Comment ton cerveau transforme les fréquences en musique

D'où vient la musique ? La réaction la plus probable est de répondre qu'elle provient d'un instrument. Ou de plusieurs. Mais en réalité, la musique naît d'abord dans notre cerveau.

Lorsque l'air amène des ondes sonores jusqu'à ton oreille, que celles-ci traversent tes conduits auditifs à environ 1000 km/h et qu'elles entrent finalement en collision avec le tympan au bout de l'impasse, ce choc déclenche une fabuleuse réaction en chaîne de l'autre côté du tympan. A la fin, tu entends un son (notre professeur de chant Lea Lu voit même des couleurs, elle est dite synesthésiste). Quand tu regardes une partition de musique, il y a des notes qui sont l'alphabet des sons. Joue les notes dans l'ordre indiqué et tu obtiendras un morceau de musique. Les notes devraient donc être de la musique, n'est-ce pas ? Si cette affirmation n'est pas fausse du tout, elle n'est pas non plus tout à fait complète. Ce qui doit se passer pour que les sons deviennent de la musique relève de la physique, des mathématiques, de la biochimie, de la neurologie et d'une bonne dose de psychologie.

TL;DR : La musique, en tant qu'expérience émotionnelle, est plus qu'une succession de notes. Elle ne naît pas sur une partition, mais dans ta tête, alors que ton cerveau essaie de trouver des modèles dans le tsunami de fréquences et de rythmes.

Revenons au moment où le son vient d'arriver dans ton tympan. Juste avant, tu as appuyé sur une touche de ton piano, frotté une corde de ton violon, frappé un tom de ta batterie - peu importe. C'est maintenant que commence la partie physique de l'audition, car ce mouvement a à son tour fait vibrer de l'air, et cette vibration a été portée vers le pavillon de ton oreille et, à travers les circonvolutions de ton conduit auditif, vers le tympan, une fine membrane.

C'est ici que commence la partie anatomique de l'audition : le tympan transmet la vibration aux plus petits os de ton squelette, qui sont reliés à un tube annelé dans lequel des poils très fins sont entourés d'un liquide visqueux. Dès que le liquide commence à bouger, certains cils se courbent.

C'est à ce moment-là que commence la partie neurologique de l'audition : si un cil est suffisamment courbé, une tension électrique se décharge à sa racine, qui monte au cerveau et est captée par le centre auditif. Là, l'impulsion est transmise de cellule en cellule jusqu'à ce que ce soit le tour de celle qui est précisément responsable de ce signal. C'est à ce moment-là que notre conscience s'éveille et que nous enregistrons le son.

L'onde sonore qui est à l'origine du son dans ta tête peut être représentée par une courbe dite sinusoïdale et possède une fréquence. Les fréquences sont exprimées en hertz (Hz) et les sons qui traversent l'espace et le temps sous forme de courbes sinusoïdales sont appelés des sons sinusoïdaux. Les sons sinoïdes ont une fréquence fondamentale et des harmoniques qui sont des multiples de la fréquence fondamentale. Certains cils réagissent à certaines fréquences, et le savoir permet de comprendre ce que sont les harmonies - le prochain mystère de la musique.

Pour obtenir une harmonie, un seul son ne suffit pas. Il en faut plusieurs, et ceux-ci doivent d'abord avoir les bonnes fréquences. Les sons combinés résonnent de manière consonante (un autre mot pour "harmonique") à ton oreille lorsque leurs fréquences respectives sont dans un rapport favorable entre elles  Plusieurs sons avec la même fréquence fondamentale ou des harmoniques divisées sonnent agréablement, harmoniquement justement.

Un excellent exemple pour comprendre cette histoire de fréquences et d'harmonie est l'accordage d'une guitare : pendant que tu tournes la mécanique et que tu visses la note plus haut ou plus bas, tu peux entendre sans problème comment les formes d'ondes des deux notes se rapprochent lentement ou commencent à s'emmêler. Là où la vibration des cordes produit un modèle dans la même gamme de fréquences, il y a harmonie, sinon non. L'harmonie est donc une affaire mathématique sèche comme un os.

Imagine maintenant que tu aies frappé une triade qui réchauffe le cœur. L'harmonie ne pourrait pas être plus douce, un frisson agréable te parcourt l'échine et la chair de poule descend jusqu'à la paume de tes mains. Et pourtant : au bout de quelques secondes, l'ivresse est passée et à chaque fois que tu fais résonner ta triade meurtrière, la sensation de bien-être dure moins longtemps. Jusqu'à la fin, tu vas t'ennuyer dans le placard et tu commences à trier les ampoules.

Ce qui te manque encore, c'est une histoire, un thème avec un arc de tension, plein de petits à-côtés, un twist ou deux et, pour finir, une résolution réussie. En d'autres termes, il te manque la mélodie.Tandis que les sons sont un phénomène physique, anatomique et neurologique et que les harmonies suivent des lois mathématiques, la psychologie intervient dans la mélodie. C'est la succession rythmique de fréquences qui fait de l'harmonie une histoire. Nous, les humains, aimons certes les bains de soleil, la nourriture grasse et les endroits confortables pour dormir - mais nous AIMONS les histoires. Nos cerveaux sont fous des histoires parce qu'elles mettent tout dans une suite logique et assurent l'ordre (spoiler alert : c'est aussi la charnière entre les sons et la musique). Cependant, ils sont très exigeants avec les histoires - si l'intrigue est trop facile à comprendre, trop simple, nous nous ennuyons brusquement. Et si l'affaire est trop tordue, trop compliquée, nous la rejetons sans hésiter comme du bruit.

Les lecteurs critiques se demanderont à juste titre : qui ou quoi décide que la mélodie est trop simple ou trop enlevée ? La réponse est la suivante : ce sont nos associations individuelles, les images et les humeurs intérieures qui sont déclenchées par les harmonies et leur déroulement. C'est une question de goût personnel, mais aussi de l'environnement social auquel nous avons emprunté un certain sens de l'esthétique en grandissant. Et avec ce modèle de ce qui est beau et passionnant dans la vie, nous abordons maintenant cette mélodie avec une certaine attente ; nous imaginons ce qui va se passer ensuite. Le fait que nous ne nous laissions pas simplement bercer par la mélodie, la tête complètement éteinte, est lié à notre cerveau et à sa relation névrotique, au sens propre du terme, avec les schémas.Le cerveau est un spécialiste de la reconnaissance des schémas. C'est nécessaire pour que nous puissions nous déplacer rapidement dans la vie quotidienne, sans devoir nous occuper de chaque détail pendant une éternité : Pouvoir reconnaître en un éclair les régularités de notre environnement nous aide à séparer le danger de l'agréable. En fait, le cerveau est si friand de motifs qu'il s'obstine à nous faire croire qu'il y en a, même là où il n'y en a pas (par exemple lorsque nous regardons la lune et que nous y voyons un visage ou lorsque nous considérons les nuages comme des animaux).

C'est cette machine hyperpuissante de reconnaissance des formes dans nos têtes qui transforme enfin les sons en musique : lorsqu'un orchestre entier de 50 instruments se déchaîne, même le cerveau humain est dépassé par la tâche de traduire les différentes fréquences en sons, de mettre chacun d'eux en relation avec tous les autres en tant qu'harmonies et de suivre simultanément la mélodie. Voici ce que le cerveau fait ingénieusement à la place : dans ce tsunami de sons, il cherche des modèles supérieurs et les suit simplement. Grâce à cette réduction drastique de la complexité, le cerveau n'est pas obligé de déclarer forfait dès les chants de Noël, mais peut se donner les morceaux les plus épiques tout en nous procurant un plaisir total. Pour être plus précis : Le plaisir ne se trouve pas a priori dans les notes et les sons, mais survient lorsque des cascades de feux d'artifice neuronaux d'hormones de récompense se déclenchent dans le cerveau, grâce auxquelles l'évolution nous récompense pour notre capacité à reconnaître des modèles (donc, dans ce cas, des harmonies). Cette capacité est influencée d'une part par nos origines - le free jazz n'est pas accessible à tout le monde du premier coup - et d'autre part par nos gènes : comme nous ne mettons pas seulement la couleur des yeux et la stature dans notre matériel génétique, mais aussi des capacités individuelles de reconnaissance de motifs, on comprend soudain pourquoi la musique fonctionne comme un langage universel. Et les endorphines (les hormones du bonheur) bouillonnent vraiment lorsque le morceau touche exactement le sweet spot, où le bel ordre des douces harmonies est bousculé aux bons endroits par des disharmonies épicées. Seule l'harmonie et aucune disharmonie ne sollicite le cerveau, alors que le contraire le surmène. C'est pourquoi nous ressentons la musique en tant que sensation émotionnelle de la manière la plus satisfaisante dans le champ de tension entre la prévisibilité totale et l'imprévisibilité totale.

Les cours de musique ne permettent pas seulement d'exercer la dextérité, mais aussi de développer les sens qui nous aident dans nos relations avec les autres. Et il semble bien que cette composante sociale des fréquences et des harmonies soit en grande partie à remercier pour le privilège que nous avons de pouvoir vivre les sons comme de la musique.

Vidéo sur le sujet: http://youtu.be/i_0DXxNeaQ0

Autres sources:

http://www.quora.com/Why-do-certain-musical-notes-sound-good-together

http://www.ethanhein.com/wp/2013/can-science-make-a-better-music-theory-2/

http://www.quora.com/Can-Earworms-be-created-artificially

http://www.openculture.com/2014/09/why-we-love-repetition-in-music-explained-in-a-new-ted-ed-animation.html

Lehrer, Jonah (2008) : Igor Stravinski. The Source of Musicc. In : Proust Was a Neuroscientist, chapitre 6, First Mariner Books. Boston, New York. p. 120-143.

Image: Gerardo Lazzari via http://www.imcreator.com/