L’exposition au son dans l’utérus façonne le système auditif des fœtus
Dans l’utérus, les fœtus peuvent commencer à entendre certains sons vers la 20e semaine de gestation. Toutefois, l’entrée à laquelle ils sont exposés se limite au son de basse fréquence en raison de l’effet d’étouffement du liquide amniotique et des tissus environnants.
Exposer les fœtus à des sons de basse fréquence
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont montré qu’en exposant dès le départ un modèle informatique du système auditif humain à une gamme complète de fréquences, les performances de généralisation étaient moins bonnes pour les tâches nécessitant l’absorption d’informations sur des périodes plus longues – par exemple, l’identification d’émotions à partir d’un clip vocal.
D’un point de vue pratique, les chercheurs estiment que les bébés nés prématurément pourraient bénéficier d’une exposition à des sons de plus basse fréquence plutôt qu’au spectre complet de fréquences qu’ils entendent actuellement dans les unités de soins intensifs néonatals.
Une entrée de mauvaise qualité
Il y a plusieurs années, Pawan Sinha et ses collègues se sont intéressés à l’étude de l’impact d’un apport sensoriel de faible qualité sur le développement ultérieur du cerveau. Cette question est apparue en partie après que les chercheurs ont eu l’occasion de rencontrer et d’étudier un jeune garçon né avec une cataracte qui n’a été enlevée qu’à l’âge de quatre ans.
Ce garçon, né en Chine, a ensuite été adopté par une famille américaine et envoyé au laboratoire de Sinha à l’âge de 10 ans. Les études ont révélé que sa vision était presque normale, à une exception notable près : Il avait de très mauvais résultats dans la reconnaissance des visages. D’autres études portant sur des enfants nés aveugles ont également révélé des déficits dans la reconnaissance des visages après la restauration de leur vue.
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que ces déficiences pouvaient être dues au fait que les bébés et les jeunes enfants n’ont pas bénéficié d’une partie de l’apport visuel de faible qualité qu’ils reçoivent normalement. À la naissance, l’acuité visuelle des bébés est très faible – environ 20/800, soit 1/40 de la force de la vision normale de 20/20.
Cela est dû en partie à la plus faible densité de photorécepteurs dans la rétine du nouveau-né. Au fur et à mesure que le bébé grandit, les récepteurs deviennent plus denses et l’acuité visuelle s’améliore.
Pour explorer cette théorie, les chercheurs ont utilisé un type de modèle informatique de la vision connu sous le nom de réseau neuronal convolutif. Ils ont entraîné le modèle à reconnaître des visages, en lui donnant soit une entrée floue suivie plus tard d’une entrée claire, soit une entrée claire dès le début.
Les modèles présentaient des performances supérieures
Ils ont constaté que les modèles ayant reçu des données floues dès le début présentaient des performances de généralisation supérieures pour les tâches de reconnaissance des visages. En outre, les champs réceptifs des réseaux neuronaux – la taille de la zone visuelle qu’ils couvrent – étaient plus grands que les champs réceptifs des modèles entraînés avec des données claires dès le début.
Pour examiner les effets de cette entrée dégradée, les chercheurs ont entraîné un modèle informatique de l’audition humaine à effectuer une tâche nécessitant l’intégration d’informations sur de longues périodes, à savoir l’identification d’une émotion à partir d’un clip vocal.
Ils ont fait subir des quatre types d’entrée auditive
Au fur et à mesure que les modèles apprenaient la tâche, les chercheurs leur ont fait subir l’un des quatre types d’entrée auditive suivants : basse fréquence uniquement, pleine fréquence uniquement, basse fréquence suivie de la pleine fréquence, et pleine fréquence suivie de la basse fréquence.
La basse fréquence suivie de la pleine fréquence imite le plus fidèlement ce à quoi les nourrissons en développement sont exposés, et les chercheurs ont constaté que les modèles informatiques exposés à ce scénario présentaient le profil de performance le plus généralisé pour la tâche de reconnaissance des émotions. Ces modèles ont également généré des champs réceptifs temporels plus larges, ce qui signifie qu’ils étaient capables d’analyser des sons se produisant sur une période plus longue.
Cela suggère, tout comme l’étude sur la vision, qu’une entrée dégradée au début du développement favorise en fait de meilleures capacités d’intégration sensorielle plus tard dans la vie. « Cela confirme l’idée que le fait de commencer avec des informations très limitées, puis de s’améliorer au fil du temps, pourrait être une caractéristique du système plutôt qu’un défaut », explique Lukas Vogelsang.
Les exposer à des sons de basse fréquence après la naissance
« Si vous fournissez des données à pleine fréquence dès le départ, vous enlevez au cerveau l’envie d’essayer de découvrir une structure temporelle étendue ou à longue portée. Il peut se contenter d’une structure temporelle locale », explique M. Sinha. « On peut supposer que c’est ce que l’immersion immédiate dans des paysages sonores à pleine fréquence fait au cerveau d’un enfant né prématurément ».
Les chercheurs suggèrent que pour les bébés nés prématurément, il pourrait être bénéfique de les exposer à des sons principalement de basse fréquence après la naissance, afin d’imiter les conditions utérines dont ils sont privés.
Cette recherche a été publiée dans Developmental Science.