Les cerveaux des bébés suivent le rythme dès la naissance, révèlent de nouvelles études

États-Unis - Agence de presse Ekhbary

Les cerveaux des bébés suivent le rythme dès la naissance, révèlent de nouvelles études

Pendant plus d'un siècle, la compréhension psychologique dominante de la petite enfance, célèbrement décrite par William James comme une « confusion florissante et bourdonnante », suggérait un monde d'entrées sensorielles indifférenciées pour les nouveau-nés. Cependant, des entreprises scientifiques récentes démantèlent cette notion, présentant des preuves que les bébés naissent équipés d'un appareil neurologique remarquablement sophistiqué. De nouvelles recherches indiquent que les bébés peuvent non seulement organiser le monde visuel en catégories distinctes, mais aussi discerner le rythme sous-jacent dans la musique, des capacités qui émergent étonnamment tôt dans le développement.

La première des deux études clés, publiée récemment dans Nature Neuroscience, s'est concentrée sur les capacités de traitement visuel des nourrissons. Des neuroscientifiques ont réalisé un exploit rare : effectuer des examens par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) sur plus de 100 nourrissons de deux mois, éveillés. L'objectif était d'observer comment leurs cerveaux catégorisent les objets visuels. La technique de l'IRMf exige une immobilité quasi absolue, faisant de la numérisation des nourrissons une entreprise exceptionnellement difficile. Pendant que les nourrissons étaient allongés dans le scanner, les chercheurs leur ont présenté une succession rapide d'images représentant des animaux, de la nourriture, des objets ménagers et d'autres articles familiers. Cliona O’Doherty, neuroscientifique développementale à l'Université de Stanford, qui a dirigé les travaux au Trinity College Dublin, a comparé l'expérience pour les nourrissons à la visualisation « d'un IMAX pour bébés ».

Les obstacles techniques de l'IRMf sont importants, même pour les adultes capables de suivre les instructions de rester immobiles. « L'IRM est difficile même dans des circonstances 'idéales' lorsque les participants à la recherche peuvent suivre les instructions de rester immobiles », a commenté Scott Johnson, psychologue développemental à l'UCLA, qui n'était pas impliqué dans l'étude. « Les bébés ne peuvent pas suivre d'instructions, donc ces chercheurs doivent avoir la patience des saints. » Malgré ces défis, les données d'imagerie ont fourni des informations remarquables. Les scans ont révélé qu'une région cérébrale spécifique, le cortex visuel ventral — responsable de la reconnaissance de ce que nous voyons — a démontré des schémas de réponse similaires à ceux observés chez les adultes. O’Doherty et ses collègues ont rapporté dans Nature Neuroscience que, tant chez les adultes que chez les nourrissons de deux mois, le cortex visuel ventral présente une activité distincte pour différentes catégories d'objets. Cette découverte remet directement en question la croyance de longue date selon laquelle le cerveau apprend progressivement à différencier les catégories au cours du développement, suggérant une structure organisationnelle plus innée.

Michael Frank, psychologue cognitif à l'Université de Stanford, également non affilié à la recherche, a noté que ces découvertes « plaident contre un développement lent et ascendant des représentations de catégories visuelles ». Il a en outre souligné que l'étude soulève une question provocatrice : cette capacité organisationnelle est-elle le résultat d'un apprentissage rapide au cours des huit premières semaines de vie, ou est-ce une caractéristique inhérente et innée du cerveau du nourrisson ?

En complément de ces aperçus visuels, une seconde étude, publiée dans PLOS Biology, démontre une prouesse cognitive encore plus précoce chez les nouveau-nés liée au traitement auditif. Des chercheurs ont découvert que moins de 48 heures après la naissance, les cerveaux des nouveau-nés endormis sont déjà capables de suivre et d'anticiper les schémas rythmiques de la musique. Lors d'une expérience menée en Hongrie, les scientifiques ont joué des pièces pour piano de Johann Sebastian Bach à près de 50 nouveau-nés tout en surveillant leur activité cérébrale à l'aide de l'électroencéphalographie (EEG). L'équipe de recherche a présenté à la fois les enregistrements originaux de Bach et des versions modifiées où le rythme ou la mélodie était intentionnellement brouillé.

À l'aide d'un modèle informatique, les chercheurs ont analysé les enregistrements neuronaux à la recherche de schémas de « surprise », qui indiqueraient que les nourrissons avaient appris la structure musicale et que leurs attentes avaient été violées. Les résultats ont été frappants : un rythme modifié a systématiquement provoqué une réponse de surprise neuronale, tandis qu'une mélodie brouillée est passée largement inaperçue par les cerveaux des nourrissons. Essentiellement, les cerveaux des nouveau-nés peuvent suivre le rythme, mais ils ne peuvent pas encore suivre une mélodie. Cette asymétrie de traitement a un sens intuitif, selon Roberta Bianco, neuroscientifique à l'Université de Pise, qui a dirigé l'étude alors qu'elle était à l'Institut italien de technologie de Rome. « Dans l'utérus, les caractéristiques rythmiques prédominent déjà dans l'environnement d'écoute du bébé », a-t-elle expliqué. « Il y a le [battement de cœur] de la mère, la marche de la mère, et toute information rythmique passe à travers. » Inversement, le liquide amniotique a tendance à étouffer les hauteurs spécifiques, ce qui signifie que les fœtus reçoivent moins d'exposition aux schémas mélodiques pendant la gestation, expliquant potentiellement la prédisposition plus forte du cerveau à traiter le rythme.

Cependant, les experts invitent à la prudence dans l'interprétation trop large de ces résultats. Erin Hannon, psychologue à l'Université du Nevada, Las Vegas, qui n'a pas participé à l'étude, a souligné que « la capacité à suivre neuralement les périodicités musicales n'équivaut pas nécessairement à une perception riche du rythme ou de la mesure musicale ». Elle a souligné que « de nombreuses études suggèrent qu'il faut beaucoup de temps aux enfants pour devenir bons à danser ou à bouger au rythme de la musique, ou pour faire correspondre correctement un tambour ou un métronome à la musique ». Cela suggère que si les mécanismes neuronaux de base pour la détection du rythme sont présents à la naissance, le développement d'une cognition musicale plus complexe est un processus prolongé.

Bien que les deux études aient utilisé des techniques d'imagerie cérébrale avancées pour se concentrer sur l'activité neuronale, les implications directes pour la cognition ou le comportement observables précoces restent un domaine de recherche supplémentaire. Le domaine de la neuroscience néonatale en est encore à ses débuts, promettant une richesse de découvertes futures qui approfondiront sans aucun doute notre compréhension des fondations les plus précoces de l'intelligence et de la perception humaines.

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