Musica E Cervello

Le Scienze
http://www.lescienze.it/news/2015/10/27/news/oscillazioni_corticali_percezione_musica-2818813/

27 ottobre 2015
Le oscillazioni cerebrali che si sincronizzano con la musica

In tutti gli individui, le oscillazioni nell'attività elettrica della corteccia cerebrale umana si sincronizzano con il ritmo della musica che viene ascoltata, ma solo nei musicisti questa capacità si estende anche alle frequenze più basse. Lo rivela uno studio basato sulla magnetoencefalografia, una tecnica non invasiva per studiare l'attività cerebrale, dimostrando l'importanza dell'esercizio nell'elaborazione cognitiva della musica.

Le oscillazioni corticali del cervello umano hanno un ruolo importante nella percezione della musica e migliorano con l'esercizio: lo rivela un nuovo studio apparso sulla rivista “Proceedings of the National Academy of sciences” a firma di Keith Doelling e David Poeppel della New York University e del Max Planck Institute for Empirical Aesthetics di Francoforte, in Germania.

I neuroni del nostro cervello possono generare un campo elettromagnetico o per effetto della loro attivazione ritmica indipendente, o in modo coordinato, in virtù di meccanismi di sincronizzazione permessi dalle fitte reti che li connettono. Questo campo magnetico si manifesta quindi con oscillazioni con diversi intervalli di frequenza: si distinguono infatti le oscillazioni delta, con frequenze tra 1 e 4 hertz, theta, tra 4 e 8 hertz, alfa, tra 8 e 12 hertz e gamma, per frequenze maggiori di 30 hertz.

Il ruolo dei diversi schemi di oscillazioni corticali nelle diverse situazioni in cui è impegnata la percezione umana non è ancora chiaro nei dettagli. Un fenomeno particolarmente interessante per esempio è che mentre ascoltiamo una persona che parla, alcune di queste oscillazioni, quelle di tipo theta e delta in particolare, si sincronizzano con il ritmo dei suoni uditi. La sincronizzazione probabilmente serve a permettere al cervello di “spezzettare” il flusso continuo del parlato in unità comprensibili.

Ma che cosa succede invece quando ascoltiamo ritmi più complessi, per esempio quando ascoltiamo della musica? E il cervello di un musicista risponde in modo diverso rispetto a quello di una persona comune?

Pe rispondere a queste domande, Doelling e Poppel hanno usato una tecnica di magnetoencefalografia per misurare in modo non invasivo l'attività neurale connessa all'ascolto della musica in
12 musicisti e 27 non musicisti.

Ai partecipanti era richiesto di rilevare le distorsioni di tono in brani di musica classica al pianoforte della lunghezza di 13 secondi e con diversi tempi, da mezza nota musicale al secondo a otto note al secondo.

Nel caso dei brani con una o più note al secondo, sia i musicisti sia le persone comuni mostravano oscillazioni corticali sincronizzate con il tempo dominante del brano. Tuttavia, solo i musicisti hanno mostrato oscillazioni che si sincronizzavano con il tempo dominante nei brani insolitamente lenti, cioè quelli caratterizzati da meno di una nota per secondo. Inoltre, nei tracciati magnetoencefalografici dei musicisti, le distorsioni di tono si associavano a oscillazioni più evidenti che nei non musicisti.

Il risultato dello studio, secondo gli autori, conferma che l'attività oscillatoria della corteccia del cervello umano ha un ruolo cruciale nella percezione della musica e della sua elaborazione, ed è strettamente accoppiata all'esercizio.

http://www.pnas.org/content/112/45/E6233

Keith B. Doelling and David Poeppel, Cortical entrainment to music and its modulation by expertise
PNAS 2015 112 (45) E6233-E6242; published ahead of print October 26, 2015,

Abstract

Recent studies establish that cortical oscillations track naturalistic speech in a remarkably faithful way. Here, we test whether such neural activity, particularly low-frequency (<8 Hz; delta–theta) oscillations, similarly entrain to music and whether experience modifies such a cortical phenomenon. Music of varying tempi was used to test entrainment at different rates. In three magnetoencephalography experiments, we recorded from nonmusicians, as well as musicians with varying years of experience. Recordings from nonmusicians demonstrate cortical entrainment that tracks musical stimuli over a typical range of tempi, but not at tempi below 1 note per second. Importantly, the observed entrainment correlates with performance on a concurrent pitch-related behavioral task. In contrast, the data from musicians show that entrainment is enhanced by years of musical training, at all presented tempi. This suggests a bidirectional relationship between behavior and cortical entrainment, a phenomenon that has not previously been reported. Additional analyses focus on responses in the beta range (∼15–30 Hz)—often linked to delta activity in the context of temporal predictions. Our findings provide evidence that the role of beta in temporal predictions scales to the complex hierarchical rhythms in natural music and enhances processing of musical content. This study builds on important findings on brainstem plasticity and represents a compelling demonstration that cortical neural entrainment is tightly coupled to both musical training and task performance, further supporting a role for cortical oscillatory activity in music perception and cognition.

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