Zidentyfikowano obszar mózgu odpowiedzialny za śpiewanie. Pomogły badania nad padaczką

Nowe badanie pozwoliło na przeanalizowanie zależności między muzyką a mózgiem i wykazało, że śpiew ma wyraźną sygnaturę neuronalną w porównaniu z mową lub muzyką instrumentalną. Jak tego dokonano?

Aby uzyskać dokładny obraz tego, co dzieje się w mózgu, gdy ludzie słyszą dźwięki, naukowcy zastosowali technikę zwaną elektrokortykografią (ECoG). Polega ona na umieszczeniu w czaszce elektrod rejestrujących aktywność elektryczną mózgu.

Rodzaj danych zbieranych z ECoG jest znacznie dokładniejszy niż inne techniki pomiaru aktywności mózgu, takie jak elektroencefalografia (EEG). W ECoG elektrody mierzą aktywność elektryczną, a nie przepływ krwi w mózgu, co jest wskaźnikiem aktywności neuronów (dokonuje tego funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym lub fMRI).

W badaniu wzięły udział osoby z padaczką

Wszczepianie elektrod jest procedurą inwazyjną, dlatego naukowcy przez kilka lat gromadzili dane od pacjentów z padaczką, którzy byli już poddawani zabiegom chirurgicznym w celu leczenia napadów.

Elektrody są zwykle umieszczane w skórze głowy pacjentów z padaczką w celu monitorowania ich aktywności nerwowej przez kilka dni przed operacją. Jednak za zgodą pacjentów możliwe było wykonanie dodatkowych analiz.

W tym przypadku zadanie polegało na wysłuchaniu 165 powszechnie słyszanych dźwięków, począwszy od wibracji telefonu komórkowego, przez wylewanie płynu, po rozmowę mężczyzny i pisanie na klawiaturze. W tej mieszance dźwięków znalazła się muzyka ze śpiewem i muzyka instrumentalna bez wokalizacji.

Kluczowe odkrycie

Co ciekawe, naukowcy odkryli odrębną populację neuronów, które reagowały konkretnie na śpiew, przy czym populacja ta różniła się od neuronalnych reprezentacji muzyki instrumentalnej i mowy, bardziej ogólnie.

„Naszym kluczowym nowym odkryciem jest to, że jeden z tych elementów reagował wyłącznie na śpiew. To odkrycie wskazuje, że ludzki mózg zawiera populację neuronów specyficzną dla analizy śpiewu” - twierdzą badacze.

Jak to możliwe? Otóż „Śpiew różni się od mowy swoim melodycznym konturem intonacji i rytmiką, a od muzyki instrumentalnej rezonansem wokalnym i inną strukturą charakterystyczną dla głosu. Zatem naturalną hipotezą jest to, że populacje neuronowe wybiórcze dla piosenek nieliniowo integrują się w ramach wielu cech, które odróżniają śpiew od mowy i muzykę, taką jak intonacja melodyczna i rezonanse wokalne” - tłumaczą naukowcy.

Weronika Rumińska