Используя записи активности мозга людей, команда из Университета Рочестера и Массачусетского технологического института обнаружила нейронную популяцию клеток, которая селективно реагирует на пение, но не на другие виды музыки или речь. Эти нейроны, найденные в слуховой коре, по-видимому, реагируют на определенное сочетание голоса и музыки. Подробности опубликованы в журнале Current Biology.
Credit: public domain
«Работа предоставляет доказательства относительно тонкого разделения функций в слуховой коре таким образом, который согласуется с интуитивным различием в музыке», — говорит Сэм Норман-Эньер (Sam V. Norman-Haignere), нейробиолог из Медицинского центра Университета Рочестера.
Работа отчасти основана на исследовании 2015 года, в котором та же исследовательская группа использовала функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для выявления популяции нейронов в слуховой коре головного мозга, которые специфически реагируют на музыку. В новой работе исследователи использовали записи электрической активности, сделанные на поверхности мозга, что дало им гораздо более точную информацию, чем фМРТ.
«Есть одна популяция нейронов, которая реагирует на пение, а совсем рядом находится другая популяция нейронов, широко реагирующая на множество разной музыки. В масштабе фМРТ они настолько близки, что вы не можете их разобрать, но с внутричерепными записями мы получаем дополнительное разрешение и считаем, что именно это позволило нам разделить их», — говорит Норман-Эньер.
В исследовании 2015 года фМРТ использовалась для сканирования мозга участников, когда те слушали набор из 165 звуков, включая различные типы речи и музыки, а также повседневные звуки, такие как смыв в туалете или печатание на клавиатуре. Для этой работы команда разработала новый метод анализа данных фМРТ, который позволил им идентифицировать шесть нейронных популяций с различными паттернами реакции, включая популяцию, селективную к музыке, и другую популяцию, избирательно реагирующую на речь.
Реакции компонентов, селективных к речи, музыке и песням на различные звуки. Звуки сгруппированы в четыре категории: инструментальная музыка (синий), музыка с пением (красный), речь (зеленый, английский и иностранный) и все остальные звуки (черный/серый). Каждая пунктирная линия показывает время отклика (первые 2 секунды) на одиночный естественный звук (светлые цвета) или синтетический звук, согласованный с модуляцией (темные цвета).
В новом исследовании та же команда надеялась получить данные с более высоким разрешением, используя технику, известную как электрокортикография (ЭКоГ), которая позволяет регистрировать электрическую активность с помощью электродов, размещенных внутри черепа на поверхности мозга. Это дает гораздо более точную картину электрической активности по сравнению с фМРТ, которая измеряет разницу в концентрации кислорода в сосудах мозга как показатель активности нейронов.
Электрокортикографию обычно не проводят у людей, потому что это инвазивная процедура, но ее часто используют для наблюдения за пациентами с эпилепсией, которым предстоит операция. Пациенты находятся под наблюдением в течение нескольких дней, чтобы врачи могли определить, откуда у них распространяются приступы патологической активности. В течение этого времени, если пациенты согласятся, они могут участвовать в исследованиях, которые включают измерение их мозговой активности при выполнении определенных задач. Для этой работы команда Массачусетского технологического института смогла собрать данные 15 участников за несколько лет.
Во второй части своего исследования команда разработала математический метод для объединения данных внутричерепных записей с данными фМРТ из их исследования 2015 года. Поскольку фМРТ может охватывать гораздо большую часть мозга, это позволило им более точно определить расположение нейронных популяций, которые реагируют на пение.
Обнаруженная ими «горячая точка», специфичная для песен, расположена в верхней части височной доли, рядом с областями, избирательно отвечающими за язык и музыку. Это местоположение позволяет предположить, что специфическая для песни популяция может реагировать на такие особенности, как воспринимаемая высота звука или взаимодействие между словами и воспринимаемой высотой звука.
Теперь исследователи надеются узнать больше о том, какие аспекты пения управляют ответами этих нейронов. Они также работают с лабораторией профессора Массачусетского технологического института Ребекки Сакс, чтобы изучить, есть ли у младенцев области, избирательные к музыке, в надежде узнать больше о том, когда и как развиваются эти области мозга.
Текст: Анна Цой
A neural population selective for song in human auditory cortex by Sam V. Norman-Haignere, et al. in Current Biology, 2022
Нейробиологи нашли музыку, которая помогает бороться с тревожными состояниями. При прослушивании уровень тревоги снижается на 65%. Британские учёные из нейромаркетинговой компании Mindlab International даже создали…
Пандемия коронавируса заставила человечество забыть о том, что мы, на самом деле, живем в эпоху других пандемий: нейродегенеративных заболеваний. И, судя по тому, что мы…
Не злитесь на своих родителей, которые силком заставляют ходить в музыкальную школу пиликать на надоевшей скрипке. В результате пятилетнего исследования учёные выяснили, что существуют существенные…
Kiss me hard before you go Summertime sadness… Узнаёте песню Ланы Дель Рэй? Считается, что она одна из самых «грустных летних песен». А вот что…
Credit: National Institute on Deafness and Other Communication Disorders, National Institutes of Health В 2008 году специалисты Национального института глухоты и прочих коммуникационных расстройств сумели…
Музыкальное обогащение окружающей среды у взрослых рыбок данио рерио смягчает состояние тревожности, вызванное острой социальной изоляцией. К такому выводу по результатам экспериментов пришел международный коллектив…
Гиппокамп, а точнее глубокие слои его серого вещества, в последнее время привлекают повышенное внимание исследователей: еще бы, ведь из-за роли в процессах обучения, запоминания и…
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Neuroscience, мозг макаки-резуса не может отличать гармоничные сочетания звуков от случайного шума. Вероятно, это связано с тем, что слуховая…
Американские учёные нашли способ улучшить языковые способности детей — для этого оказалось полезным играть на фортепиано. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the…
Зачастую мы забываем какие-то очевидные слова, вещи, но в то же время на зубок помним таблицу умножения. Но это происходит в здоровом мозге, а вот…
Исследователи из Национального института информации и коммуникационных технологий в Японии и Западного университета в Канаде изучили произвольные сложные движения пальцев с помощью функциональной МРТ. Оказалось,…
Человеческий мозг по-разному воспринимают музыку, если слушателю заранее сообщили, кто её исполняет – профессионал или ученик.Исследователи из Университета Арканзаса, Аризонского университета и Университета Коннектикута изучили…
Люди обладают замечательной способностью избирательно сосредотачиваться на одном говорящем среди других конкурирующих говорящих. В толпе людей, на шумных семейных праздниках или вечеринках мы можем фокусироваться…
Сотрудники Университета Макгилла в Канаде обнаружили укрепление связей между моторными и аудиторными отделами головного мозга. Это выяснилось в ходе сканирования мозга участников на фМРТ во…
Немецкие учёные из Рурского Университета Бохума выяснили, что у барабанщиков меньше волокон в мозолистом теле (образовании, соединяющем полушария мозга), но каждое из них толще. Кроме…
Сотрудники Университетского колледжа в Лондоне обнаружили интересную зависимость между активацией определённых зон в мозге при прослушивании музыки и умением человека создавать мелодию на инструменте, который…
Почему мы получаем удовольствие от музыки, и кто виноват, если мы к ней равнодушны? Группа исследователей изучила, какие нейронные механизмы отвечают за любовь к музыке,…
Если пиво кажется вам невкусным, то, может быть, вы просто пьёте его под неправильную музыку? Учёные из Брюссельского свободного университета научно доказали, что правильно подобранная…
Все мы помним фильм «Челюсти» с устрашающей музыкой и ужасающими сценами. Исследователи доказали, что мы боимся акул вскорее не из-за их опасности, а аудиодорожки, которую…
Исследователи из Финляндии проанализировали научную литературу о влиянии занятий музыкой на развитие речевых навыков у детей с нарушением слуха. Многие исследования отмечают положительный эффект, и…
1 октября отмечался международный день музыки, а также день пожилого человека. Эти памятные дни удивительно сошлись в одном из вспомогательных методов терапии неврологических пациентов. Как…
В наш мозг встроена функция, позволяющая нам игнорировать повторяющиеся звуковые стимулы, как на примере мышей выяснили исследователи из из Медицинской школы Университета Дьюка и Нью-Йоркского…
Очень часто на лекциях или в личных беседах автору статьи приходится слышать про эффект Моцарта. Чаще всего его формулируют так: «необъяснимое наукой явление, заключающееся в…
Медики из медицинского центра Колумбийского университета в 2015 задумались о том, как улучшить качество жизни людей с кохлеарными имплантами. «Кохлеар» – это простейший нейропротез, предназначенный…
Во время прослушивания музыки мы воспринимаем не только сами звуки, но и паузы между ними. Таким же образом мы способны представлять мелодии. Ученые из Тринити…
Достаточно долгое время считалось, что единственный важный элемент головного мозга – это нейроны. Только они управляют всеми процессами в мозге – и в организме. Все…
Международная группа исследователей взялась за очень важный вопрос – выяснить, почему музыка доставляет нам удовольствие и как в этом «замешан» дофамин. Оказалось, что он напрямую…
