Cartographie FMRI de l'activité cérébrale associée à la production vocale d'intervalles consonants et dissonants

L’objectif global de cette méthodologie est de surveiller les activations neuronales associées à la production vocale d’intervalles consonants et dissonants, grâce à l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des neurosciences cognitives auditives, telles que : comment l’intégration de la rétroaction externe des systèmes moteurs auditif et sensoriel diffère-t-elle lorsque l’on chante des intervalles de consonnes et de dissonants ? Le principal avantage de cette technique est qu’elle est conçue pour suivre l’activité du système moteur et auditif, tout en obtenant simultanément une mesure de la précision vocale pendant le chant.

En général, les personnes novices dans cette méthode auront du mal car il est difficile d’enregistrer fidèlement certaines tonalités depuis l’intérieur du scanner, car l’ensemble du scanner est extrêmement bruyant. La démonstration de la procédure sera faite par Lucero Pacheco, un étudiant diplômé de mon laboratoire. Pour commencer à produire des sons purs couvrant deux octaves de G quatre à G six, ouvrez un nouveau dossier de projet dans un logiciel de montage sonore.

Ensuite, dans le menu générer, sélectionnez tonalité. Dans la fenêtre qui s’affiche, sélectionnez une forme d’onde sinusoïdale, une amplitude de 0,8 et une durée d’une seconde. Entrez la valeur de la fréquence qui correspond à la note souhaitée et cliquez sur le bouton OK.

Dans le menu Fichier, sélectionnez Exporter. Dans la fenêtre qui s’ouvre, entrez le nom souhaité pour le fichier audio et choisissez wav comme type de fichier souhaité. Cliquez sur Enregistrer.

Ensuite, générez toutes les combinaisons possibles de notes correspondant à deux intervalles de consonnes et de deux dissonants dans la plage comprise entre G quatre et G six. Pour ce faire, à chaque intervalle, ouvrez un nouveau projet dans le logiciel d’édition sonore et choisissez importer l’audio dans le menu Fichier pour importer les deux fichiers wav à concaténér. Placez le curseur à n’importe quel endroit sur la deuxième tonalité et cliquez pour la sélectionner.

Cliquez sur tout sélectionner dans le menu d’édition. Dans le même menu, cliquez sur copier. Ensuite, placez le curseur à n’importe quel endroit sur la première tonalité et cliquez.

Dans le menu d’édition, cliquez sur déplacer le curseur jusqu’à la fin de la piste, puis cliquez sur Coller sous le même menu. Enfin, dans le menu Fichier, sélectionnez Exporter. Dans la fenêtre qui s’ouvre, entrez le nom souhaité pour le fichier audio et choisissez wav comme type de fichier souhaité.

Cliquez sur Enregistrer. Commencez par demander au participant de s’asseoir devant un ordinateur portable et de porter les écouteurs fournis. Assurez-vous que le niveau sonore est confortable pour le participant.

Utilisez un logiciel de recherche comportementale pour ouvrir deux tâches précédemment créées avec e-run. Dans la fenêtre qui s’affiche, entrez le numéro de session et d’objet, puis cliquez sur OK. Ensuite, pour les deux tâches de choix de force alternatif, demandez aux participants d’identifier si les intervalles qu’ils entendent sont consonantiques ou dissonantes en appuyant sur c sur le clavier de l’ordinateur pour la consonne et d pour dissonant.

Ensuite, dans les quatre tâches de choix de force alternatif, demandez aux participants d’identifier les intervalles eux-mêmes en appuyant sur les chiffres quatre, cinq, sept et huit sur le clavier de l’ordinateur, pour identifier les intervalles d’une quarte augmentée. Cinquième parfait. Septième majeur.

Et l’octave respectivement. Enfin, à la fin de chaque tâche, appuyez sur OK pour enregistrer automatiquement les résultats pour chaque participant. Commencez par connecter un casque non magnétique compatible MR à un ordinateur portable et assurez-vous que le niveau sonore est confortable pour le participant.

Ensuite, connectez un petit microphone à condensateur à une interface audio qui est à son tour connectée à l’ordinateur portable à l’aide d’un câble triplet torsadé blindé. Pour vérifier la réponse en fréquence du microphone, démarrez un nouveau projet dans le logiciel d’édition sonore et sélectionnez le microphone à condensateur comme périphérique d’entrée. Ensuite, générez une tonalité de test de 440 hertz d’une durée de 10 secondes.

Une fois la tonalité générée, utilisez un logiciel de reproduction sonore pour appuyer sur play afin d’envoyer la tonalité de test à travers le casque à deux endroits. À l’intérieur sur le dessus de l’appui-tête et à l’extérieur du scanner dans la salle de contrôle avec le microphone placé entre les côtés du casque dans chaque cas. Ensuite, appuyez sur enregistrer dans le logiciel d’édition du son pour enregistrer environ une seconde de la tonalité de test à chaque emplacement.

Ensuite, sélectionnez le spectre du graphique dans le menu d’analyse pour chaque cas et comparez la réponse du microphone à la tonalité de test, à l’intérieur et à l’extérieur du scanner en vérifiant que la fréquence fondamentale du signal reçu à chaque endroit est de 440 hertz. Enfin, collez le microphone à condensateur sur le cou du participant, juste en dessous du larynx, et demandez-lui de porter le casque. Ensuite, placez le participant dans le scanner à résonance magnétique.

Commencez par ouvrir le progiciel MRUI de l’interface utilisateur de résonance magnétique. Dans le logiciel MRUI, sélectionnez l’option patient dans le menu à l’écran. Entrez le nom, l’âge et le poids du participant.

Ensuite, cliquez sur le bouton de l’examen. Tout d’abord, choisissez la tête puis le cerveau parmi les options disponibles. Ensuite, sélectionnez 3D, puis T1 isométrique avec les valeurs suivantes pour les paramètres pertinents :le temps de répétition est égal à 10,2 millisecondes, le temps d’écho est égal à 4,2 millisecondes, l’angle de retournement est égal à 90 degrés et la taille du voxel est égale à un par un millimètres cubes.

Ensuite, cliquez sur programme et commencez l’acquisition du balayage fonctionnel de la tête entière pondéré en étoile T2 avec les valeurs des paramètres pertinents comme suit : TE est égal à 40 millisecondes, TR est égal à trois secondes, champ de vision est égal à 256 millimètres carrés, angle de retournement est égal à 90 degrés, dimensions de la matrice sont égales à 64 par 64, retard dans TR est égal à sept secondes. Notez que dans ce cas, le TR est le temps total pendant lequel l’acquisition a lieu. Utilisez l’option factice pour acquérir cinq volumes tout en entrant une valeur de 55 pour le nombre total de volumes.

Cliquez sur copier pour faire une copie de cette séquence. Placez le curseur au bas de la liste des séquences, puis cliquez deux fois sur Coller pour configurer trois séquences d’échantillonnage éparses consécutives. Ensuite, cliquez sur démarrer pour commencer l’acquisition du volume anatomique pondéré T1.

Enfin, présentez trois descentes au participant. Synchronisez le début des exécutions avec l’acquisition par le scanner à l’aide de la boîte de déclenchement du scanner et différenciez chaque exécution à l’aide du numéro de session. Ensuite, enregistrez les résultats de chaque exécution.

Cette étude a identifié une activité neuronale pendant le chant dans les régions connues pour constituer le réseau de chant, qui correspondent à celles rapportées dans la littérature antérieure. Les résultats d’une analyse de variance à mesures répétées bidirectionnelles ont indiqué que, pour le contraste résultant du chant dissonant par opposition aux intervalles consonantiques, des activations accrues ont été observées dans le cortex somatosensoriel primaire droit, le cortex auditif primaire droit, le mésencéphale gauche, l’insula postérieure droite, l’amygdale gauche et le putamen gauche. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en quatre heures par sujet.

S’il est effectué correctement, en tenant compte, du test de comportements, de la séance d’IRMf et de l’analyse des données. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de vérifier que l’appareil d’enregistrement fonctionne correctement et d’indiquer clairement aux participants qu’ils doivent chanter en fredonnant, en bougeant la tête le moins possible pour éviter les artefacts. À la suite de cette procédure, qui est utilisée pour suivre les différences d’activation cérébrale entre les conditions binaires, une version modifiée de la méthode peut être réalisée afin d’étudier, par exemple, les différences entre le chant à intervalles larges et étroits.

Après chaque développement, la technique IRMf ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine des neurosciences auditives pour explorer les mécanismes neuronaux associés à l’audition et à la production vocale. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’utiliser l’IRMf pour surveiller l’activité des systèmes moteur et auditif pendant le chant, afin d’étudier les corrélats neuronaux de la production vocale. N’oubliez pas que travailler avec un scanner à résonance magnétique peut être extrêmement dangereux et qu’il faut toujours faire très attention à éloigner les objets métalliques du scanner.