FMRI מיפוי של פעילות המוח קשורה הייצור ווקאלי של עיצורים ומרווחים דיסוננט
Summary
הקורלציה העצבית של הקשבה למרווחים עיצורים ומרוחקים נחקרה באופן נרחב, אך המנגנונים העצביים הקשורים בהפקת אינטרוולים עצביים ומרוחקים פחות ידועים פחות. במאמר זה, בדיקות התנהגותיות ו- fMRI משולבות במרווחי הזיהוי והזמרה של המרווח לתיאור מנגנונים אלה.
Abstract
הקורלציה העצבית של התפיסה והתפיסה של הדיסוננס נחקרה באופן נרחב, אך לא את הקואורדיטים העצביים של ייצור התהוות והדיסוננס. האופן הפשוט ביותר של הפקה מוסיקלית הוא שירה, אבל, מנקודת מבט הדמיה, זה עדיין מציג אתגרים יותר מאשר להקשיב כי זה כרוך בפעילות המוטורית. שירה מדויקת של אינטרווליים מוסיקליים דורש שילוב בין עיבוד משוב השמיעה לבין בקרת מנוע קולי כדי לייצר כראוי כל הערה. פרוטוקול זה מציג שיטה המאפשרת ניטור של פעולות עצביות הקשורות הייצור הווקאלי של מרווחים עיצורים ו dissonant. ארבעה אינטרוולים מוסיקליים, שני עיצורים ושני דיסוננטים, משמשים לגירויים, הן לבדיקת אפליה שמיעתית והן למשימה הכרוכה בהאזנה ראשונית ולאחר מכן בהעתקה של אינטרוולים. המשתתפים, כל תלמידי ווקאלי הנשי ברמת הקונסרבטוריון, נחקרו באמצעות תפקוד מגנטי פונקציונליOnmance הדמיה (fMRI) במהלך ביצוע המשימה שירה, עם המשימה הקשבה לשמש תנאי שליטה. כך נצפתה פעילותם של המערכות המוטוריות והשמיעתיות, וכן הושגה מידה של דיוק קולי במהלך משימת השירה. לפיכך, פרוטוקול יכול לשמש גם כדי לעקוב אחר הפעלות הקשורות לשיר סוגים שונים של intervals או עם שירה את ההערות הנדרשות בצורה מדויקת יותר. ממצאי המחקר מצביעים על כך ששרשורים אינטרווליים שרים דורשים השתתפות גדולה יותר של המנגנונים העצביים האחראים לשילוב המשוב החיצוני ממערכות השמיעה והמערכות הסנסו-מוטוריות, מאשר במרווחים שרים.
Introduction
שילובים מסוימים של זפות מוסיקליות הם בדרך כלל הודה להיות עיצור, והם קשורים בדרך כלל עם תחושה נעימה. צירופים אחרים מכונים בדרך כלל דיסוננטיים ומקושרים לתחושה לא נעימה או בלתי פתורה. למרות שזה נראה הגיוני להניח כי שיתוף פעולה והשתלמויות משחקים חלק מהתפיסה של העיצורים 2 , הוכח לאחרונה כי ההבדלים בתפיסה של אינטרוולים ואקורדים עיצובים ומרוחקים כנראה תלויים פחות בתרבות המוסיקלית מאשר בעבר. אפילו לנבוע בסיסים ביולוגיים פשוטים 4 , 5 , 6 . כדי למנוע הבנה מעמיקה של המושג "עצורים", הציג טרדהרדט את המושג "עצוב חושי", בניגוד לעיצובה בהקשר מוסיקלי, שם ההרמוניה, למשל, עשויה להשפיע על התגובה לאקורד או מרווח מסוים. בפרוטוקול הנוכחי, נעשה שימוש במרווחים בודדים, דו-שלביים בלבד, לפעולות בודדות הקשורות אך ורק לעיצורים חושיים, ללא הפרעה של עיבוד תלוי-הקשר.
ניסיונות לאפיין את העיצורים באמצעים פיזיים טהורים החלו עם הלמהולץ 9 , אשר ייחס את החספוס הנתפס הקשור לאקורדים דסוננטיים למכות בין רכיבי התדר הסמוכים. אך לאחרונה הוכח כי העיצורים החושיים אינם קשורים רק בהעדר חספוס, אלא גם בהרמוניה, כלומר, היישור של החלקים של צליל או אקורד נתון עם אלה של צליל בלתי נשמע של תדר נמוך יותר 10 , 11 . מחקרים התנהגותיים מאשרים כי העיצוב הסובייקטיבי אכן מושפע מפוהסתמכו על פרמטרים פיזיים, כגון מרחק התדר 12 , 13 , אך טווח רחב יותר של מחקרים הראו באופן חד משמעי שהתופעות הפיזיות אינן יכולות להסביר את ההבדלים בין התפיסה הנתפסת לבין הדיסוננס 14 , 15 , 16 , 17 . כל המחקרים הללו, לעומת זאת, לדווח על הבדלים אלה בעת האזנה למגוון של intervals או אקורדים. מגוון רחב של מחקרים באמצעות טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) ופונקציונלית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) חשפו הבדלים משמעותיים באזורים קליפת המוח שהופכים פעילים בעת האזנה או עיצורים או מרווחים חד פעמי ו אקורדים 8 , 18 , 19 , 20 . מטרת המחקר הנוכחי היא לבחון את ההבדליםבפעילות המוח בעת ייצור, במקום להקשיב, מרווחים עיצורים ומרוחקים.
המחקר של שליטה חושית-מוטורית במהלך הייצור המוסיקלי כרוך בדרך כלל בשימוש בכלי נגינה, ולעתים קרובות הוא דורש ייצור של מכשירים שהשתנו במיוחד לשימושם במהלך הדמייה 21 . לעומת זאת, נראה כי שירה נותנת מלכתחילה מנגנון מתאים לניתוח תהליכים חושיים-מוטוריים במהלך ייצור המוסיקה, שכן המכשיר הוא הקול האנושי עצמו, והמנגנון הווקאלי אינו מחייב כל שינוי כדי להיות מתאים במהלך הדמיה 22 . למרות המנגנונים העצביים הקשורים בהיבטים של שירה, כגון בקרת המגרש 23 , חיקוי ווקאלי 24 , אימון המושרה שינויים אדפטיביים 25 , ואינטגרציה של משוב חיצוני 25 , <s, 26 , 27 , 28 , 29 , היו הנושא של מספר מחקרים במהלך שני העשורים האחרונים, המתאמים העצביים של עיצורים שרים ומרווחים מתואמים תוארו רק לאחרונה. לצורך כך, המאמר הנוכחי מתאר מבחן התנהגותי שנועד לבסס את ההכרה הנאותה במרווחים עקיפים ומרווחים על ידי המשתתפים. זה ואחריו מחקר fMRI של המשתתפים שרים מגוון רחב של עיצורים ומרווחים סותרים. פרוטוקול fMRI הוא פשוט יחסית, אבל, כמו עם כל מחקר ה- MRI, יש להקפיד מאוד כדי להגדיר כראוי את הניסויים. במקרה זה, חשוב במיוחד למזער את הראש, הפה והתנועה בשפתיים במהלך פעולות השירה, מה שהופך את זיהוי ההשפעות שאינן קשורות ישירות לפעולה הפיזית של השירה פשוטה יותר. ניתן להשתמש במתודולוגיה זו ל – inלהמליך את המנגנונים העצביים הקשורים במגוון פעילויות של ייצור מוסיקלי על ידי שירה.
Protocol
Representative Results
Discussion
עבודה זו מתארת פרוטוקול שבו משמש השירה כאמצעי ללימוד פעילות המוח במהלך הייצור של מרווחים עיצורים ומרוחקים. למרות ששר מספק את מה שאולי הוא השיטה הפשוטה ביותר עבור ההפקה של מוסיקלי intervals 22 , זה לא מאפשר את הייצור של אקורדים. עם זאת, אם כי רוב המאפיינים הפ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מאשרים תמיכה כספית למחקר זה מסקרטריה של סאלוד דה מקסיקו (HIM / 2011/058 SSA 1009), CONACYT (SALUD-2012-01-182160) ו- DGAPA UNAM (PAPIIT IN109214).
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 |
Referencias
- Burns, E., Deutsch, D. . Intervals, scales, and tuning. The psychology of music. , 215-264 (1999).
- Lundin, R. W. Toward a cultural theory of consonance. J. Psychol. 23, 45-49 (1947).
- Fritz, T., Jentschke, S., et al. Universal recognition of three basic emotions in music. Curr. Biol. 19, 573-576 (2009).
- Schellenberg, E. G., Trehub, S. E. Frequency ratios and the discrimination of pure tone sequences. Percept. Psychophys. 56, 472-478 (1994).
- Trainor, L. J., Heinmiller, B. M. The development of evaluative responses to music. Infant Behav. Dev. 21 (1), 77-88 (1998).
- Zentner, M. R., Kagan, J. Infants’ perception of consonance and dissonance in music. Infant Behav. Dev. 21 (1), 483-492 (1998).
- Terhardt, E. Pitch, consonance, and harmony. J. Acoust. Soc. America. 55, 1061 (1974).
- Minati, L., et al. Functional MRI/event-related potential study of sensory consonance and dissonance in musicians and nonmusicians. Neuroreport. 20, 87-92 (2009).
- Helmholtz, H. L. F. . On the sensations of tone. , (1954).
- McDermott, J. H., Lehr, A. J., Oxenham, A. J. Individual differences reveal the basis of consonance. Curr. Biol. 20, 1035-1041 (2010).
- Cousineau, M., McDermott, J. H., Peretz, I. The basis of musical consonance as revealed by congenital amusia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109, 19858-19863 (2012).
- Plomp, R., Levelt, W. J. M. Tonal Consonance and Critical Bandwidth. J. Acoust. Soc. Am. 38, 548-560 (1965).
- Kameoka, A., Kuriyagawa, M. Consonance theory part I: Consonance of dyads. J. Acoust. Soc. Am. 45, 1451-1459 (1969).
- Tramo, M. J., Bharucha, J. J., Musiek, F. E. Music perception and cognition following bilateral lesions of auditory cortex. J. Cogn. Neurosci. 2, 195-212 (1990).
- Schellenberg, E. G., Trehub, S. E. Children’s discrimination of melodic intervals. Dev. Psychol. 32 (6), 1039-1050 (1996).
- Peretz, I., Blood, A. J., Penhune, V., Zatorre, R. J. Cortical deafness to dissonance. Brain. 124, 928-940 (2001).
- Mcdermott, J. H., Schultz, A. F., Undurraga, E. A., Godoy, R. A. Indifference to dissonance in native Amazonians reveals cultural variation in music perception. Nature. 535, 547-550 (2016).
- Blood, A. J., Zatorre, R. J., Bermudez, P., Evans, A. C. Emotional responses to pleasant and unpleasant music correlate with activity in paralimbic brain regions. Nat. Neurosci. 2, 382-387 (1999).
- Pallesen, K. J., et al. Emotion processing of major, minor, and dissonant chords: A functional magnetic resonance imaging study. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1060, 450-453 (2005).
- Foss, A. H., Altschuler, E. L., James, K. H. Neural correlates of the Pythagorean ratio rules. Neuroreport. 18, 1521-1525 (2007).
- Limb, C. J., Braun, A. R. Neural substrates of spontaneous musical performance: An fMRI study of jazz improvisation. PLoS ONE. 3, (2008).
- Zarate, J. M. The neural control of singing. Front. Hum. Neurosci. 7, 237 (2013).
- Larson, C. R., Altman, K. W., Liu, H., Hain, T. C. Interactions between auditory and somatosensory feedback for voice F0 control. Exp. Brain Res. 187, 613-621 (2008).
- Belyk, M., Pfordresher, P. Q., Liotti, M., Brown, S. The neural basis of vocal pitch imitation in humans. J. Cogn. Neurosci. 28, 621-635 (2016).
- Kleber, B., Veit, R., Birbaumer, N., Gruzelier, J., Lotze, M. The brain of opera singers: Experience-dependent changes in functional activation. Cereb. Cortex. 20, 1144-1152 (2010).
- Jürgens, U. Neural pathways underlying vocal control. Neurosci. Biobehav. Rev. 26, 235-258 (2002).
- Kleber, B., Birbaumer, N., Veit, R., Trevorrow, T., Lotze, M. Overt and imagined singing of an Italian aria. Neuroimage. 36, 889-900 (2007).
- Kleber, B., Zeitouni, A. G., Friberg, A., Zatorre, R. J. Experience-dependent modulation of feedback integration during singing: role of the right anterior insula. J. Neurosci. 33, 6070-6080 (2013).
- Zarate, J. M., Zatorre, R. J. Experience-dependent neural substrates involved in vocal pitch regulation during singing. Neuroimage. 40, 1871-1887 (2008).
- González-García, N., González, M. A., Rendón, P. L. Neural activity related to discrimination and vocal production of consonant and dissonant musical intervals. Brain Res. 1643, 59-69 (2016).
- Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: The Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
- Samuels, M. L., Witmer, J. A., Schaffner, A. . Statistics for the Life Sciences. , (2015).
- Eickhoff, S. B., et al. A new SPM toolbox for combining probabilistic cytoarchitectonic maps and functional imaging data. NeuroImage. 25, 1325-1335 (2005).
- Evans, A. C., Kamber, M., Collins, D. L., MacDonald, D., Shorvon, S. D., Fish, D. R., Andermann, F., Bydder, G. M., Stefan, H. An MRI-based probabilistic atlas of neuroanatomy. Magnetic Resonance Scanning and Epilepsy. 264, 263-274 (1994).
- Ashburner, J., et al. . SPM8 Manual. , (2013).
- Özdemir, E., Norton, A., Schlaug, G. Shared and distinct neural correlates of singing and speaking. Neuroimage. 33, 628-635 (2006).
- Brown, S., Ngan, E., Liotti, M. A larynx area in the human motor cortex. Cereb. Cortex. 18, 837-845 (2008).
- Worsley, K. J. Statistical analysis of activation images. Functional MRI: An introduction to methods. , 251-270 (2001).
- . FSL Atlases Available from: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/Atlases (2015)
- Bidelman, G. M., Krishnan, A. Neural correlates of consonance, dissonance, and the hierarchy of musical pitch in the human brainstem. J. Neurosci. 29, 13165-13171 (2009).
- McLachlan, N., Marco, D., Light, M., Wilson, S. Consonance and pitch. J. Exp. Psychol. – Gen. 142, 1142-1158 (2013).
- Thompson, W. F., Deutsch, D. Intervals and scales. The psychology of music. , 107-140 (1999).
- Hurwitz, R., Lane, S. R., Bell, R. A., Brant-Zawadzki, M. N. Acoustic analysis of gradient-coil noise in MR imaging. Radiology. 173, 545-548 (1989).
- Ravicz, M. E., Melcher, J. R., Kiang, N. Y. -. S. Acoustic noise during functional magnetic resonance imaging. J Acoust. Soc. Am. 108, 1683-1696 (2000).
- Cho, Z. H., et al. Analysis of acoustic noise in MRI. Magn. Reson. Imaging. 15, 815-822 (1997).
- Belin, P., Zatorre, R. J., Hoge, R., Evans, A. C., Pike, B. Event-related fMRI of the auditory cortex. Neuroimage. 429, 417-429 (1999).
- Hall, D. A., et al. "Sparse" temporal sampling in auditory fMRI. Hum. Brain Mapp. 7, 213-223 (1999).
- Ternström, S., Sundberg, J. Acoustical factors related to pitch precision in choir singing. Speech Music Hear. Q. Prog. Status Rep. 23, 76-90 (1982).
- Ternström, S., Sundberg, J. Intonation precision of choir singers. J. Acoust. Soc. Am. 84, 59-69 (1988).
