, Burzynska A et al. Diffusion tensor imaging
of cerebral white matter integrity in cognitive aging. Biochim. Biophys.
Acta 2011 ; 1822 : 386-400.
32. Chan MF, Wong ZY, Thayala NV. The effectiveness of music listening in reducing depressive symptoms in adults : a systematic review.
Compil Ther Med 2011 ; 19 : 332-348.
33. Hanna-Pladdy B, MacKay A. The relation between instrumental
musical activity and cognitive aging. Neuropsychology 2011 ; 25 : 378386.
34. Bugos JA, Perlstein WM, McCrae CS et al. Individualized Piano
Instruction enhances executive functioning and working memory in
older adults. Aging Ment Health 2007 ; 11 : 464-471.
35. Winocur G. Environmental influences on cognitive decline in aged
rats. Neurobiol Aging 2005 ; 19 : 589-597.
36. Kempermann G, Gast D, Gage F. Neuroplasticity in old
age : sustained fivefold induction of hippocampal neurogenesis
by long-term environmental enrichment. Ann Neurol 2002 ; 52 :
135-143.
37. Green CS, Bavelier D. Exercising your brain : A review of
human brain plasticity and training induced learning. Psychol Aging
2008 ; 23 : 692-70.
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