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Le son de la musique aux animaux

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WNous sommes tous nés avec une prédisposition pour la musique, une prédisposition qui se développe spontanément et qui s’affine en écoutant de la musique. Presque tout le monde possède les compétences musicales essentielles pour expérimenter et apprécier la musique. Pensez à la “hauteur relative”, en reconnaissant une mélodie séparément de la hauteur exacte ou du tempo auquel elle est chantée, et à la “perception du temps”, en suivant la régularité de l'audition à un rythme variable. Même les nouveau-nés humains se révèlent sensibles à l'intonation ou à la mélodie, au rythme et à la dynamique du bruit dans leur environnement. Tout laisse à penser que la biologie humaine est déjà préparée pour la musique à la naissance, tant pour la perception que pour le plaisir d'écouter.

La musicalité humaine est clairement spéciale. La musicalité est un ensemble de traits naturels, se développant spontanément, fondés sur ou limités par nos capacités cognitives (attention, mémoire, attente) et notre prédisposition biologique. Mais qu'est-ce qui le rend spécial? Est-ce parce que nous semblons être les seuls animaux avec un aussi vaste répertoire musical? Notre prédisposition musicale est-elle unique, au même titre que notre capacité linguistique? Ou est-ce que la musicalité a une longue histoire évolutive que nous partageons avec d’autres animaux?

LE CHIEN EST MON CO-PIANISTE Le chercheur en musique Henkjan Honing soupçonne le chien, dans cette vidéo virale, d’avoir un ton parfait, une capacité cognitive au-delà de l’ouïe, mais de suivre le regard de son propriétaire jusqu’à la clé.Schlauwauwau

Darwin a supposé que tous les animaux vertébrés perçoivent et apprécient le rythme et la mélodie simplement parce qu'ils ont un système nerveux comparable. Il était convaincu que la musicalité humaine avait une base biologique. Il a également suggéré que la sensibilité à la musique soit un trait extrêmement ancien, beaucoup plus ancien que la sensibilité au langage. En fait, il considérait la musicalité comme la source à la fois de la musique et du langage et attribuait sa présence chez l'homme et chez l'animal au mécanisme évolutif de la sélection sexuelle.

Dans quelle mesure partageons-nous cette capacité avec d'autres animaux? La musicalité est-elle uniquement humaine? Ou partageons-nous la musicalité avec d’autres animaux en raison de la «nature physiologique commune de [our] systèmes nerveux ", comme Darwin suspecté? Pour comprendre l'évolution de la musique et de la musicalité, nous devons établir quelles sont les composantes de la musique et comment elles démontrent leur présence chez les animaux et chez l'homme. Peut-être pourrons-nous alors déterminer si la musicalité est particulière à l'homme.

BAu début du XXe siècle, Ivan Pavlov avait découvert que les chiens pouvaient se souvenir d’un ton unique et l’associer à de la nourriture. Les loups et les rats reconnaissent également les membres de leur propre espèce par le ton parfait de leur cri et peuvent également différencier les tons. Il en va de même pour les étourneaux et les macaques rhésus.

Une compétence beaucoup plus musicale, cependant, est la hauteur relative. La plupart des gens n’écoutent pas les sons individuels d’une mélodie et leurs fréquences, mais la mélodie dans son ensemble. Que vous entendiez “Marie avait un petit agneau” chanté à une hauteur plus haute ou plus basse, vous reconnaissiez toujours la chanson. Il est même possible que vous entendiez une mélodie sur les haut-parleurs d'un café bruyant et que vous puissiez tout de même le reconnaître instantanément.

Mais qui était le chanteur? Vous vous creusez la cervelle en faisant des associations dans l’espoir de vous rappeler le nom du chanteur ou le titre de la chanson. Lorsque cela ne fonctionne pas, vous tournez votre smartphone vers le haut-parleur. Le logiciel vous donne toutes les informations dont vous avez besoin en quelques secondes. Vous savez maintenant exactement quelle chanson a été jouée, qui l'a chantée et de quel album elle provient.

Les oiseaux de chant possèdent une forme d’écoute qui a amené les compositeurs modernes à accorder une place importante au timbre dans leurs compositions.

Pour rendre cela possible, les producteurs de logiciels ont systématiquement analysé et stocké efficacement la plupart des enregistrements disponibles dans le commerce. Une description unique de chaque chanson, une empreinte acoustique indiquant les qualités acoustiques spécifiques de chaque morceau de musique, est stockée dans une énorme archive. Le programme informatique compare ensuite l’empreinte digitale du morceau de musique enregistré sur le smartphone avec celui de l’archive, puis identifie rapidement et efficacement l’enregistrement. Bien que ce soit un morceau de gâteau pour les ordinateurs, cette tâche est pratiquement impossible pour les humains.

Cependant, si vous tenez votre smartphone près d'une personne qui chante la même chanson, le logiciel répondra en disant qu'il n'a aucune idée de ce qui est chanté. Ou il va faire une conjecture sauvage. La version de la pièce chantée n'est pas incluse dans la base de données de musique analysée, le logiciel ne peut donc pas trouver l'empreinte digitale. En revanche, les êtres humains placés dans la même situation reconnaîtront immédiatement la chanson et celle-ci pourra même résonner dans leur esprit pendant des jours.

Un ordinateur serait surpris, pour ainsi dire, d’apprendre que nous n’avons besoin que d’une demi-chanson pour savoir qui le chante ou ce qui est chanté, qu’il soit chanté à une hauteur plus ou moins grave, plus ou moins rapide, à l’accord ou désaccordé. Pour les humains, le plaisir d’écouter de la musique découle en partie de l’écoute des connexions et des relations (à la fois mélodiques et harmoniques) entre les sons.

FPendant longtemps, les scientifiques pensaient que les oiseaux chanteurs reconnaissaient et se souvenaient des mélodies basées sur la hauteur fondamentale ou la fréquence fondamentale, une compétence qui est une forme de hauteur parfaite. Le chercheur américain d'oiseaux Stewart Hulse est parvenu à cette conclusion il y a 40 ans, après avoir effectué une série d'expériences d'écoute avec des étourneaux sansonnets. Il a montré que les étourneaux pouvaient faire la distinction entre les séquences sonores ascendantes et descendantes, mais pas si les séquences étaient jouées à une hauteur légèrement supérieure ou inférieure. Hulse a conclu que les oiseaux se concentraient sur les fréquences absolues. L'étourneau sansonnet, comme beaucoup d'espèces de mammifères, s'est avéré avoir un ton parfait plutôt qu'un poid relatif.

La hauteur relative, ou la capacité de reconnaître des mélodies transposées, a fait l'objet de nombreuses recherches chez l'homme. Des études neuroscientifiques révèlent que la hauteur relative utilise un réseau complexe de différents mécanismes neuronaux, y compris des interactions entre les cortex auditif et pariétal. Ce réseau semble manquer d'oiseaux chanteurs. En recherchant les origines biologiques de la musicalité humaine, l'absence de ce réseau de neurones chez les oiseaux chanteurs rend encore plus fascinante la question de savoir si les humains partagent la même hauteur relative avec d'autres espèces animales.


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Autant que nous sachions, la plupart des espèces animales n'ont pas de hauteur relative. Les humains semblent être l'exception. On peut toutefois se demander si la hauteur relative devrait être limitée à la hauteur uniquement. Le son pourrait-il avoir d'autres aspects dans lesquels ce ne sont pas les caractéristiques physiques absolues mais les relations entre eux qui contribuent à la musicalité?

En 2016, des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont apporté une contribution importante à la réponse possible à cette question. Ils ont exposé les étourneaux à différentes mélodies dans lesquelles le timbre et la hauteur ont été manipulés. Les stimuli consistaient en ce que l’on pourrait appeler des mélodies de couleurs sonores, des séquences de tons dans lesquelles chaque ton a un timbre différent. Une série d'expériences a étudié les aspects acoustiques des mélodies qui ont été utilisées par les oiseaux pour classer de nouvelles mélodies jamais entendues.

Les poissons ont pu distinguer les compositions de John Lee Hooker et de Johann Sebastian Bach.

Étonnamment, les chercheurs ont découvert que les étourneaux n’utilisaient pas la poix pour distinguer un stimulus, comme on l’avait pensé auparavant, mais plutôt le timbre et les modifications de timbre (contour spectral). Les oiseaux ont répondu à une chanson spécifique même après qu'elle ait été manipulée et que toutes les informations de hauteur aient été supprimées à l'aide de techniques de «vocodage de bruit». La mélodie qui en résulte ressemble à une séquence sonore bruyante, une mélodie de couleur sonore dans laquelle les sons changent d’une note à l’autre mais n’ont pas de hauteur perceptible. C’est seulement quand il ne reste que peu d’informations, comme pour les stimuli de l’expérience européenne d’étoile d’Hulse (les stimuli consistaient en sons purs, des sons sans aucune information spectrale), et les oiseaux chanteurs n’accordent aucune attention à la hauteur.

En ce qui concerne la perception des mélodies, les oiseaux chanteurs s’appuient principalement sur les informations spectrales et sur leur évolution dans le temps, ou plus précisément sur les modifications de l’énergie spectrale d’un son à l’autre. En revanche, les humains écoutent le ton, accordant peu d’attention au timbre.

On pourrait dire que les oiseaux chanteurs écoutent les mélodies comme les humains écoutent la parole. Dans le discours, les humains se concentrent principalement sur les informations spectrales; c'est ce qui nous permet de faire la différence entre les mots «bain» et «lit». Dans la musique, la mélodie et le rythme exigent toute l'attention. Tandis que dans la parole, la hauteur est secondaire – cela peut dire quelque chose sur l'identité du locuteur ou la signification émotionnelle de l'énoncé – en musique, c'est primordial. Il s’agit d’une distinction intrigante et encore mal comprise entre les expériences d’écoute de la musique et d’écoute de la parole.

Une explication possible est que la musicalité est un sous-produit des systèmes corticaux développés pour la parole et stimulés de manière surnaturelle par la musique. Cependant, une explication opposée est également possible, à savoir que la musicalité précède à la fois langue et musique. Dans ce cas, la musicalité pourrait être interprétée comme une sensibilité commune à de nombreuses espèces non humaines, mais cette prédisposition a évolué en deux systèmes cognitifs qui se chevauchent partiellement: la musique et le langage.

je est tombé sur les prémices d'une preuve empirique à l'appui de cette idée lors d'une conférence internationale en 2014 en Autriche. Lors d'une conférence, Michelle Spierings, chercheuse postdoctorale à l'Université de Vienne, a expliqué comment le pin finlandais a appris à identifier les différences entre les séquences sonores. Michelle les appelait «syllabes». Les sons sont constitués d'énoncés humains tels que «mo», «ca» et «pu». L'ordre de ces sons vocaux (syntaxe), ainsi que leur tonalité, leur durée et leur étendue dynamique ( contour spectral), est modifié au cours d'une série d'expériences comportementales différentes.

Les pinsons zèbres apprennent d’abord la différence entre la séquence Xyxy et xxyY, dans lequel X et y représentent différents sons de la parole et la lettre majuscule un accent musical: un peu plus haut, plus long ou plus fort. Par exemple: «MO-ca-mo-ca» par opposition à «mo-mo-ca-CA».

Les pinsons écoutent ensuite une séquence inconnue, aux accents et à la structure modifiés. Le but est de vérifier quel aspect du discours utilisé par les oiseaux pour faire la distinction: l’accent musical ou l’ordre des éléments.

Comme Michelle l'a montré, les humains font ces distinctions principalement sur la base de l'ordre des éléments: abab est différent de aabb, tandis que cdcd ressemble abab. Les humains «généralisent» la structure de abab à l'inédit cdcd séquence. Cela conforte l’idée que les humains se concentrent principalement sur la syntaxe, ou l’ordre des éléments, lors de l’écoute d’une telle séquence. La syntaxe (ordre des mots, tel que «l'homme mord le chien») constitue une caractéristique importante du langage.

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Nager cet air: Comment les carpes distinguent-elles Bach de John Lee Hooker, comme cela a été le cas lors d'expériences? Pas comme les humains, par les caractéristiques structurelles de la musique, mais par un détail distinct.TigerStock’s / Shutterstock

En revanche, les pinsons zèbres se concentrent principalement sur les aspects musicaux des séquences. Cela ne veut pas dire qu’ils sont insensibles à l’ordre (en fait, ils ont pu l’apprendre dans une certaine mesure), mais c’est principalement les différences de hauteur (intonation), de durée et d’accents dynamiques – la prosodie musicale – qu’ils utilisent. pour différencier les séquences.

Correctement interprétés, les résultats pourraient suggérer que les humains partagent une forme d'écoute musicale avec des pinsons zébrés, une forme d'écoute dans laquelle une attention est accordée aux aspects musicaux du son (prosodie musicale), et non à la syntaxe et à la sémantique auxquelles les humains attachent de l'attention. étroitement dans le discours.

Une fois encore, Darwin me vint à l’esprit. Le processus d'écoute musicale des humains et des pinsons est-il étroitement lié?

La recherche sur les étourneaux sansonnets et zébrés a révélé que les oiseaux chanteurs utilisent tout le spectre sonore pour recueillir des informations. Ils semblent avoir une capacité d'écoute «relative», c'est-à-dire basée sur les contours du timbre, l'intonation et la plage dynamique du son. C’est une forme d’écoute qui avait déjà été observée par les théoriciens de la musique et qui a amené des compositeurs modernes comme Edgard Varèse, György Ligeti et Kaija Saariaho à donner au timbre une place importante dans leurs compositions.

La hauteur relative chez les humains peut signifier plus que simplement entendre les relations entre les hauteurs. Les mélodies familières dans lesquelles la hauteur est rendue méconnaissable peuvent également être identifiées à partir des contours d'autres aspects du son. Mais les humains s'intéressent rarement aux contours spectraux.

Tout cela soulève des questions intrigantes: de quoi a-t-il besoin pour qu'un humain puisse écouter comme un oiseau chanteur? Ou, inversement, est-il possible pour un oiseau chanteur d'écouter de la musique comme le font les humains?

Les humains et les oiseaux chanteurs ont leurs propres stratégies et préférences en matière d'écoute. Lors de ma propre étude sur le pinson du zèbre, j’ai appris que la structure rythmique n’était pas la première chose à laquelle les pinnules faisaient attention. Les preuves semblent suggérer que les pinsons zèbres se concentrent principalement sur l'intonation, le timbre et les différences dynamiques et minimalement sur les aspects temporels du son. En fait, la prosodie musicale pourrait bien être plus informative pour les pinsons que la structure temporelle des éléments de la chanson.

Les résultats de l'étude sur le pinson du zèbre m'ont obligé à réaliser que ce qui est évident pour l'homme ne l'est pas nécessairement pour les animaux. Bien que je ne puisse pas m'empêcher d'entendre la régularité des rythmes réguliers, les pinces de zèbre semblent se concentrer principalement sur d'autres aspects «locaux», tels qu'un seul ton ou un intervalle de temps. Ceci illustre mon récit préféré du psychologue américain James J. Gibson: «Les événements sont perceptibles mais le temps ne l’est pas.» La perception du temps n’est possible que lorsque quelque chose se produit. Dans le cas des pinsons zébrés, cet «événement» semble être les sons individuels auxquels ils attribuent certaines caractéristiques et non pas la structure temporelle d'une séquence de sons (le rythme dans lequel les sons se succèdent).

En ce sens, les humains écoutent de manière plus globale et plus abstraite, avec une plus grande attention portée au tout. Nous sommes presque trop doués pour voir et entendre les relations, relations qui n'existent souvent pas, mais trouvent leur source dans nos propres expériences et attentes. C'est pourquoi nous trouvons surprenant que d'autres animaux résolvent des problèmes de manière apparemment beaucoup plus compliquée que la nôtre. Cependant, la solution la plus simple pour nous ne l'est pas toujours pour une autre espèce animale.

CConsidérons cet exemple d’une solution étonnamment simple à un problème difficile du domaine visuel: développer un algorithme de recherche permettant de trouver des photographies d’avions sur Internet. C’est une tâche difficile, car nombre des innombrables photographies possibles incluent des représentations d’objets ressemblant beaucoup à des avions, tels que des oiseaux ou d’autres objets blancs ou métalliques sur un fond bleu.

La méthode classique en intelligence artificielle consisterait à créer un système basé sur la connaissance qui codifie des règles précises (interprétables par un ordinateur) sur ce qui constitue et ne constitue pas un avion. La liste pourrait être assez longue: un objet allongé et symétrique, deux ailes, un nez et une queue, de petites fenêtres des deux côtés, une hélice au niveau du nez ou de chaque aile, etc. Il est extrêmement difficile de dresser une liste de critères que tous les avions devraient respecter, mais cela permettrait également aux avions de se distinguer des, par exemple, des oiseaux et autres objets analogues à des avions.

Tenez votre smartphone près de quelqu'un qui chante la même chanson, et le logiciel n'aura aucune idée de ce qui est chanté.

De récentes simulations informatiques démontrent de manière convaincante que le moyen le plus efficace de déterminer si un objet photographié est ou non un avion est, de manière surprenante, de ne pas utiliser un système basé sur la connaissance. Tous les raisonnements compliqués se révèlent superflus. La question — y a-t-il ou non un avion sur la photo? —Peut trouver une réponse beaucoup plus simple et efficace en se concentrant uniquement sur un détail: existe-t-il ou non une roue de nez sur la photo?

C'est ce que peuvent faire les pinsons zébrés et d'autres animaux qui participent régulièrement aux expériences de catégorisation. Ils écoutent, pour ainsi dire, la "roue du nez" de la musique: un détail qui a peu à voir avec l'essence de la musique. L'oiseau se souvient et reconnaît un détail distinct, un détail qui a permis à la nourriture de se trouver assez souvent pour qu'il vaille la peine que l'oiseau continue à se concentrer dessus.

Ce que nous savons avec certitude, c'est que les humains, les oiseaux chanteurs, les pigeons, les rats et certains poissons (comme les poissons rouges et les carpes) peuvent facilement distinguer différentes mélodies. Il reste cependant très douteux qu’ils le fassent de la même manière que les humains, c’est-à-dire en écoutant les caractéristiques structurelles de la musique.

Une étude nord-américaine utilisant la carpe koi – une espèce de poisson qui, comme le poisson rouge, entend mieux que la plupart des autres poissons – offre un exemple inhabituel. Les carpes sont souvent appelées «spécialistes de l'audition» en raison de leur bonne audition. La sensibilité de l’audition d’une carpe peut être comparée à la façon dont les sons peuvent être entendus sur une ligne téléphonique: bien que la qualité puisse être insuffisante dans les plages les plus hautes et les plus basses, la carpe entendra la plupart des sons très clairement.

Trois koi – Beauty, Oro et Pepi – ont été installés dans un aquarium de l’Institut Rowland de l’Université de Harvard, où ils ont déjà participé à diverses autres expériences d’écoute. Dans les expériences précédentes, ils avaient appris qu'ils recevraient de la nourriture s'ils appuyaient sur un bouton au bas du réservoir, mais uniquement si de la musique était entendue en même temps. L’expérience en cours s’est concentrée sur la capacité de distinction de la musique des carpes. En plus d'apprendre à faire la différence entre deux morceaux de musique (discrimination), Beauty, Oro et Pepi ont été observés pour voir s'ils pouvaient reconnaître si des morceaux de musique inconnus ressemblaient à d'autres compositions (catégorisation).

Dans l'expérience de discrimination, les koi ont été exposés à des compositions de Johann Sebastian Bach et du chanteur de blues John Lee Hooker pour voir s'ils pouvaient différencier les deux. Dans l'expérience de catégorisation, les koi ont été testés pour voir s'ils pouvaient classer une composition comme appartenant au genre blues ou classique. Dans cette dernière expérience, ils ont été alternativement exposés à des enregistrements de différents chanteurs de blues et de compositeurs classiques allant de Vivaldi à Schubert.

Le résultat surprenant est que les trois koi ont pu distinguer non seulement les compositions de John Lee Hooker et de Bach, mais également le blues et les genres classiques en général. Le poisson semblait être capable de généraliser, de classer correctement un nouveau morceau de musique encore inouï basé sur une distinction apprise auparavant.

Mais quelle était la base des décisions des kois? Comment ont-ils fait la distinction? Et qu'écoutaient-ils exactement? À tout le moins, l’étude a précisé qu’ils ne faisaient pas la distinction basée sur le timbre de la musique, car même lorsque les mélodies classiques et blues étaient jouées sur un instrument avec un timbre différent, les koi étaient encore capables de les distinguer.

La recherche sur les koi a été inspirée par une étude de 1984 décrivant la capacité des colombes rock à distinguer leur musique. Il s'est avéré que les colombes peuvent également distinguer les compositions de Bach de Stravinsky. Et, comme les carpes, les colombes peuvent également généraliser ce qu’elles ont appris de deux morceaux de musique à d’autres morceaux inconnus. Ils peuvent même distinguer les compositions de contemporains de Bach et de Stravinsky.

Les tourterelles et les carpes sont capables de faire quelque chose qui est assez difficile pour un auditeur humain moyen: juger si un morceau de musique a été composé à l’époque de Bach (XVIIIe siècle) ou de Stravinsky (XXe siècle). De plus, ces espèces peuvent faire tout cela sans expérience d'écoute significative, sans collection musicale étendue et sans présence régulière à des concerts. Je soupçonne qu'ils effectuent la tâche sur la base d'un détail distinct. Ceci, en soi, est un trait exceptionnel. Très probablement, il s’agit d’une tactique efficace pour générer de la nourriture. Pourtant, il n’offre toujours aucun aperçu de la «perception, sinon du plaisir» de la musique. C'est peut-être un aspect de la musicalité qui n'appartient qu'à l'homme.

Henkjan Honing est professeur de music cognition à l'université d'Amsterdam. Il est l'auteur de L'orchestre des animaux en évolution: à la recherche de ce qui nous rend musical et Cognition musicale: une science de l'écoute.

Cet article a été adapté de L'orchestre des animaux en évolution: à la recherche de ce qui nous rend musical publié en 2019 par MIT Press.

Image principale: Leigh Prather / Shutterstock

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