Mapeamento fMRI da atividade cerebral associada à produção vocal de intervalos de consonância e dissonante

Summary

Os correlatos neurais de ouvir intervalos consonantais e dissonantes têm sido amplamente estudados, mas os mecanismos neurais associados à produção de intervalos consonantes e dissonantes são menos conhecidos. Neste artigo, testes comportamentais e fMRI são combinados com a identificação de intervalos e tarefas de canto para descrever esses mecanismos.

Abstract

Os correlatos neurais da percepção de consonância e dissonância têm sido amplamente estudados, mas não os correlatos neurais da consonância e da produção de dissonância. A maneira mais direta de produção musical é cantar, mas, do ponto de vista da imagem, ela ainda apresenta mais desafios do que ouvir porque envolve atividade motora. O canto exato de intervalos musicais requer integração entre o processamento de feedback auditivo e o controle de motor vocal para produzir corretamente cada nota. Este protocolo apresenta um método que permite o monitoramento de ativações neurais associadas à produção vocal de intervalos consoante e dissonante. Quatro intervalos musicais, dois consonantes e dois dissonantes, são usados ​​como estímulos, tanto para um teste de discriminação auditiva quanto para uma tarefa que envolve primeiro ouvir e depois reproduzir intervalos dados. Os participantes, todos os alunos vocais femininos no nível de conservatório, foram estudados usando funcional Magnetic Res(FMRI) durante o desempenho da tarefa de canto, com a tarefa de escuta servindo como uma condição de controle. Desta maneira, observou – se a atividade dos sistemas motor e auditivo e também obteve – se uma medida de precisão vocal durante a tarefa de canto. Assim, o protocolo também pode ser usado para controlar as ativações associadas ao canto de diferentes tipos de intervalos ou ao cantar as notas requeridas com mais precisão. Os resultados indicam que os intervalos dissonantes de canto requerem maior participação dos mecanismos neurais responsáveis ​​pela integração do feedback externo dos sistemas auditivo e sensório-motor do que os intervalos de consonância de canto.

Introduction

Certas combinações de sons musicais são geralmente reconhecidas como consoantes, e são tipicamente associadas a uma sensação agradável. Outras combinações são geralmente referidas como dissonantes e estão associadas a um sentimento desagradável ou não resolvido ¹ . Embora pareça sensato supor que a enculturação e o treinamento desempenham algum papel na percepção da consonância ² , tem sido recentemente demonstrado que as diferenças na percepção de intervalos e acordes consonantais e dissonantes provavelmente dependem menos da cultura musical do que se pensava anteriormente ³ e podem Derivam mesmo de bases biológicas simples ^{4 , 5 , 6} . Para evitar uma compreensão ambígua do termo consonância, Terhardt ⁷ introduziu a noção de consonância sensorial, ao contrário da consonância em um contexto musical, Onde a harmonia, por exemplo, pode muito bem influenciar a resposta a um dado acorde ou intervalo. No presente protocolo, apenas os intervalos isolados de duas notas foram utilizados precisamente para ativações únicas unicamente relacionadas à consonância sensorial, sem interferência do processamento dependente do contexto ⁸ .

As tentativas de caracterizar a consonância por meios puramente físicos começaram com Helmholtz ⁹ , que atribuiu a rugosidade percebida associada aos acordes dissonantes à batida entre componentes de freqüência adjacentes. Mais recentemente, no entanto, foi demonstrado que a consonância sensorial não está associada apenas à ausência de rugosidade, mas também à harmonicidade, ou seja, ao alinhamento das parciais de um dado tom ou corda com as de um tom inaudito de um Menor frequência ^{10 , 11} . Estudos comportamentais confirmam que a consonância subjetiva é realmente afetada por puDependem de parâmetros físicos, como a distância de freqüência ^{12 , 13} , mas uma gama mais ampla de estudos têm demonstrado conclusivamente que os fenômenos físicos não podem explicar apenas as diferenças entre consonância percebida e dissonância ^{14 , 15 , 16 , 17} . Todos estes estudos, no entanto, relatam essas diferenças ao ouvir uma variedade de intervalos ou acordes. Diversos estudos com Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) e Ressonância Magnética Funcional (IRMf) revelaram diferenças significativas nas regiões corticais que se tornam ativas quando se escutam intervalos consoantes ou dissonantes e acordes ^{8 , 18 , 19 , 20} . O objetivo do presente estudo é explorar as diferenças entreNa atividade cerebral ao produzir, ao invés de ouvir, intervalos consonantais e dissonantes.

O estudo do controle sensório-motor durante a produção musical envolve tipicamente o uso de instrumentos musicais e muitas vezes exige a fabricação de instrumentos modificados especificamente para seu uso durante a neuroimagem ²¹ . O canto, no entanto, parece fornecer desde o início um mecanismo adequado para a análise dos processos sensório-motor durante a produção musical, pois o instrumento é a própria voz humana eo aparelho vocal não requer qualquer modificação para ser adequado durante a Imagem ²² . Embora os mecanismos neurais associados aos aspectos do canto, como o controle de passo ²³ , a imitação vocal ²⁴ , as mudanças adaptativas induzidas pelo treinamento ²⁵ ea integração do feedback externo ^{25 ,} <s26 ^{, 27 , 28 , 29} , têm sido objeto de uma série de estudos ao longo das últimas duas décadas, os correlatos neurais de cantar consoante e dissonante intervalos foram apenas recentemente descrito [ ^30] . Para tanto, o presente artigo descreve um teste comportamental destinado a estabelecer o adequado reconhecimento dos intervalos consoante e dissonante pelos participantes. Isto é seguido por um estudo fMRI dos participantes cantando uma variedade de intervalos consonantais e dissonantes. O protocolo fMRI é relativamente simples, mas, como em todas as pesquisas de ressonância magnética, grande cuidado deve ser tomado para configurar corretamente os experimentos. Neste caso, é particularmente importante minimizar o movimento da cabeça, boca e lábio durante as tarefas de canto, tornando a identificação de efeitos não diretamente relacionados ao ato físico de cantar mais direto. Esta metodologia pode ser utilizada paraVestigam os mecanismos neurais associados a uma variedade de atividades envolvendo produção musical por canto.

Protocol

Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Pesquisa, Ética e Segurança do Hospital Infantil do México "Federico Gómez". 1. Pre-teste comportamental Realize um teste audiométrico padronizado de tons puros para confirmar que todos os participantes em potencial possuem audição normal (nível de audição de 20 dB em frequências de oitava de -8.000 Hz). Use o Edinburgh Handedness Inventory 31 para garantir que todos os participantes sejam des…

Representative Results

Todos os 11 participantes do nosso experimento foram estudantes vocais femininas no nível do conservatório, e eles realizaram bem o suficiente nas tarefas de reconhecimento de intervalo a serem selecionados para varredura. A taxa de sucesso para a tarefa de identificação do intervalo foi de 65,72 ± 21,67%, o que é, como esperado, menor que a taxa de sucesso na identificação dos intervalos dissonante e consoante, que foi de 74,82 ± 14,15%. <p class="jove_content" fo:kee…

Discussion

Este trabalho descreve um protocolo em que o canto é usado como um meio de estudar a atividade cerebral durante a produção de intervalos consonantais e dissonantes. Embora o canto forneça o que é possivelmente o método mais simples para a produção de intervalos musicais ²² , não permite a produção de acordes. No entanto, embora a maioria das caracterizações físicas da noção de consonância dependem, em certa medida, da superposição de notas simultâneas, vários estudos têm mos…

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