Нейробиология музыки

редактировать

Нейробиология музыки - это научное исследование мозговых механизмов, участвующих в когнитивных процессах, лежащих в основе музыка. Эти поведения включают музыку слушание, исполнение, сочинение, чтение, письмо и вспомогательные действия. Он также все больше занимается мозговой основой музыкальной эстетики и музыкальных эмоций. Ученые, работающие в этой области, могут иметь подготовку в области когнитивной нейробиологии, неврологии, нейроанатомии, психологии, теории музыки, информатики. и другие соответствующие поля.

Когнитивная нейробиология музыки представляет собой важную ветвь психологии музыки и отличается от смежных областей, таких как когнитивное музыковедение, тем, что опирается на прямые наблюдения за мозгом. и использование методов визуализации мозга, таких как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ).

Содержание

  • 1 Элементы музыки
    • 1.1 Высота звука
      • 1.1.1 Абсолютная высота звука
    • 1.2 Мелодия
    • 1.3 Ритм
    • 1.4 Тональность
  • 2 Музыкальное оформление и исполнение
    • 2.1 Функции управления моторикой
      • 2.1.1 Время
      • 2.1.2 Последовательность
      • 2.1.3 Пространственная организация
    • 2.2 Слухово-моторные взаимодействия
      • 2.2.1 Взаимодействие с прямой связью и обратной связью
      • 2.2.2 Модели слухово-моторных взаимодействий
      • 2.2.3 Зеркально-эхо-нейроны и слухово-моторные взаимодействия
  • 3 Музыка и язык
  • 4 Обработка музыкантов и не-музыкантов
    • 4.1 Различия
    • 4.2 Сходства
  • 5 Гендерные различия
  • 6 Различия в руках
  • 7 Музыкальные образы
  • 8 Эмоции
  • 9 Память
    • 9.1 Нейропсихология музыкальной памяти
    • 9.2 Нейропсихологические корреляты музыкальной памяти
    • 9.3 Терапевтические эффекты музыки на память
  • 10 Внимание
  • 11 Развитие
  • 12 Нарушение
    • 12.1 Фокальная дистония кисти
    • 12.2 Музыкальная агнозия
    • 12.3 Врожденная амузия
    • 12.4 Поражение миндалины
    • 12,5 Селективный дефицит в музыкальной сфере ding
    • 12.6 Слуховая аритмия
  • 13 Ссылки
  • 14 Внешние ссылки

Элементы музыки

Высота звука

Звуки состоят из волн молекул воздуха, которые колеблются на разных частотах. Эти волны перемещаются к базилярной мембране в улитке внутреннего уха. Разные частоты звука вызывают колебания в разных местах базилярной мембраны. Мы можем слышать разную высоту звука, потому что каждая звуковая волна с уникальной частотой соотносится с разными участками базилярной мембраны. Такое пространственное расположение звуков и соответствующих им частот, обрабатываемых базилярной мембраной, известно как тонотопия. Когда волосковые клетки на базилярной мембране перемещаются вперед и назад из-за вибрирующих звуковых волн, они высвобождают нейротрансмиттеры и вызывают появление потенциалов действия в слуховой нерв. Затем слуховой нерв ведет к нескольким слоям синапсов в многочисленных кластерах нейронов или ядрах в слуховом стволе мозга. Эти ядра также тонотопически организованы, и процесс достижения этой тонотопии после улитки еще недостаточно изучен. Эта тонотопия обычно сохраняется до первичной слуховой коры у млекопитающих.

Широко постулируемый механизм обработки звука в ранней центральной слуховой системе - это фазовая синхронизация и синхронизация мод потенциалов действия к частотам в стимуле. Фазовая синхронизация частот стимула была показана в слуховом нерве, ядре улитки, нижнем холмике и слуховом таламусе. Известно, что с помощью фазовой и модовой синхронизации слуховой ствол мозга сохраняет значительную часть временной и низкочастотной информации исходного звука; это очевидно при измерении слуховой реакции ствола мозга с помощью ЭЭГ. Это временное сохранение - один из способов напрямую аргументировать темпоральную теорию восприятия звука и аргументировать косвенно против теории места восприятие высоты тона.

первичная слуховая кора является одной из основных областей, связанных с превосходным разрешением по высоте звука.

Правая вторичная слуховая кора имеет более высокое разрешение по высоте звука, чем левая. Хайд, Перец и Заторре (2008) использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) в своем исследовании, чтобы проверить участие правого и левого слуховых областей коры в частотной обработке мелодических последовательностей. Наряду с обнаружением более высокого разрешения по высоте звука в правой вторичной слуховой коре, были обнаружены определенные вовлеченные области: planum temporale (PT) во вторичной слуховой коре и первичная слуховая кора в медиальном отделе извилины Гешля (HG).

Многие исследования нейровизуализации обнаружили доказательства важности правых вторичных слуховых областей в аспектах обработки музыкального тона, таких как мелодия. Многие из этих исследований, такие как исследование Паттерсона, Уппенкампа, Джонсруда и Гриффитса (2002), также обнаруживают доказательства иерархии обработки звука. Паттерсон и др. (2002) использовали спектрально подобранные звуки, которые производили: отсутствие высоты звука, фиксированной высоты звука или мелодии в исследовании фМРТ, и обнаружили, что все условия активируют HG и PT. Звуки с высотой тона активировали больше этих регионов, чем звуки без них. При воспроизведении мелодии активация распространилась на верхнюю височную извилину (STG) и на плоскую поверхность (PP). Эти результаты подтверждают существование иерархии обработки основного тона.

Абсолютная высота звука

Музыканты, обладающие абсолютной высотой звука, могут определять высоту звука музыкальных тонов без внешней привязки.

Абсолютная высота звука (AP) определяется как способность определять высоту звука музыкального тона. или для создания музыкального тона с заданной высотой тона без использования внешней эталонной высоты звука. Нейробиологические исследования не обнаружили четкого паттерна активации, характерного для обладателей AP. Zatorre, Perry, Beckett, Westbury и Evans (1998) исследовали нейронные основы AP, используя методы функциональной и структурной визуализации мозга. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) использовалась для измерения церебрального кровотока (CBF) у музыкантов с АП и музыкантов без АД. При представлении музыкальных тонов в обеих группах наблюдались похожие модели увеличения CBF в слуховых областях коры. Обладатели AP и субъекты без AP продемонстрировали аналогичные модели левой дорсолатеральной фронтальной активности, когда они выполняли суждения относительно высоты звука. Однако у субъектов без AP активация в правой нижней лобной коре присутствовала, тогда как обладатели AP не проявляли такой активности. Это открытие предполагает, что музыкантам с AP не нужен доступ к устройствам оперативной памяти для таких задач. Эти данные подразумевают, что не существует специфического паттерна региональной активации, уникального для AP. Скорее, доступность конкретных механизмов обработки и требований к задачам определяет задействованные нейронные области.

Мелодия

Исследования показывают, что люди способны автоматически определять разницу или аномалию в мелодии, например, расстроенную высоту, что не соответствует их предыдущему музыкальному опыту. Эта автоматическая обработка происходит во вторичной слуховой коре. Браттико, Терваниеми, Наатанен и Перец (2006) выполнили одно такое исследование, чтобы определить, может ли обнаружение тонов, не соответствующих ожиданиям человека, происходить автоматически. Они записали связанные с событием потенциалы (ERPs) у немузыкальных исполнителей, поскольку им были представлены незнакомые мелодии либо с несоответствующей высотой тона, либо с несоответствующей тональностью, в то время как участники либо отвлекались от звуков, либо обращали внимание на мелодию. Оба условия выявили раннюю лобную негативность, связанную с ошибкой, независимо от того, куда было направлено внимание. Этот негатив зародился в слуховой коре, точнее в надвисочной доле (которая соответствует вторичной слуховой коре) с большей активностью со стороны правого полушария. Негативная реакция была больше для фальшивого тона, чем для фальшивого. Рейтинг музыкального несоответствия был выше для мелодий, не соответствующих тональности, чем для мелодий, не соответствующих тональности. В состоянии сфокусированного внимания нестандартные и фальшивые ноты производили позднюю теменную позитивность. Результаты Brattico et al. (2006) предполагают, что во вторичной слуховой коре происходит автоматическая и быстрая обработка мелодических свойств. Выводы о том, что несоответствие высоты звука обнаруживалось автоматически даже при обработке незнакомых мелодий, предполагают автоматическое сравнение поступающей информации с долгосрочными знаниями о свойствах музыкальной гаммы, таких как культурные правила музыкальных свойств (общие последовательности аккордов, схемы гамм, и т. д.) и индивидуальные ожидания относительно того, как должна звучать мелодия.

Ритм

Пояс и парапояс правого полушария участвуют в обработке ритма. Ритм - это сильно повторяющийся образец движения или звука. Когда люди готовятся вычеркивать ритм через равные промежутки времени (1: 2 или 1: 3) левой лобной корой, левой теменной корой и правым мозжечком все активированы. При более сложных ритмах, таких как 1: 2,5, задействовано больше областей коры головного мозга и мозжечка. Записи ЭЭГ также показали взаимосвязь между электрической активностью мозга и восприятием ритма. Снайдер и Лардж (2005) провели исследование по изучению восприятия ритма у людей, обнаружив, что активность в гамма-диапазоне (20-60 Гц) соответствует ударам в простом ритме. Snyder Large обнаружил два типа гамма-активности: индуцированную гамма-активность и вызванную гамма-активность. Вызванная гамма-активность обнаруживалась после наступления каждого тона в ритме; было обнаружено, что эта активность синхронизирована по фазе (пики и впадины напрямую связаны с точным началом тона) и не проявляются, когда в ритме присутствует пауза (пропущенная доля). Индуцированная гамма-активность, которая не была синхронизирована по фазе, также соответствовала каждому биению. Однако индуцированная гамма-активность не снижалась, когда в ритме присутствовал разрыв, что указывает на то, что индуцированная гамма-активность, возможно, может служить своего рода внутренним метрономом, независимым от слухового ввода.

Тональность

Тональность описывает отношения между элементами мелодии и гармонией - тонами, интервалами, аккордами и масштабирует. Эти отношения часто характеризуются как иерархические, когда один из элементов доминирует над другим или привлекает его. Они возникают как внутри, так и между элементами каждого типа, создавая богатое и изменяющееся во времени восприятие между тонами и их мелодическим, гармоническим и хроматическим контекстом. В общепринятом смысле тональность относится только к типам гаммы major и minor - примерам гамм, элементы которых способны поддерживать согласованный набор функциональных отношений. Самая важная функциональная связь - это связь тонической ноты (первая нота в гамме) и тонического аккорда (первая нота в гамме с третьей и пятой нотами) с остальной частью гаммы. Тоник - это элемент, который имеет тенденцию утверждать свое доминирование и притяжение над всеми остальными, и он действует как конечная точка притяжения, отдыха и разрешения шкалы.

Правая слуховая кора в первую очередь участвует в восприятии высоты звука., а также части гармонии, мелодии и ритма. Одно исследование, проведенное Петром Джанатой, показало, что есть чувствительные к тональности области в медиальной префронтальной коре, мозжечке, верхних височных бороздах обоих полушарий и верхние височные извилины (которые смещены в сторону правого полушария).

Музыкальное производство и исполнение

Функции управления моторикой

Музыкальное исполнение обычно включает как минимум три элементарных функции управления моторикой: синхронизация, последовательность и пространственная организация движений. Точность движений связана с музыкальным ритмом. Ритм, структура временных интервалов в музыкальном такте или фразе, в свою очередь, создает ощущение более сильных и более слабых ударов. Последовательность и пространственная организация относятся к выражению отдельных нот на музыкальном инструменте.

. Эти функции и их нейронные механизмы изучались по отдельности во многих исследованиях, но мало что известно об их совместном взаимодействии при создании сложного музыкального исполнения. Изучение музыки требует их совместного изучения.

Выбор времени

Хотя нейронные механизмы, участвующие в перемещении по времени, тщательно изучались в течение последних 20 лет, многое остается спорным. Способность выражать движения в точное время была подтверждена нейронным метрономом или часовым механизмом, где время представлено в виде колебаний или импульсов. Противоположный взгляд на этот механизм метронома также был выдвинут, утверждая, что он является эмерджентным свойством кинематики самого движения. Кинематика определяется как параметры движения в пространстве без привязки к силам (например, направление, скорость и ускорение).

Исследования функциональной нейровизуализации, а также исследования пациентов с повреждениями головного мозга связали время движения с несколькими корковые и подкорковые области, включая мозжечок, базальные ганглии и дополнительные моторные области (SMA). В частности, базальные ганглии и, возможно, SMA были вовлечены в интервальную синхронизацию в более длительных временных масштабах (1 секунда и выше), в то время как мозжечок может быть более важным для управления двигательной синхронизацией в более коротких временных масштабах (миллисекунды). Кроме того, эти результаты показывают, что синхронизация движений контролируется не одной областью мозга, а сетью областей, которые контролируют определенные параметры движения и зависят от соответствующей шкалы времени ритмической последовательности.

Секвенирование

Моторная последовательность была исследована либо с точки зрения упорядочения отдельных движений, таких как последовательности пальцев для нажатия клавиш, либо с точки зрения координации подкомпонентов сложных многосуставных движений. В этом процессе участвуют различные корковые и подкорковые области, включая базальные ганглии, SMA и пре-SMA, мозжечок, премоторную и префронтальную коры, все они участвуют в производстве и обучении моторных последовательностей, но без явных доказательств. об их конкретном вкладе или взаимодействии друг с другом. На животных нейрофизиологические исследования продемонстрировали взаимодействие между лобной корой и базальными ганглиями во время обучения последовательностям движений. Исследования с использованием нейровизуализации человека также подчеркнули вклад базальных ганглиев в хорошо усвоенные последовательности.

Мозжечок, вероятно, важен для обучения последовательностям и интеграции отдельных движений в унифицированные последовательности, в то время как пре-SMA и SMA было показано, что они участвуют в организации или разделении более сложных последовательностей движений. Считается, что разбиение на части, определяемое как реорганизация или перегруппировка последовательностей движений в более мелкие подпоследовательности во время выполнения, способствует плавному выполнению сложных движений и улучшает моторную память. Наконец, премоторная кора головного мозга, как было показано, участвует в задачах, требующих создания относительно сложных последовательностей, и может способствовать двигательному прогнозированию.

Пространственная организация

Несколько исследований сложного моторного контроля различают последовательную и пространственную организацию, но профессиональные музыкальные выступления требуют не только точной последовательности, но и пространственной организации движений. Исследования на животных и людях установили участие теменной, сенсорно-моторной и премоторной коры в контроле движений, когда требуется интеграция пространственной, сенсорной и моторной информации. До сих пор мало исследований подробно изучали роль пространственной обработки в контексте музыкальных задач.

Слухово-моторные взаимодействия

Взаимодействия с прямой связью и обратной связью

Слухово-моторное взаимодействие можно в общих чертах определить как любое взаимодействие или коммуникацию между двумя системами. Двумя классами слухомоторного взаимодействия являются «прямая связь» и «обратная связь». При прямом взаимодействии именно слуховая система в основном влияет на моторную отдачу, часто прогнозирующим образом. Примером может служить феномен постукивания в такт, когда слушатель предвидит ритмические акценты в музыкальном произведении. Другой пример - влияние музыки на двигательные нарушения: было показано, что ритмические слуховые стимулы улучшают способность ходить у пациентов с болезнью Паркинсона и инсультом.

Взаимодействие с обратной связью особенно важно уместно при игре на таком инструменте, как скрипка, или в пении, где высота тона переменная и должна постоянно контролироваться. Если слуховая обратная связь заблокирована, музыканты все еще могут исполнять хорошо отрепетированные пьесы, но это влияет на выразительные аспекты исполнения. Когда слуховой обратной связью экспериментально манипулируют с помощью задержек или искажений, моторные характеристики значительно изменяются: асинхронная обратная связь нарушает синхронизацию событий, тогда как изменение информации о высоте звука нарушает выбор соответствующих действий, но не их выбор времени. Это говорит о том, что сбои происходят из-за того, что и действия, и восприятие зависят от единственного базового ментального представления.

Модели слухово-моторных взаимодействий

Было разработано несколько моделей слухово-моторных взаимодействий. Модель Хикока и Поппеля, которая специфична для обработки речи, предполагает, что вентральный слуховой поток отображает звуки в значения, тогда как спинной поток отображает звуки в артикуляционные представления. Они и другие предполагают, что задние слуховые области на теменно-височной границе являются ключевыми частями слухово-моторного интерфейса, отображая слуховые репрезентации на моторные репрезентации речи и на мелодии.

Зеркально-эхо-нейроны и слуховые– моторные взаимодействия

Система зеркальных нейронов играет важную роль в нейронных моделях сенсорно-моторной интеграции. Существует множество свидетельств того, что нейроны реагируют как на действия, так и на совокупное наблюдение за действиями. Система, предложенная для объяснения такого понимания действий, заключается в том, что визуальные представления действий отображаются на нашей собственной двигательной системе.

Некоторые зеркальные нейроны активируются как наблюдением за целенаправленными действиями, так и производимыми связанными звуками. во время действия. Это говорит о том, что слуховая модальность может получить доступ к двигательной системе. Хотя эти слухово-моторные взаимодействия в основном изучались для речевых процессов и были сосредоточены на области Брока и vPMC, по состоянию на 2011 г. эксперименты начали проливать свет на то, как эти взаимодействия необходимы для музыкального исполнения. Результаты указывают на более широкое вовлечение dPMC и других моторных областей.

Музыка и язык

Было показано, что некоторые аспекты языка и мелодии обрабатываются практически одинаково функциональные области мозга. Браун, Мартинес и Парсонс (2006) исследовали неврологические структурные сходства между музыкой и языком. С помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) результаты показали, что как языковые, так и мелодические фразы вызывают активацию в почти идентичных функциональных областях мозга. Эти области включали первичную моторную кору, дополнительную моторную область, зону Брока, переднюю островок, первичную и вторичную слуховую кору, височный полюс, базальные ганглии., вентральный таламус и задний мозжечок. Различия были обнаружены в тенденциях к латерализации, поскольку языковые задачи благоприятствовали левому полушарию, но большинство активаций были двусторонними, что приводило к значительному перекрытию модальностей.

Было показано, что механизмы синтаксической информации как в музыке, так и в языке обрабатываются одинаково в мозг. Jentschke, Koelsch, Sallat и Friederici (2008) провели исследование по изучению обработки музыки у детей с специфическими языковыми нарушениями (SLI). Дети с типичным языковым развитием (TLD) продемонстрировали паттерны ERP, отличные от таковых у детей с SLI, что отражало их проблемы в обработке музыкально-синтаксических закономерностей. Сильная корреляция между амплитудой ERAN (Early Right Anterior Negativity - специфическая мера ERP) и лингвистическими и музыкальными способностями дает дополнительные доказательства взаимосвязи синтаксической обработки в музыке и языке.

Однако создание мелодии и производство речь может подаваться разными нейронными сетями. Стюарт, Уолш, Фрит и Ротвелл (2001) изучали различия между воспроизведением речи и воспроизведением песен с использованием транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Стюарт и др. обнаружили, что ТМС, нанесенная на левую лобную долю, нарушает речь, но не мелодию, подтверждая идею о том, что они обслуживаются разными областями мозга. Авторы предполагают, что причина такой разницы в том, что генерация речи может быть хорошо локализована, но лежащие в основе механизмы производства мелодии - нет. В качестве альтернативы также было высказано предположение, что воспроизведение речи может быть менее устойчивым, чем производство мелодий, и, следовательно, более восприимчивым к помехам.

Обработка речи - это функция в большей степени левого полушария мозга, чем его правого, особенно в области Брока. и область Вернике, хотя роли, которые играют две стороны мозга в обработке различных аспектов языка, все еще неясны. Музыка также обрабатывается как левым, так и правым полушариями мозга. Недавние данные также свидетельствуют о том, что язык и музыка разделяют процессинг на концептуальном уровне. Также было обнаружено, что среди студентов музыкальной консерватории преобладание абсолютного слуха намного выше у носителей языка тонов, даже с учетом этнического происхождения, что показывает, что язык влияет на восприятие музыкальных тонов.

Музыкант vs. Обработка, не относящаяся к музыкантам

Профессиональные пианисты демонстрируют меньшую активацию коры при сложных задачах движения пальцами из-за структурных различий в мозге.

Различия

Структура мозга у музыкантов и не музыкантов заметно отличается. Газер и Шлауг (2003) сравнили структуры мозга профессиональных музыкантов с не музыкантами и обнаружили серое вещество объемные различия в моторных, слуховых и зрительно-пространственных областях мозга. В частности, были обнаружены положительные корреляции между статусом музыканта (профессионал, любитель и не музыкант) и объемом серого вещества в первичных моторных и соматосенсорных областях, премоторных областях, передних верхних теменных областях и в нижней височной извилине с двух сторон. Эта сильная связь между статусом музыканта и различиями в сером веществе поддерживает идею о том, что в мозге музыкантов наблюдаются структурные изменения, зависящие от использования. Из-за явных различий в нескольких областях мозга маловероятно, что эти различия являются врожденными, а скорее из-за длительного приобретения и повторяющихся репетиций музыкальных навыков.

Мозг музыкантов также обнаруживает функциональные отличия от мозга не музыкантов. Krings, Topper, Foltys, Erberich, Sparing, Willmes и Thron (2000) использовали фМРТ для изучения поражения области мозга профессиональных пианистов и контрольной группы при выполнении сложных движений пальцами. Krings et al. обнаружили, что профессиональные пианисты показали более низкий уровень корковой активации в моторных областях мозга. Был сделан вывод о том, что пианистам необходимо активировать меньшее количество нейронов из-за длительной двигательной практики, которая приводит к различным моделям корковой активации. Коенеке, Лутц, Вустенберг и Янке (2004) сообщили об аналогичных результатах у клавишников. Опытные клавишники и контрольная группа выполняли сложные задачи, включающие одно- и бимануальные движения пальцев. В условиях выполнения задания сильные гемодинамические реакции в мозжечке демонстрировали как немузыканты, так и клавишники, но у не-музыкантов наблюдалась более сильная реакция. Это открытие указывает на то, что различные паттерны корковой активации возникают в результате длительной двигательной практики. Эти данные подтверждают предыдущие данные, показывающие, что музыкантам требуется меньше нейронов для выполнения тех же движений.

Было показано, что музыканты имеют значительно более развитую височную левую плануму, а также большую словесную память. В исследовании Чана учитывались возраст, средний балл и годы образования, и было обнаружено, что при тесте на запоминание из 16 слов музыканты в среднем набирали на одно-два слова больше, чем их не музыкальные коллеги.

Сходства

Исследования показали, что человеческий мозг обладает скрытыми музыкальными способностями. Koelsch, Gunter, Friederici and Schoger (2000) исследовали влияние предшествующего музыкального контекста, актуальность неожиданных аккордов и степень вероятности нарушения обработки музыки как у музыкантов, так и у музыкантов, не являющихся музыкантами. Результаты показали, что человеческий мозг непреднамеренно экстраполирует ожидания в отношении предстоящих звуковых сигналов. Даже у не музыкантов экстраполированные ожидания согласуются с теорией музыки. Способность обрабатывать информацию музыкально поддерживает идею о скрытых музыкальных способностях человеческого мозга. В последующем исследовании Koelsch, Schroger, and Gunter (2002) исследовали, могут ли ERAN и N5 преждевременно вызывать у не-музыкантов. Результаты показали, что и ERAN, и N5 могут быть вызваны даже в ситуации, когда слушатель игнорирует музыкальный стимул, что указывает на наличие в человеческом мозге сильно дифференцированной превнимательной музыкальности.

Гендерные различия

Между мозгом мужчин и женщин существуют незначительные неврологические различия в отношении обработки данных в полушарии. Koelsch, Maess, Grossmann и Friederici (2003) исследовали обработку музыки с помощью ЭЭГ и ERP и обнаружили гендерные различия. Результаты показали, что женщины обрабатывают музыкальную информацию двусторонне, а мужчины обрабатывают музыку с преобладанием правого полушария. Однако ранний негатив самцов также присутствовал в левом полушарии. Это указывает на то, что мужчины не используют исключительно правое полушарие для обработки музыкальной информации. В последующем исследовании Koelsch, Grossman, Gunter, Hahne, Schroger и Friederici (2003) обнаружили, что у мальчиков наблюдается латерализация ранней передней негативности в левом полушарии, но у девочек обнаружен двусторонний эффект. Это указывает на эффект развития, так как ранний негатив латерализируется в правом полушарии у мужчин и в левом полушарии у мальчиков.

Различия в маневренности

Было обнаружено, что левши, особенно те, кто также владеет обеими руками, лучше справляются с краткосрочной памятью на высоту звука, чем правши. Была выдвинута гипотеза, что это преимущество в маневренности связано с тем, что у левшей больше дублирования памяти в двух полушариях, чем у правшей. Другая работа показала, что существуют явные различия между правшей и левшей (на статистической основе) в том, как воспринимаются музыкальные паттерны, когда звуки исходят из разных областей пространства. Это было обнаружено, например, в иллюзии октавы и в иллюзии шкалы.

Музыкальные образы

Музыкальные образы относятся к опыту воспроизведения музыки, представляя ее внутри голова. Музыканты демонстрируют превосходные способности к музыкальным образам благодаря интенсивной музыкальной подготовке. Herholz, Lappe, Knief и Pantev (2008) исследовали различия в нейронной обработке задачи музыкального образа у музыкантов и не музыкантов. Используя магнитоэнцефалографию (МЭГ), Herholz et al. исследовали различия в обработке музыкальных образов задач со знакомыми мелодиями у музыкантов и не музыкантов. В частности, в исследовании проверялось, может ли отрицательное отношение несоответствия (MMN) быть основано исключительно на изображении звуков. Задача заключалась в том, что участники слушали начало мелодии, продолжение мелодии в своей голове и, наконец, слышали правильный / неправильный тон как дальнейшее продолжение мелодии. Образы этих мелодий были достаточно сильными, чтобы получить раннюю предварительную реакцию мозга на непредвиденные нарушения воображаемых мелодий у музыкантов. Эти результаты показывают, что аналогичные нейронные корреляты используются для образов и восприятия обученных музыкантов. Кроме того, результаты показывают, что изменение негативности несоответствия образов (iMMN) посредством интенсивного музыкального обучения приводит к достижению превосходных способностей к воображению и упреждающей обработке музыки.

Перцептивные музыкальные процессы и музыкальные образы могут иметь общий нейронный субстрат в мозгу. ПЭТ-исследование, проведенное Zatorre, Halpern, Perry, Meyer и Evans (1996), изучает изменения мозгового кровотока (CBF), связанные со слуховыми образами и задачами восприятия. В ходе этих заданий исследовалось участие определенных анатомических областей, а также функциональные сходства между процессами восприятия и образами. Сходные паттерны изменений CBF предоставили доказательства, подтверждающие идею о том, что процессы изображения имеют общий нейронный субстрат со связанными процессами восприятия. Двусторонняя нейронная активность во вторичной слуховой коре была связана как с восприятием, так и с воображением песен. Это означает, что во вторичной слуховой коре процессы лежат в основе феноменологического впечатления от воображаемых звуков. Дополнительная моторная область (SMA) была активна как в образных, так и в перцептивных задачах, предполагая скрытую вокализацию как элемент музыкальных образов. Увеличение CBF в нижней лобной полярной коре и правом таламусе предполагает, что эти области могут быть связаны с извлечением и / или генерацией слуховой информации из памяти.

Эмоция

Музыка может создавать невероятно приятные ощущения, которые можно описать как «озноб». Блад и Заторре (2001) использовали ПЭТ для измерения изменений мозгового кровотока, когда участники слушали музыку, которая, как они знали, вызывала у них «озноб» или какой-либо другой очень приятный эмоциональный отклик. Они обнаружили, что по мере нарастания озноба в таких областях мозга, как миндалевидное тело, орбитофронтальная кора, вентральное полосатое тело, <94, наблюдаются многие изменения мозгового кровотока.>средний мозг и вентральная медиальная префронтальная кора. Многие из этих областей связаны с вознаграждением, мотивацией, эмоциями и возбуждением, а также активируются в других приятных ситуациях. Возникающие в результате реакции удовольствия позволяют высвобождать дофамин, серотонин и окситоцин. Nucleus accumbens (часть полосатого тела ) участвует как в эмоциях, связанных с музыкой, так и в ритмическом измерении времени.

По данным Национального института здоровья, дети и взрослые, страдающие от эмоциональной травмы, могут извлечь пользу из использования музыки различными способами. Использование музыки играет важную роль в помощи детям, которые борются с сосредоточенностью, тревогой и когнитивными функциями, используя музыку в терапевтических целях. Музыкальная терапия также помогла детям справиться с аутизмом, детским раком и болью от лечения.

Эмоции, вызываемые музыкой, активируют те же области лобного мозга, что и эмоции, вызываемые другими стимулами. Шмидт и Трейнор (2001) обнаружили, что валентность (т.е. положительная или отрицательная) музыкальных сегментов различается по паттернам фронтальной активности ЭЭГ. Радостные и счастливые музыкальные сегменты были связаны с увеличением активности левой лобной ЭЭГ, тогда как испуганные и грустные музыкальные сегменты были связаны с увеличением активности правой фронтальной ЭЭГ. Кроме того, интенсивность эмоций дифференцировалась по характеру общей фронтальной активности ЭЭГ. Общая активность лобной области увеличивалась по мере того, как аффективные музыкальные стимулы становились более интенсивными.

Когда проигрываются неприятные мелодии, активируется задняя поясная кора, что указывает на ощущение конфликта или эмоциональной боли. Также было обнаружено, что правое полушарие связано с эмоциями, которые также могут активировать области поясной извилины во время эмоциональной боли, особенно социального отторжения (Эйзенбергер). Эти данные, наряду с наблюдениями, побудили многих музыкальных теоретиков, философов и нейробиологов связать эмоции с тональностью. Это кажется почти очевидным, потому что музыкальные тона кажутся характеристикой тонов человеческой речи, которые указывают на эмоциональное содержание. гласные в фонемах песни удлинены для создания драматического эффекта, и кажется, что музыкальные тона - это просто преувеличения нормальной вербальной тональности.

Память

Нейропсихология музыкальной памяти

Музыкальная память включает в себя как явные, так и неявные системы памяти. Явная музыкальная память далее различается на эпизодическую (где, когда и что из музыкального опыта) и семантическую (память на музыкальные знания, включая факты и эмоциональные концепции). Имплицитная память сосредоточена на «как» музыки и включает автоматические процессы, такие как процедурная память и обучение моторным навыкам - другими словами, навыки, критически важные для игры на музыкальном инструменте. Самсон и Бэрд (2009) обнаружили, что способность музыкантов с болезнью Альцгеймера играть на музыкальном инструменте (имплицитная процедурная память) может быть сохранена.

Нейронные корреляты музыкальной памяти

Исследование ПЭТ, изучающее нейронные корреляты музыкальной семантической и эпизодической памяти, обнаружило различные паттерны активации. Семантическая музыкальная память предполагает чувство близости песен. Семантическая память на состояние музыки привела к двусторонней активации в медиальной и орбитальной лобной коре, а также к активации в левой угловой извилине и левой передней области средней височной извилины. Эти паттерны поддерживают функциональную асимметрию, отдавая предпочтение левому полушарию семантической памяти. Левая передняя височная и нижняя лобная области, которые были активированы в задаче музыкальной семантической памяти, вызвали пики активации именно во время презентации музыкального материала, предполагая, что эти области в некоторой степени функционально специализированы для музыкальных семантических представлений.

Эпизодическая память музыкальной информации включает в себя способность вспомнить прежний контекст, связанный с музыкальным отрывком. При состоянии, вызывающем эпизодическую память для музыки, активации были обнаружены с обеих сторон в средней и верхней лобных извилинах и предклинье, причем активация преобладала в правое полушарие. Другие исследования показали, что предклинье активируется при успешном эпизодическом воспоминании. Поскольку она была активирована в знакомом состоянии памяти эпизодической памяти, эту активацию можно объяснить успешным воспроизведением мелодии.

Когда дело доходит до памяти для основного тона, кажется, что существует динамическая и распределенная сеть мозга, которая подчиняет процессы памяти основного тона. Gaab, Gaser, Zaehle, Jancke и Schlaug (2003) исследовали функциональную анатомию памяти основного тона с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Анализ результатов выполнения задания на память высоты тона показал значительную корреляцию между хорошим выполнением задания и супрамаргинальной извилиной (SMG), а также дорсолатеральным мозжечком. Полученные данные показывают, что дорсолатеральный мозжечок может действовать как процессор распознавания высоты тона, а SMG может действовать как место хранения краткосрочной информации о высоте звука. Было обнаружено, что левое полушарие играет более важную роль в задаче на память по высоте звука, чем правое полушарие.

Терапевтическое воздействие музыки на память

Было показано, что музыкальные тренировки помогают памяти. Альтенмюллер и др. изучили разницу между активным и пассивным музыкальным обучением и обнаружили, что в течение более длительного (но не короткого) периода времени активно обучаемые студенты сохраняли гораздо больше информации, чем пассивно обучаемые студенты. У активно обучаемых студентов также была обнаружена более высокая активация коры головного мозга. Студенты с пассивным обучением не теряли зря время; они, наряду с активной группой, демонстрировали большую активность левого полушария, что типично для подготовленных музыкантов.

Исследования показывают, что мы слушаем одни и те же песни неоднократно из-за музыкальной ностальгии. Одно крупное исследование, опубликованное в журнале Memory Cognition, показало, что музыка позволяет уму вызывать воспоминания о прошлом.

Attention

Treder et al. выявили нейронные корреляты внимания при прослушивании упрощенных полифонических музыкальных паттернов. В музыкальном эксцентричном эксперименте участники переключили внимание на один из трех различных инструментов в музыкальных аудиоклипах, причем каждый инструмент время от времени играл одну или несколько нот, отклоняющихся от повторяющегося в противном случае образца. В отличие от обслуживаемых и необслуживаемых инструментов, анализ ERP показывает индивидуальные и индивидуальные реакции, включая P300 и ранние слуховые компоненты. Обслуживаемый инструмент можно было классифицировать офлайн с высокой точностью. Это указывает на то, что внимание, уделяемое конкретному инструменту в полифонической музыке, может быть выведено из текущей ЭЭГ, открытие, которое потенциально актуально для создания более эргономичных интерфейсов мозг-компьютер на основе списков музыки.

Разработка

Было обнаружено, что у музыкальных четырехлетних детей есть одна большая внутриполушарная когерентность левого полушария. В исследовании Cowell et al. Было обнаружено, что у музыкантов более развитая передняя часть мозолистого тела. в 1992 г. Это было подтверждено исследованием Schlaug et al. в 1995 году было обнаружено, что у классических музыкантов в возрасте от 21 до 36 лет передние мозолистые тела значительно больше, чем у немузыкальных контрольных. Шлауг также обнаружил, что существует сильная корреляция между музыкальным воздействием в возрасте до семи лет и значительным увеличением размера мозолистого тела. Эти волокна соединяют вместе левое и правое полушария и указывают на усиление взаимодействия между обоими полушариями мозга. Это предполагает слияние пространственно-эмоционально-тональной обработки правого полушария и лингвистической обработки левого полушария. Эта обширная ретрансляция через множество различных областей мозга может способствовать способности музыки улучшать функцию памяти.

Нарушение

Фокальная дистония руки

Фокальная киста дистония - это двигательное расстройство, связанное с выполнением задания, связанное с профессиональной деятельностью, требующей повторяющихся движений рук. Фокальная дистония кисти связана с нарушением работы премоторной и первичной сенсомоторной коры. В ходе фМРТ-исследования были обследованы пять гитаристов с очаговой дистонией кисти. В исследовании была воспроизведена специфическая для конкретной задачи дистония рук, когда гитаристы использовали настоящий гитарный гриф внутри сканера, а также выполняли гитарное упражнение, чтобы вызвать ненормальное движение руки. Гитаристы-дистонисты показали значительно большую активацию контралатеральной первичной сенсомоторной коры, а также двустороннюю недостаточную активацию премоторных областей. Этот паттерн активации представляет собой ненормальное задействование корковых областей, участвующих в двигательном контроле. Даже у профессиональных музыкантов широкое двустороннее поражение кортикальных областей необходимо для создания сложных движений рук, таких как гаммы и арпеджио. Аномальный переход от премоторной к первичной сенсомоторной активации напрямую коррелирует с гитарной дистонией кистей рук.

Музыкальная агнозия

Музыкальная агнозия, слуховая агнозия - это синдром избирательного нарушения распознавания музыки. Три случая музыкальной агнозии исследовали Далла Белла и Перец (1999); C.N., G.L. и I.R. Все трое из этих пациентов получили двустороннее повреждение слуховой коры, что привело к музыкальным трудностям, в то время как понимание речи осталось неизменным. Их нарушение связано с распознаванием когда-то знакомых мелодий. Им не нужно распознавать звуки окружающей среды и тексты песен. Перец (1996) дополнительно изучил музыкальную агнозию C.N. и сообщил о начальном ухудшении обработки высоты звука и сохранении временной обработки. C.N. позже восстановился в способности обработки звука, но остался нарушенным в суждениях о распознавании мелодии и знакомстве.

Музыкальные агнозии можно разделить на категории на основе процесса, который нарушен у человека. Апперцептивная музыкальная агнозия включает нарушение на уровне анализа восприятия, включая неспособность правильно кодировать музыкальную информацию. Ассоциативная музыкальная агнозия отражает нарушение репрезентативной системы, которая нарушает распознавание музыки. Многие случаи музыкальной агнозии возникли в результате хирургического вмешательства на средней мозговой артерии. Исследования на пациентах выявили большое количество доказательств, демонстрирующих, что левое полушарие мозга больше подходит для хранения музыкальных представлений в долговременной памяти, а правая сторона важна для контроля доступа к этим представлениям. Ассоциативная музыкальная агнозия, как правило, вызывается повреждением левого полушария, тогда как апперцептивная музыкальная агнозия отражает повреждение правого полушария.

Врожденная амусия

Врожденная амусия, иначе известная как глухота, - это термин для обозначения музыкальных проблем на протяжении всей жизни, которые не связаны с умственной отсталостью, отсутствие воздействия музыки или глухота, или повреждение мозга после рождения. В исследованиях фМРТ было обнаружено, что мозг амузы имеет меньше белого вещества и более толстую кору, чем контрольная группа в правой нижней лобной коре. Эти различия предполагают аномальное развитие нейронов в слуховой коре и нижней лобной извилине, двух областях, которые важны для обработки звука.

Исследования людей с амусией показывают, что в речи тональности и музыкальной тональности задействованы разные процессы. Врожденная музыка неспособна различать высоту звука и поэтому, например, не подвержена диссонансу и игре на пианино не той клавише. Их также нельзя научить запоминать мелодию или читать песню; однако они все еще способны слышать интонацию речи, например, различать «Вы говорите по-французски» и «Вы говорите по-французски?» когда говорят.

Повреждение миндалевидного тела

Повреждение миндалевидного тела может нарушить распознавание пугающей музыки.

Повреждение миндалевидного тела приводит к избирательным эмоциональным нарушениям в распознавании музыки. Gosselin, Peretz, Johnsen and Adolphs (2007) изучили S.M., пациента с двусторонним повреждением миндалины с остальной частью височной доли неповрежденной, и обнаружили, что S.M. был нарушен в распознавании страшной и грустной музыки. Восприятие счастливой музыки у С.М. было нормальным, как и ее способность использовать такие подсказки, как темп, чтобы различать счастливую и грустную музыку. Похоже, что повреждение миндалевидного тела может выборочно ухудшить распознавание пугающей музыки.

Избирательный дефицит в чтении музыки

Конкретные музыкальные нарушения могут быть результатом повреждения мозга, в результате чего другие музыкальные способности остаются нетронутыми. Cappelletti, Waley-Cohen, Butterworth и Kopelman (2000) изучали единичное исследование пациента П.К.С., профессионального музыканта, у которого было повреждение левой задней височной доли, а также небольшое правое затылочно-височное поражение. Получив повреждения в этих регионах, P.K.C. был выборочно нарушен в области чтения, письма и понимания нот, но сохранил другие музыкальные навыки. Сохранена способность читать вслух буквы, слова, числа и символы (в том числе музыкальные). Однако P.K.C. не мог читать вслух музыкальные ноты на посохе, независимо от того, было ли задание называть с помощью обычной буквы, петь или играть. Тем не менее, несмотря на этот специфический дефицит, P.K.C. сохранил способность запоминать и проигрывать знакомые и новые мелодии.

Слуховая аритмия

Аритмия в слуховой модальности определяется как нарушение ритмического чувства; и включает в себя такие недостатки, как неспособность ритмично исполнять музыку, неспособность следить за музыкой и неспособность различать или воспроизводить ритмические паттерны. В исследовании по изучению элементов ритмической функции был изучен пациент H.J., у которого возникла аритмия после перенесенного правого височно-теменного инфаркта. Повреждение этой области нарушило центральную систему синхронизации Х.Дж., которая по сути является основой его глобального ритмического нарушения. H.J. не смог генерировать устойчивые импульсы в задаче постукивания. Эти данные предполагают, что поддержание музыкального ритма зависит от работы правой височной слуховой коры.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-31 05:11:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте