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Ancêtre commun des humains, les primates non humains actuels pourraient être le pivot de l’évolution du langage

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Ancêtre commun des humains, les primates non humains actuels pourraient être la clé de voûte de l'évolution du langage

Lorsqu'il contemple les roucoulements et les cris d'un autre membre de son espèce, le singe rhésus, ou macaque, utilise des régions cérébrales qui correspondent aux deux principaux centres de langage du cerveau humain, selon des recherches menées par des scientifiques de l'Institut national de la Surdité et autres troubles de la communication (NIDCD) et le National Institute of Mental Health (NIMH), deux des National Institutes of Health. La découverte, publiée le 23 juillet dans le numéro en ligne avancé de Nature Neuroscience, renforce l'hypothèse selon laquelle un ancêtre commun aux humains et aux primates non humains actuels pourrait avoir possédé les mécanismes neuronaux clés sur lesquels le langage a été construit. Les principaux collaborateurs de l'étude sont Allen Braun, MD, chef de la section linguistique du NIDCD, Alex Martin, Ph.D., chef de la section de neuropsychologie cognitive du NIMH, et Ricardo Gil-da-Costa, Gulbenkian Science Institute, Oeiras, Portugal, qui a mené l'étude au cours d'une nomination conjointe de trois ans au NIDCD et au NIMH.

"Cette découverte intrigante nous rapproche de la compréhension du point auquel les éléments constitutifs du langage sont apparus sur la chronologie de l'évolution", a déclaré James F. Battey, Jr., MD, Ph.D., directeur du NIDCD. "Bien que les archives fossiles ne puissent pas répondre à cette question pour nous, nous pouvons nous tourner vers l'ici et maintenant – grâce à l'imagerie cérébrale de primates non humains vivants – pour avoir un aperçu de la façon dont le langage, ou du moins les circuits neuronaux requis pour le langage, sont arrivés à être."

Bien que les primates non humains ne possèdent pas de langage, ils sont capables de communiquer sur des choses telles que la nourriture, l'identité ou le danger pour les membres de leur espèce au moyen de vocalisations qui sont interprétées et mises en œuvre. Chez l'homme, les deux principales régions du cerveau impliquées dans l'encodage de ce type d'informations dans le langage sont appelées aire de Broca et aire de Wernicke, du nom des médecins-chercheurs qui les ont découvertes. Les deux zones sont situées le long de la fissure sylvienne (et sont donc appelées zones périsylviennes) avec la zone de Broca située dans le lobe frontal et la zone de Wernicke située derrière elle dans les lobes temporaux et pariétaux. Les scientifiques pensaient autrefois que la zone de Broca était principalement impliquée dans la production du langage tandis que la zone de Wernicke traitait davantage de la compréhension, mais la pensée actuelle suggère que les deux zones fonctionnent en tandem. Bien que les singes ne soient pas capables d'effectuer les activités mentales nécessaires au langage, leur cerveau possède des régions structurellement similaires aux zones périsylviennes des humains dans les deux hémisphères. La signification fonctionnelle de telles similitudes, cependant, n'a pas été claire jusqu'à présent.

Pour mesurer l'activité cérébrale, les chercheurs ont injecté de l'eau marquée à l'oxygène-15, un radio-isotope biologiquement sûr et à dégradation rapide, dans la circulation sanguine de trois macaques adultes. Au fur et à mesure que l'activité neuronale augmente dans une région donnée du cerveau, le sang – et l'eau radioactive qu'il transporte – se précipite dans cette région. À l'aide de la technologie d'imagerie cérébrale connue sous le nom de tomographie par émission de positons (TEP), les chercheurs capturent une image des zones radioactives, mettant ainsi en évidence les régions d'activité accrue. De cette façon, des scanners cérébraux ont été effectués sur les singes pendant qu'ils écoutaient trois types de sons : les roucoulements et les cris enregistrés d'autres singes rhésus, et un assortiment de sons non biologiques, tels que des instruments de musique et des sons synthétisés par ordinateur, qui correspondaient à la vocalisations en fréquence, taux, échelle et durée. Pour chaque singe, 16 scans ont été enregistrés pour chaque type de son et comparés.

Bien que le roucoulement d'un singe soit acoustiquement très différent d'un cri aigu, les chercheurs ont découvert que ces deux sons significatifs spécifiques à l'espèce provoquaient une activité significativement plus importante que les stimuli de contrôle non biologiques dans les trois mêmes régions du cerveau du macaque. De plus, ces régions correspondent aux centres clés du langage chez l'homme, le cortex prémoteur ventral (PMv) correspondant à l'aire de Broca, et l'aire temporo-pariétale (Tpt) et le cortex pariétal postérieur (PPC) correspondant à l'aire de Wernicke. En revanche, les sons non biologiques – qui étaient acoustiquement similaires aux roucoulements et aux cris mais n'avaient aucune signification pour les animaux – ont suscité beaucoup moins d'activité dans ces régions ; ils étaient plutôt associés à une plus grande activation des aires auditives primaires du cerveau. (La raison en est, suggèrent les chercheurs, que ces sons étaient nouveaux pour les singes et que les zones auditives primaires peuvent être particulièrement adaptées aux nouveaux stimuli.)

Sur la base de ces résultats, les chercheurs suggèrent que les centres de communication dans le cerveau du dernier ancêtre commun aux macaques et aux humains – en particulier les centres utilisés pour interpréter les vocalisations spécifiques aux espèces – pourraient avoir été recrutés au cours de l'évolution du langage chez les humains. Chez le macaque, ces zones peuvent actuellement jouer une fonction prélinguistique parallèle, dans laquelle les singes sont capables d'attribuer une signification aux sons spécifiques à l'espèce. De plus, à la lumière d'une étude précédente publiée par le même groupe, dans laquelle des vocalisations spécifiques à une espèce de macaques activaient des régions cérébrales qui traitent des informations visuelles et émotionnelles d'ordre supérieur, les chercheurs suggèrent que les zones de langage du cerveau pourraient avoir évolué à partir de un système beaucoup plus vaste utilisé pour extraire le sens de situations socialement pertinentes – un système dans lequel les humains et les primates non humains peuvent partager des voies neuronales similaires.

D'autres études à mener incluent l'étude des régions du cerveau des primates non humains qui sont activées lorsque les animaux écoutent des stimuli auditifs significatifs autres que des vocalisations spécifiques à l'espèce, tels que des appels de prédateurs, des sons émis par des humains ou d'autres stimuli environnementaux pertinents. De plus, ils s'intéressent à l'étude du schéma d'activation cérébrale provoqué par des stimuli non auditifs qui véhiculent la même signification, comme des images visuelles de singes produisant des vocalisations.

Les autres institutions représentées dans l'étude comprennent l'Université Harvard, Cambridge, MA; University College London/Institute of Child Health, Londres; et l'Université du Maryland, College Park. Le travail a été soutenu par le NIDCD, le NIMH et la Fundação para a Ciência e Tecnologia, Portugal.

Le NIDCD soutient et mène des recherches et des formations à la recherche sur les processus normaux et désordonnés de l'audition, de l'équilibre, de l'odorat, du goût, de la voix, de la parole et du langage et fournit au public des informations sur la santé, basées sur des découvertes scientifiques. Pour plus d'informations sur les programmes NIDCD, consultez le site Web à l' adresse www.nidcd.nih.gov .

La mission de l'Institut national de la santé mentale (NIMH) est de réduire le fardeau des troubles mentaux et comportementaux grâce à des recherches sur l'esprit, le cerveau et le comportement. De plus amples informations sont disponibles sur le site Web du NIMH, www.nimh.nih.gov .

Les National Institutes of Health (NIH) – l'Agence nationale de recherche médicale – comprennent 27 instituts et centres et font partie du département américain de la Santé et des Services sociaux. C'est la principale agence fédérale chargée de mener et de soutenir la recherche médicale fondamentale, clinique et translationnelle, et elle enquête sur les causes, les traitements et les remèdes pour les maladies courantes et rares. Pour plus d'informations sur le NIH et ses programmes, visitez www.nih.gov .

Extrait de http://www.nidcd.nih.gov/Pages/default.aspx .

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