Aider les sourds à entendre la musique

John Redden est un musicien professionnel sourd. Il peut chanter sur clé, harmoniser sur clé et entendre suffisamment bien les intervalles musicaux pour les reproduire. Il le fait avec un implant cochléaire, qui est une puce informatique implantée chirurgicalement dans son crâne. La puce entraîne 16 minuscules électrodes enfilées dans son oreille interne qui stimulent ses nerfs auditifs. Il obtient des données auditives d'un ordinateur externe posé sur son oreille qui ressemble à une prothèse auditive. Au lieu d'amplifier le son, il le numérise et l'envoie à l'implant par radio à travers la peau.

Essai de musique : Des chercheurs de l'Université de Washington ont mis au point un test informatisé pour évaluer dans quelle mesure les utilisateurs d'implants cochléaires peuvent entendre la musique. Chad Ruffin, co-développeur du test et utilisateur d'implant cochléaire, montre comment se déroule une partie du test. L'utilisateur entend une note particulière jouée par l'un des huit instruments et doit décider lequel. Cette partie du test mesure la capacité d'entendre le timbre, la différence subtile mais cruciale entre les instruments jouant la même note.

La technologie est une merveille, mais les gens comme Redden sont un mystère. Le logiciel est conçu pour la parole, il n'écoute donc que les fréquences vocales plutôt que la plage beaucoup plus large occupée par la musique. L'appareil fournit la forme globale du son plutôt que les informations de fréquence détaillées qui sont cruciales pour distinguer une hauteur d'une autre.

La plupart des personnes ayant une audition normale peuvent faire la différence entre des hauteurs espacées de 1,1 demi-tons. (Un demi-ton est le plus petit intervalle de hauteur dans la musique occidentale.) Mais une étude de 2002 à l'Université de l'Iowa a révélé que la plupart des utilisateurs d'implants ne peuvent distinguer les hauteurs que lorsqu'elles sont distantes d'au moins 7,6 demi-tons.

Des progrès ont été réalisés dans l'écriture de meilleurs logiciels pour la musique. Je suis moi-même utilisatrice d'implant cochléaire. En 2005, j'ai essayé un nouveau logiciel, appelé Fidélité 120 , qui simulait sept électrodes virtuelles entre chaque électrode physique, un peu comme un ingénieur du son peut faire en sorte qu'un son semble provenir d'entre deux haut-parleurs. En ciblant les populations nerveuses entre chaque électrode, le logiciel m'a donné une meilleure résolution de fréquence. Pour moi, cela a fait une grande différence. Quand je joue à ça simulation d'un piano avec mon ancien logiciel, appelé Hi-Res, je ne peux pas distinguer trois touches adjacentes. Mais avec Fidelity 120, je peux. La musique semble plus complète, plus riche et plus détaillée.

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• Voir les parties du test CAMP.

Mais tout le monde n'obtient pas le même résultat. Redden, qui fait beaucoup mieux musicalement que moi, a essayé Fidelity 120 mais préfère toujours la Hi-Res. De telles variations entre les expériences des utilisateurs présentent de réelles perplexités pour les chercheurs qui souhaitent développer de meilleurs logiciels. L'expérience de la musique est forcément subjective. Un fan de Sex Pistols pourrait vous dire qu'un logiciel donné lui permet de mieux entendre Anarchy au Royaume-Uni, tandis qu'un fan de Mozart pourrait vous dire que le logiciel ne fait rien pour Une petite musique de nuit . Les rapports subjectifs ne donnent pas aux développeurs suffisamment d'informations pour savoir s'ils progressent.

J'ai demandé Jay Rubinstein , oto-rhino-laryngologiste et chercheur en implants cochléaires à l'Université de Washington, pour expliquer le problème. La musique n'est pas qu'une entité, m'a-t-il dit. Il se compose de combinaisons de rythme, de mélodie, d'harmonie, de dissonance et de paroles. Il faut le décomposer en ses éléments constitutifs afin de déterminer à quel point quelqu'un peut l'entendre bien ou mal.

Rubinstein et son équipe de chercheurs de l'Université de l'Iowa et de l'Université de Washington font exactement cela. Lors de la réunion annuelle de l'Association for Research in Otolaryngology à Phoenix le 17 février, ils ont dévoilé un test informatisé appelé le Évaluation clinique de la perception musicale (CAMP). Un article décrivant leur travail vient d'être publié dans Otologie et Neurotologie le numéro de février.

CAMP évite les différences de goût en réduisant la musique à trois composants de base – hauteur, timbre et mélodie – et en évaluant systématiquement la façon dont les utilisateurs perçoivent chacun.

La perception de la hauteur est mesurée lorsque le programme joue deux tons à un court intervalle d'intervalle et demande à l'utilisateur de décider lequel est le plus aigu. Lorsque l'utilisateur a raison, le programme lui donne des tons plus rapprochés. Quand elle n'a pas raison, cela lui donne des tons plus éloignés. Au cours d'un certain nombre d'essais, le programme détermine l'intervalle le plus proche qu'elle peut différencier de manière fiable. C'est un test relativement facile car tout ce que l'auditeur a à faire est de déterminer lequel des deux tons est le plus élevé.

La perception du timbre est mesurée en jouant la même note sur huit instruments différents. L'utilisateur est invité à identifier l'instrument qu'il entend. Par exemple, on peut demander au sujet si une note particulière a été jouée sur un piano, une flûte ou un saxophone. Le timbre est peut-être l'aspect de la musique le plus difficile à définir, mais il fournit une mesure sensible de la capacité d'un utilisateur à entendre des différences distinctes mais subtiles.

La perception de la mélodie est mesurée d'une manière très inhabituelle. Le test utilise des airs familiers tels que Frère Jacques et Three Blind Mice. Mais n'importe qui reconnaîtrait Frère Jacques aux paroles, donc les paroles sont supprimées. Il en va de même pour le rythme, c'est-à-dire le timing et la durée des notes. Ce qui reste est une chaîne de notes équidistantes de durée égale : la mélodie et rien mais la mélodie.

J'étais l'un des sujets de test dans les premiers essais de CAMP. La première fois que j'ai fait le test, j'ai utilisé mon ancien logiciel, Hi-Res. Le test de hauteur était assez simple : j'ai identifié la plupart des fréquences correctement 75 pour cent du temps. Je n'ai pas aussi bien réussi au test du timbre, obtenant environ 40 % de bons résultats.

Mais le test de la mélodie m'a déconcerté. Le tout premier morceau sonnait comme bip boop bip bip boop bip bip bip boop. J'ai regardé l'ordinateur. Qu'est-ce que c'était que ça ?

Je l'ai identifié en choisissant un titre de chanson au hasard, car je n'avais aucune idée de ce que c'était, et j'ai attendu le prochain morceau. Bip boop bip bip boop bip bip bip bip.

Et la prochaine. Bip boop bip bip boop bip bip bip bip.

Étaient-ils même différents ?

Mon score était inférieur à 10 pour cent. J'ai parlé à Chad Ruffin, l'un des concepteurs du test, qui avait lui-même un implant cochléaire. Dans quelle mesure, je voulais savoir, une personne qui entend normalement réussirait-elle le test de la mélodie ? Environ 100 pour cent, m'a-t-il dit.

Nous avons refait le test avec Fidelity 120. J'ai fait mieux au test de la mélodie cette fois, avec un score d'environ 20 %. C'était plus proche du score moyen, qui, m'a dit Rubinstein, était de 25 %.

Mais John Redden avait fait bien mieux. Redden m'a donné sa note au test de la mélodie : 100 %. Pour une utilisatrice d'implant cochléaire, c'était un score extraordinaire. Avoir un cerveau formé professionnellement pour la musique a probablement aidé. Richard Reed, un musicien qui avait perdu l'ouïe à 37 ans et s'était fait implanter à 46 ans, avait obtenu 86 pour cent. Seule une poignée de sujets avait obtenu des scores dans cette fourchette.

Rubinstein dit que des gens comme Redden et Reed sont la preuve de ce qui est possible. Il m'a dit, je ne veux pas amener les gens à des attentes irréalistes quant à la capacité d'entendre de la musique avec un implant cochléaire, mais en fait, les résultats sont meilleurs que ce à quoi nous nous attendons. Il y avait, bien sûr, les meilleurs scores, mais même beaucoup des moins bons au test de la mélodie avaient quand même bien réussi le test de perception de la hauteur, comme je l'avais fait.

Les scores suggéraient que la capacité naissante à percevoir le ton était là, attendant d'être exploitée avec un meilleur logiciel et une meilleure formation. Par exemple, le laboratoire de Rubinstein a expérimenté un algorithme utilisant un phénomène appelé résonance stochastique pour améliorer la perception musicale.

Il y avait donc une bonne raison pour que le test de la mélodie soit difficile, ai-je réalisé. Ce n'était pas un test impossible pour les utilisateurs d'implants, mais simplement un test très difficile. Il s'agissait d'un test simple, facile à utiliser et fiable qui permettait aux chercheurs de mesurer objectivement les performances de nouveaux algorithmes. (Un article donnant des données sur un plus grand groupe de sujets et démontrant la fiabilité test-retest est actuellement en cours d'examen, dit Rubinstein.)

Le test permet également aux sujets de mesurer leurs progrès au fil du temps. Si en 10 ans les scores ont doublé, cela signifiera que les utilisateurs d'implants sont mieux entendre les éléments de base de la musique.

Le test permettrait également aux chercheurs d'analyser plus facilement les performances de super-auditeurs comme John Redden afin qu'ils puissent, en fin de compte, développer de nouveaux logiciels pour permettre à d'autres personnes sourdes d'entendre mieux la musique.

Michael Chorost couvre les technologies implantées pour Examen de la technologie . Son livre, Reconstruit : Comment devenir une partie de l'ordinateur m'a rendu plus humain , est sorti en 2005.

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