Si parler peut nous sembler naturel, il s’agit en réalité d’un processus qui nécessite de maîtriser un certain nombre de paramètres : vibration des cordes vocales, mouvement des lèvres, etc. Parmi eux, certains demeurent encore méconnus, notamment les retours auditifs et somatosensoriels.

De quelle manière ces retours participent-ils à la stabilité de la langue dans le contrôle moteur de la parole ? Cette question est au cœur du projet ANR SpeechStab, mené par une équipe du laboratoire Grenoble images, parole, signal, automatique (Gipsa-lab – CNRS / UGA).

Une méthode originale a été développée, qui utilise un bras robotisé pour perturber la langue du sujet pendant qu’il vocalise une voyelle. Son retour auditif est également perturbé via des écouteurs qui modifient en temps réel les caractéristiques acoustiques de la voyelle qu’il produit.

Des capteurs sont collés sur la langue du sujet pour enregistrer sa position et les mouvements qu’elle effectue lors de la production de la parole. Ces petits capteurs sont collés à différents endroits de la langue grâce à une colle biomédicale, utilisée en médecine et par les dentistes. Chaque capteur envoie des données qui permettent de déterminer leur position dans la bouche du sujet. L’objectif est d’obtenir des données fines du mouvement de cet articulateur de la parole lorsque la personne vocalise des voyelles.

Des capteurs – au nombre de trois – sont également collés sur une plaque qui est tenue entre les dents du sujet. Les signaux qu’ils émettent sont récupérés et traités de manière à définir le plan sagittal et un point d’origine pour enregistrer un espace de référence à l’intérieur de la bouche du sujet. Il est utile pour enregistrer ensuite la position et les mouvements de la langue et est propre à chaque sujet.

Un appareil, composé de bobines électromagnétiques, est placé à côté de la tête pour créer un champ électromagnétique permettant d’induire des signaux électriques permettant d’estimer la position des capteurs collés sur sa langue.

Afin d’éviter les mouvements trop importants de la tête qui la feraient sortir du champ électromagnétique, elle est maintenue à l’aide d’un casque vissé sur un support fixe.

Les données sont traitées au niveau d’un logiciel dédié, qui permet de visualiser la position de la langue dans sa bouche ainsi que ses mouvements lorsque le sujet produit de la parole.

Le bout de la langue est relié par un filin à un bras robotisé, qui tire sur la langue pour appliquer une contrainte mécanique pendant que le sujet vocalise une voyelle demandée. Des ajustements moteurs lui sont alors nécessaires pour pallier à ces changements de retours somatosensoriels (informations sensorielles nous renseignant sur la position et mouvements des membres de notre corps).

C’est la première fois qu’un tel dispositif, développé spécialement pour les besoins de l’étude, est utilisé dans des travaux de recherche sur la production de la parole.

Un microphone complète cette installation pour enregistrer le son émis par la personne. Les caractéristiques acoustiques de ce signal sont alors modifiées en temps réel et envoyées en retour dans les oreilles du sujet pour perturber son retour auditif. Le nouveau son ainsi généré est réémis vers l’oreille de la personne grâce à des écouteurs spécialisés qui ne sont pas perturbés par le champ électromagnétique émis par l’appareil. La perturbation du retour auditif, correspondant à la différence entre le son produit et celui reçu, oblige à un ajustement moteur de la part du sujet pour continuer à produire la voyelle demandée.

Un disque vert est affiché sur un écran placé devant le sujet pour lui donner des consignes : pendant toute la durée de son affichage (environ 4 secondes), il doit prononcer sa voyelle.

Un test complémentaire est fait après les mesures de stabilisation de postures linguales, pour évaluer l’influence de l’acuité somatosensorielles dans le contrôle moteur de la parole. Afin de mesure la sensibilité tactile de cet organe, une légère pression est appliquée sur la langue du sujet avec des filaments de Von Frey. L’opération est répétée avec des filaments de diamètres de plus en plus fins, exerçant des pressions de plus en plus faibles, jusqu’à ce qu’il ne les ressente plus. Un panel de sujets contrôles et de sujets souffrant de troubles des retours somatosensoriels a été constitué afin d’évaluer l’influence de ces retours somatosensoriels dans le contrôle moteur de la parole.

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Crédit photos : © Christian MOREL / GIPSA-Lab / CNRS Images

Texte : Takayuki Ito / Gipsa-lab ; Jean-François Patri / Gipsa-lab ; Christophe Savariaux / Gipsa-lab ; CNRS Alpes

Ces recherches ont été financées en tout ou partie par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR SpeechStab AAPG2021. Ce reportage a été réalisé et financé dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique et Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2021 (SAPS-CSTI-JCJC 21 et PRC AAPG 21).