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Chaque scientifique a besoin d'outils pour faire ses d茅couvertes. De meilleurs t茅lescopes nous permettent de voir plus de galaxies, les spectrom猫tres de masse r茅v猫lent la composition chimique des substances, les collisionneurs de particules nous permettent d'observer la mati猫re dans des situations extr锚mes et l'茅dition de g猫nes nous permet de voir ce qui se passe lorsqu'un organisme ne dispose pas d'un g猫ne sp茅cifique. Quelles sont donc les m茅thodes que les scientifiques utilisent pour 茅tudier des sujets tels que l'audition, la musique et la parole ? Quels nouveaux outils sont cr茅茅s ou am茅lior茅s ? Nous avons interview茅 des membres du CRBLM qui ont r茅cemment cr茅茅 ou utilis茅 de nouvelles m茅thodes.

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Nouvelles batteries de tests et questionnaires

De nombreux nouveaux outils en sant茅 et en psychologie sont des batteries de tests : des tests de perception ou des questionnaires qui permettent de mesurer certains aspects de la cognition humaine. Dans le domaine de la musique, ont cr茅茅 un permettant de mesurer comment le bruit de fond affecte la perception musicale des gens. Il s鈥檈st inspir茅 d'autres tests d'audition dans le bruit con莽us pour la parole. 芦 Nous avons utilis茅 de simples stimuli musicaux qui ne reposent pas sur des connaissances linguistiques (nous pouvons donc les utiliser aupr猫s des enfants et des locuteurs non natifs) ou sur une formation musicale avanc茅e 禄, explique Coffey. L'audition fonctionnelle est une composante importante de la sant茅 globale et ces tests vont au-del脿 des tests auditifs traditionnels en simulant des situations quotidiennes, y compris les sons non vocaux. Comme l'a not茅 Coffey, 芦 Les r茅sultats d鈥櫭﹖udes longitudinales sugg猫rent que la formation musicale joue un r么le causal dans l鈥檃tteinte de meilleures performances aux tests d鈥檃udition dans le bruit chez les musiciens鈥� Pour ces raisons, nous pensons qu'il vaut la peine d'茅tudier ce ph茅nom猫ne et, avec cette t芒che, il est facile d'ajouter nos r茅sultats 脿 ceux d'autres 茅tudes ayant des questions de recherche principales diff茅rentes.禄

Dans le domaine du langage, ont mis au point un moyen d鈥檜tiliser les donn茅es recueillies 脿 l鈥檃ide de questionnaires afin de mesurer un nouveau concept appel茅 芦 entropie du langage 禄, c鈥檈st-脿-dire 脿 quel point l鈥檈xp茅rience linguistique d鈥檜ne personne multilingue est distincte ou mixte. Une personne 脿 faible entropie peut parler une langue exclusivement au travail et une autre langue 脿 la maison, avec peu de chevauchement. En revanche, une personne avec une entropie 茅lev茅e peut constamment basculer d鈥檜ne langue 脿 l鈥檃utre, quel que soit le contexte. 芦 Les chercheurs ont tendance 脿 utiliser des questionnaires (plus ou moins) standardis茅s qui posent des questions sur la fr茅quence d'utilisation de la langue. Nous avons donc pu capitaliser sur ces questionnaires afin de calculer l'entropie 禄, explique Gullifer. Les diff茅rences d'entropie linguistique peuvent changer la mani猫re dont les multilingues traitent leurs langues et la mani猫re dont leur cerveau g猫re l'incertitude de mani猫re plus g茅n茅rale. 芦 C'茅tait une situation o霉 la r茅vision par les pairs a totalement aid茅 脿 affiner l'茅tude et l鈥檃pproche m茅thodologique 禄, dit Gullifer, qui mentionne que les commentaires des r茅viseurs les avaient renvoy茅s 芦 脿 la planche 脿 dessin 禄, mais que cela avait finalement permis l鈥櫭﹍aboration d鈥檜ne mesure beaucoup plus 茅l茅gante.

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Manipuler la perception et briser la boucle sensorimotrice

Un principe du raisonnement scientifique est que la corr茅lation et la causalit茅 ne sont pas les m锚mes. Pour prouver que l鈥櫭﹙茅nement A est 脿 l鈥檕rigine de l鈥櫭﹙茅nement B, il ne suffit pas de d茅montrer qu鈥檌ls se produisent ensemble, mais plut么t de d茅montrer que changer A dans une exp茅rience, sans rien changer d'autre, produira B. En d'autres termes, nous devons 锚tre capables d'isoler et de manipuler diff茅rents aspects du syst猫me que nous 茅tudions.

Un certain nombre d'茅tudes men茅es par des membres du CRBLM impliquent d'isoler et de manipuler diff茅rentes parties de l'exp茅rience auditive. ont d茅velopp茅 une technique chirurgicale provoquant une perte auditive temporaire chez le rat, ce qui permet l'茅tude des effets de la perte auditive de mani猫re plus contr么l茅e. ont 茅galement contr么l茅 les exp茅riences sensorielles pr茅coces des oiseaux chanteurs de diff茅rentes mani猫res afin d鈥檈ssayer de comprendre comment ces exp茅riences affectent l'apprentissage vocal. Ils ont pu comparer des pinsons z茅br茅s non-tutor茅s, des pinsons sourds et des pinsons tutor茅s par un ordinateur qui donnait des s茅quences al茅atoires de p茅piements. 脡tonnamment, il y avait des points communs entre les chants matures de tous les oiseaux, malgr茅 une 茅ducation si diff茅rente. James et ses coll猫gues pourraient donc sugg茅rer qu'il existe certains mod猫les inn茅s chez ces oiseaux en raison de la fa莽on dont leur cerveau et leur corps sont structur茅s. 芦Fait int茅ressant, certains de ces mod猫les sont similaires 脿 ceux qui sont communs dans la parole et la musique humaines禄, dit James, ajoutant que les pinsons 芦ont tendance 脿 produire des 茅l茅ments de chanson plus longs 脿 la fin de leurs phrases de chansons, qui est similaire 脿 l'茅longation finale de l'茅nonc茅 qui se produit dans la parole humaine鈥� les pinsons avec des exp茅riences auditives appauvries lors de leur d茅veloppement ont continu茅 脿 produire des chansons avec ces sch茅mas communs.

Chez les humains, nous pouvons perturber le lien normalement 茅troit entre la production de la parole et la r茅troaction sensorielle pour voir comment les gens s'adaptent. ont ins茅r茅 un moule en forme de dispositif de retenue dans la bouche des participants, puis ils ont surveill茅 comment ces participants modifiaient leur discours pour essayer de produire les m锚mes sons qu'auparavant. Les gens font les ajustements assez rapidement, 芦mais leurs habilet茅s ne sont pas 100% normales, m锚me apr猫s 30 minutes de pratique intense禄, explique l'auteur principal Shiller (si vous avez d茅j脿 eu un appareil dentaire ou un appareil de r茅tention, vous serez intimement conscient de ce fait). D鈥檃utre part, ont manipul茅 la fa莽on dont les participants entendaient leur propre discours afin de leur donner l'impression que leur r茅troaction vocale 茅tait plus ou moins prononc茅e, mais aussi d鈥檈xaminer comment ils corrigeaient cela en scannant leur cerveau 脿 l鈥檃ide de l'IRMf. Les personnes qui b茅gayaient avaient une r茅ponse neuronale diff茅rente 脿 la r茅troaction auditive d茅cal茅e que les locuteurs fluides, et ils semblaient 茅galement avoir moins de connectivit茅 entre leurs cortex auditif et moteur durant la t芒che.

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Suivi oculaire et pupillom茅trie

Le dicton selon lequel 芦les yeux sont la fen锚tre de l'芒me禄, tout en 茅tant po茅tique, a 茅galement un certain m茅rite scientifique 鈥� ce dont les chercheurs peuvent tirer avantage. Nous pouvons utiliser les yeux pour obtenir des indices sur ce qui se passe dans le cerveau; par exemple, suivre les yeux lorsqu'ils bougent et convergent en un point peut 茅galement nous donner une id茅e de ce 脿 quoi une personne pr锚te attention. 芦Les mesures des mouvements oculaires sont sans 茅gal pour 茅tudier les processus moment-par-moment impliqu茅s dans la lecture, tel qu鈥檈lles ont 茅t茅 cr茅茅es 脿 l'茅poque Keith Rayner et ses coll猫gues禄, explique le Dr Titone, qui utilise cette technique pour 茅tudier le bilinguisme. Un de ses r茅cents articles, effectu茅 avec l'茅tudiante dipl么m茅e Pauline Palma, mesurait le temps pass茅 par les bilingues fran莽ais-anglais sur des mots ambigus dans une phrase. Ces mots pouvaient avoir plusieurs significations selon le contexte (comme la sauge (version fran莽aise de sage), la plante, qui est plus courante en anglais, ou une personne sage, ce qui est moins courant). Certaines des significations secondaires 茅taient 茅galement apparent茅es dans l'autre langue des participants (sage en fran莽ais signifie 茅galement une personne sage). Les participants ont pass茅 plus de temps 脿 regarder un mot ambigu lorsque le sens moins commun 茅tait un cognat, ce que les auteurs ont interpr茅t茅 comme une interf茅rence inter-linguistique.

La dilatation de la pupille peut 茅galement 锚tre tr猫s informative: elle peut indiquer que quelque chose est agr茅able, difficile, effrayant ou cognitivement gratifiant. En d'autres termes, la dilatation de la pupille communique l'excitation mentale. ont r茅cemment montr茅 que la pupille r茅agit 脿 la fois 脿 la pr茅visibilit茅 et au plaisir pendant l'茅coute musicale, et que ces deux facteurs interagissent. 芦Nous 茅tions vraiment int茅ress茅s par ce qui motive les gens 脿 pratiquer禄, explique l'auteur principal Penhune. 芦Quand on y pense, la pratique peut 锚tre ennuyeuse, elle peut 锚tre frustrante鈥� alors pourquoi les gens continuent-ils 脿 le faire ? Ce que nous voulions, c'茅tait une mesure plus objective de la r茅ponse h茅donique [c.-脿-d. le plaisir]鈥� alors nous avons d茅cid茅 d'essayer la pupillom茅trie.

L'un des d茅fis actuels de la pupillom茅trie est qu'une dilatation de la pupille peut signifier beaucoup de choses. l'ont utilis茅 dans des tests de m茅moire auditive - dans ce cas, une dilatation de la pupille ne serait pas toujours associ茅e au plaisir ou 脿 la motivation, mais pourrait parfois refl茅ter des difficult茅s, un effort accru et une lourde charge cognitive. Zhang dit : 芦Il a beaucoup de potentiel pour 锚tre traduit en un outil clinique pouvant quantifier l'exp茅rience d'茅coute intense que les utilisateurs d'aides auditives et d'implants cochl茅aires rapportent g茅n茅ralement禄, mais avertit 茅galement : 芦nous avons encore beaucoup de questions sans r茅ponse, en particulier lorsqu鈥檌l s'agit de situations r茅alistes et complexes. 禄 En r茅ponse 脿 ce conflit apparent, Penhune d茅clare: 芦L鈥檜ne des choses que je retiens, c'est que 芦concentration attentionnelle vs charge cognitive禄 est peut-锚tre l'une de ces fonctions en forme de U. Il est probablement bon d'avoir un peu de concentration attentionnelle (c'est-脿-dire un peu de dilatation), mais peut-锚tre qu鈥檃u-del脿 de 莽a... vous 锚tes surcharg茅. 禄

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Les ondes c茅r茅brales

Les scientifiques peuvent mesurer l'activit茅 茅lectrique produite par le cerveau depuis un certain temps, mais de nouvelles applications et m茅thodes d'analyse nous permettent de voir plus loin qu'auparavant. ont utilis茅 un syst猫me EEG sans fil de mBrainTrain pour enregistrer l'activit茅 c茅r茅brale de pianistes pendant qu'ils jouaient. L'EEG sans fil est une technologie plus r茅cente pour les neurosciences musicales; le manque de fils restrictifs le rend id茅al pour 茅tudier les interpr猫tes lorsqu'ils se d茅placent de mani猫re expressive. Les auteurs ont pu reproduire les signatures EEG observ茅es avec des syst猫mes traditionnels, en particulier des r茅ponses motrices et auditives synchronis茅es dans le temps aux mouvements des musiciens, ainsi que des oscillations c茅r茅brales qui refl猫tent le rythme de jeu d鈥檜n musicien individuel. Zamm consid猫re l'EEG sans fil comme un avantage pour mesurer les performances musicales naturelles, mais d茅clare: 芦La possibilit茅 d鈥檜ne libert茅 de mouvements donne 茅galement potentiellement plus d'artefacts li茅s 脿 l'activit茅 musculaire.禄

L'EEG traditionnel a 茅galement 茅t茅 am茅lior茅, principalement 脿 l鈥檃ide de nouvelles techniques d'analyse. ont utilis茅 un type d'analyse appel茅 coh茅rence de phase neuronale, qui mesure la synchronisation des signaux neuronaux au fil du temps et dans diff茅rentes parties du cerveau. Ils l'ont utilis茅 lors d'une t芒che de production de la parole et ont montr茅 que les ondes c茅r茅brales pr茅-vocales dans la gamme th锚ta et gamma ne sont pas bien synchronis茅es les unes avec les autres pour les personnes qui b茅gaient 鈥� en comparaison 脿 des locuteurs fluides.

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Techniques de calcul

L'apprentissage automatique occupe une place importante dans la conscience publique en ce moment, et il b茅n茅ficie d'un certain nombre d'applications dans la science de la parole. Par exemple, un algorithme peut aider un orthophoniste 脿 analyser la sant茅 vocale de son patient sur la base d'enregistrements en dehors de la clinique, comme le sugg猫rent . 芦Les qualit茅s vocales d茅vi茅es, telles que la voix haletante et press茅e, sont associ茅es 脿 la pr茅sence de pathologies vocales (par exemple, polype vocal et nodules), 脿 la fatigue vocale ou 脿 certains comportements vocaux inadapt茅s禄, explique Lei, 芦 Nous aimerions d茅velopper un algorithme d鈥檃pprentissage automatique qui peut automatiquement classer et identifier les types de voix sains ou malsains 脿 des fins de diagnostic et de surveillance de la voix m茅dicale. 禄 Pour cela, ils ont cr茅茅 un appareil portable qui enregistre les signaux de vibration du cou. Il s'agit d'une am茅lioration par rapport 脿 l'utilisation des enregistrements audio, car il est moins sujet aux bruits de fond interf茅rents, et il prot猫ge 茅galement la vie priv茅e du patient, car il ne capte pas les mots. Le premier auteur, Lei, a mentionn茅 que l'appareil et l'algorithme pourraient 锚tre utiles pour diagnostiquer les probl猫mes de sant茅 vocale 芦chez de nombreux utilisateurs professionnels de la voix, tels que les acteurs vocaux, les chanteurs, les enseignants et les entra卯neurs禄.

Dans une revue r茅cente, Zuidema et ses coll猫gues soulignent les approches computationnelles de l鈥檃pprentissage grammatical artificiel. Ce domaine est ax茅 sur la compr茅hension de la mani猫re dont les gens et les autres animaux non humains acqui猫rent le 芦langage禄 en 茅tudiant comment ils apprennent des langues invent茅es et en cr茅ant des mod猫les pour imiter l'apprentissage des langues. L'utilisation de mod猫les informatiques peut conduire 脿 de nouvelles connaissances et 脿 de belles repr茅sentations de donn茅es, comme tra莽ant diff茅rentes syllabes dans des chants d'oiseaux, avec une ligne reliant les syllabes qui se suivent directement.

Les for锚ts al茅atoires sont une technique sp茅cifique d'apprentissage automatique qui est tr猫s utilis茅e : un algorithme de classification qui utilise des arbres d茅cisionnels ramifi茅s bas茅s sur diff茅rents facteurs d鈥檈ntr茅e pour pr茅dire un r茅sultat final. (mentionn茅s ci-dessus) ont utilis茅 des for锚ts al茅atoires pour analyser leurs donn茅es d'oiseaux chanteurs. 芦Ce qui nous a attir茅s vers les for锚ts al茅atoires en particulier, c'est la capacit茅 de calculer un score 芦d鈥檌mportance禄 pour chacune des caract茅ristiques [d鈥檈ntr茅e] que nous avons mesur茅es禄, a expliqu茅 James. Par exemple, la dur茅e d鈥檜n 茅l茅ment de chant des oiseaux pr茅disait fortement la position de la 芦 phrase 禄 de l鈥檕iseau (d茅but, milieu ou fin).

ont appliqu茅 des for锚ts al茅atoires dans un contexte diff茅rent: des enregistrements EEG de personnes entendant des phrases en fran莽ais contenant des violations de la grammaire. Ils ont constat茅 que la ma卯trise du fran莽ais et l'exposition 脿 la langue 茅taient plus importantes que l'芒ge d'acquisition lorsqu'il s'agissait de classer les r茅ponses EEG, contrairement 脿 d'autres th茅ories qui mettent l'accent sur l'apprentissage pr茅coce. Fromont est enthousiaste quant aux avantages des for锚ts al茅atoires, particuli猫rement en ce qui concerne les pr茅dicteurs corr茅l茅s : 芦Lorsque nous faisons de la recherche en langue seconde, de nombreux facteurs dont nous tenons compte sont corr茅l茅s les uns avec les autres. Par exemple, la ma卯trise d'une langue seconde a tendance 脿 锚tre corr茅l茅e 脿 l'芒ge d'acquisition ou d'exposition. Le but de notre recherche est pr茅cis茅ment d'essayer de s茅parer ces variables鈥� les for锚ts al茅atoires permettent de le faire.

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搁茅蹿茅谤别苍肠别蝉

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