FMRI Отображение активности головного мозга, связанной с голосовым образованием интервалов согласных и резонаторов

Summary

Нервные корреляты прослушивания согласных и диссонирующих интервалов широко изучались, но нейронные механизмы, связанные с образованием согласных и диссонирующих интервалов, менее известны. В этой статье поведенческие тесты и МРТ сочетаются с идентификацией интервалов и пением задач для описания этих механизмов.

Abstract

Нервные корреляты созвучия и восприятия диссонанса широко изучались, но не нейронные корреляты созвучия и диссонансного производства. Самый простой способ музыкального производства – это пение, но с точки зрения визуализации он все же представляет больше проблем, чем прослушивание, поскольку включает в себя двигательную активность. Точное пение музыкальных интервалов требует интеграции между обработкой звуковой обратной связи и управлением голосовым двигателем, чтобы правильно воспроизводить каждую ноту. Этот протокол представляет собой метод, который позволяет контролировать нейронные активации, связанные с голосовым образованием согласных и диссонирующих интервалов. В качестве стимулов используются четыре музыкальных интервала, два согласных и два диссонанса, как для слухового теста дискриминации, так и для задачи, которая предусматривает сначала прослушивание, а затем воспроизведение заданных интервалов. Участники, все женщины-вокалисты на уровне консерватории, изучались с использованием функционального Magnetic Res(FMRI) во время выполнения задачи пения, при этом задача прослушивания служит в качестве условия управления. Таким образом, наблюдалась активность как двигательной, так и слуховой систем, а также была получена мера вокальной точности во время пения. Таким образом, протокол может также использоваться для отслеживания активаций, связанных с пением различных типов интервалов или с более точным напеванием требуемых заметок. Результаты показывают, что поющие диссонансные интервалы требуют более широкого участия нейронных механизмов, ответственных за интеграцию внешней обратной связи от слуховой и сенсомоторной систем, чем от поющих согласных интервалов.

Introduction

Некоторые сочетания музыкальных шагов, как правило, признаны согласными, и они обычно ассоциируются с приятным ощущением. Другие комбинации, как правило, называют диссонированными и связаны с неприятным или неразрешенным чувством ¹ . Хотя кажется разумным предположить, что инкультурация и обучение играют определенную роль в восприятии созвучия ² , недавно было показано, что различия в восприятии согласных и диссонантных интервалов и аккордов, вероятно, меньше зависят от музыкальной культуры, чем считалось ранее ^3, и могут Даже происходят от простых биологических оснований ^{4 , 5 , 6} . Чтобы предотвратить неоднозначное понимание термина «созвучие», Терхардт ⁷ ввел понятие чувственного созвучия, в противоположность созвучию в музыкальном контексте, Где гармония, например, может влиять на реакцию на данный аккорд или интервал. В настоящем протоколе только изолированные интервалы с двумя отметками использовались именно для выделения активаций, связанных исключительно с сенсорным созвучием, без вмешательства контекстно-зависимой обработки ⁸ .

Попытки охарактеризовать созвучие с помощью чисто физических средств начинались с Гельмгольца ⁹ , который объяснял воспринимаемую шероховатость, связанную с диссонирующими аккордами, биением между соседними частотными компонентами. Однако недавно было показано, что сенсорное созвучие связано не только с отсутствием шероховатости, но и с гармоничностью, то есть выравниванием партиций данного тона или аккорда с таковыми неслыханного тона Нижняя частота ^{10 , 11} . Поведенческие исследования подтверждают, что субъективное созвучие действительно зависит от puТакие как частотное расстояние ^{12 , 13} , но более широкий диапазон исследований убедительно продемонстрировал, что физические явления не могут только объяснять различия между воспринимаемым созвучием и диссонансом ^{14 , 15 , 16 , 17} . Однако все эти исследования сообщают об этих различиях при прослушивании множества интервалов или аккордов. Различные исследования с использованием позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ) выявили значительные различия в областях коры, которые становятся активными при прослушивании либо согласных, либо диссонирующих интервалов и аккордов ^{8 , 18 , 19 , 20} . Целью настоящего исследования является изучение различийВ мозговой деятельности при производстве, а не прислушивании к согласным и диссонирующим интервалам.

Изучение сенсорно-моторного контроля во время музыкального производства обычно связано с использованием музыкальных инструментов, и очень часто для этого требуется изготовление инструментов, модифицированных специально для их использования во время нейровизуализации ²¹ . Однако пение, по-видимому, обеспечивает с самого начала надлежащий механизм для анализа сенсорно-двигательных процессов в процессе производства музыки, поскольку инструментом является сам голос человека, а вокальный аппарат не требует каких-либо модификаций для того, чтобы быть пригодным во время Изображения ²² . Хотя нейронные механизмы, связанные с аспектами пения, такие как регулирование высоты тона ²³ , вокальная имитация ²⁴ , адаптивные изменения ²⁵ , связанные с тренировкой, и интеграция внешней обратной связи ^{25 ,} <s26 ^{, 27 , 28 , 29} , были предметом многочисленных исследований за последние два десятилетия, нейронные корреляты поющих согласных и диссонирующих интервалов были только недавно описаны ³⁰ . С этой целью в настоящем документе описывается поведенческий тест, призванный установить адекватное признание участниками согласных и диссонантных интервалов. За этим следует fMRI-исследование участников, поющих различные согласные и диссонирующие интервалы. Протокол fMRI относительно прост, но, как и во всех исследованиях МРТ, необходимо тщательно подходить к проведению экспериментов. В этом случае особенно важно минимизировать перемещение головы, рта и губ во время пения, делая определение эффектов, непосредственно не связанных с физическим действием пения, более простым. Эта методология может быть использована дляПренебрегают нервными механизмами, связанными с различными действиями, связанными с музыкальным производством посредством пения.

Protocol

Этот протокол был одобрен Комитетом по исследованиям, этике и безопасности больницы Infantil de México «Федерико Гомес». 1. Поведенческий тест Проведите стандартный аудиометрический тест с чистым тоном, чтобы подтвердить, что все потенциальные участники имеют нормальны?…

Representative Results

Все 11 участников нашего эксперимента были студентами женского вокала на уровне консерватории, и они достаточно хорошо работали в задачах распознавания интервалов, которые выбирались для сканирования. Показатель успеха для задачи идентификации интервалов состав…

Discussion

В этой работе описывается протокол, в котором пение используется как средство исследования активности мозга при производстве согласных и диссонантных интервалов. Даже несмотря на то, что пение обеспечивает, возможно, самый простой способ производства музыкальных интервалов <sup class="xref…

Materials

Achieva 1.5-T magnetic resonance scanner	Philips	Release 6.4
Audacity	Open source	2.0.5
Audio interface	Tascam	US-144MKII
Audiometer	Brüel & Kjaer	Type 1800
E-Prime Professional	Psychology Software Tools, Inc.	2.0.0.74
Matlab	Mathworks	R2014A
MRI-Compatible Insert Earphones	Sensimetrics	S14
Praat	Open source	5.4.12
Pro audio condenser microphone	Shure	SM93
SPSS Statistics	IBM	20
Statistical Parametric Mapping	Wellcome Trust Centre for Neuroimaging	8