Mapeo fMRI de la actividad cerebral asociada con la producción vocal de los intervalos consonante y disonante

Summary

Los correlatos neuronales de escuchar intervalos consonantes y disonantes han sido ampliamente estudiados, pero los mecanismos neurales asociados con la producción de intervalos consonantes y disonantes son menos conocidos. En este artículo, las pruebas de comportamiento y fMRI se combinan con la identificación de intervalos y las tareas de canto para describir estos mecanismos.

Abstract

Los correlatos neurales de la consonancia y la disonancia percepción han sido ampliamente estudiados, pero no los correlatos neurales de la consonancia y disonancia de la producción. La forma más directa de la producción musical es el canto, pero, desde una perspectiva de imagen, todavía presenta más retos que escuchar porque involucra la actividad motora. El canto preciso de los intervalos musicales requiere la integración entre el procesamiento de realimentación auditiva y el control del motor vocal con el fin de producir correctamente cada nota. Este protocolo presenta un método que permite el seguimiento de las activaciones neuronales asociadas con la producción vocal de intervalos consonantes y disonantes. Cuatro intervalos musicales, dos consonantes y dos disonantes, se utilizan como estímulos, tanto para una prueba de discriminación auditiva como para una tarea que implica escuchar primero y luego reproducir intervalos dados. Los participantes, todos los estudiantes femeninos vocales en el nivel de invernadero, fueron estudiados utilizando funcional Magnetic Res(FMRI) durante la realización de la tarea de canto, con la tarea de escucha que sirve como una condición de control. De esta manera, se observó la actividad de los sistemas motor y auditivo, y también se obtuvo una medida de la precisión vocal durante la tarea de canto. Por lo tanto, el protocolo también se puede utilizar para realizar un seguimiento de las activaciones asociadas con el canto de diferentes tipos de intervalos o con cantar las notas requeridas con mayor precisión. Los resultados indican que el canto de los intervalos disonantes requiere una mayor participación de los mecanismos neuronales responsables de la integración de la retroalimentación externa de los sistemas auditivo y sensoriomotor que los intervalos consonantes cantantes.

Introduction

Ciertas combinaciones de notas musicales se reconocen generalmente consonantes, y se asocian típicamente con una sensación agradable. Otras combinaciones se denominan generalmente disonantes y están asociadas con un sentimiento desagradable o no resuelto ¹ . Aunque parece razonable suponer que la enculturación y el entrenamiento juegan algún papel en la percepción de la consonancia ² , se ha demostrado recientemente que las diferencias en la percepción de los intervalos y acordes consonantes y disonantes probablemente dependen menos de la cultura musical de lo que se pensaba anteriormente3 y pueden Incluso derivan de simples bases biológicas ^{4 , 5 , 6} . Con el fin de evitar una comprensión ambigua del término consonancia, Terhardt ⁷ introdujo la noción de consonancia sensorial, en contraposición a la consonancia en un contexto musical, Donde la armonía, por ejemplo, puede influir en la respuesta a un acorde o intervalo dado. En el presente protocolo, sólo aislados, de dos notas intervalos se utilizaron precisamente para seleccionar las activaciones exclusivamente relacionadas con la consonancia sensorial, sin interferencia de contexto dependiente de procesamiento [ ^8] .

Los intentos de caracterizar la consonancia a través de medios puramente físicos comenzaron con Helmholtz ⁹ , quien atribuyó la aspereza percibida asociada con acordes disonantes a la pulsación entre componentes de frecuencia adyacentes. Más recientemente, sin embargo, se ha demostrado que la consonancia sensorial no sólo está asociada con la ausencia de rugosidad, sino también con la armonía, es decir, la alineación de los parciales de un tono o acorde dado con los de un tono inaudito de un Frecuencia inferior ^{10 , 11} . Los estudios conductuales confirman que la consonancia subjetiva es realmente afectada por puDependen de los parámetros físicos, como la distancia de frecuencia ^{12 , 13} , pero una gama más amplia de estudios han demostrado concluyentemente que los fenómenos físicos no pueden explicar únicamente las diferencias entre la consonancia percibida y la disonancia ^{14 , 15 , 16 , 17} . Todos estos estudios, sin embargo, reportan estas diferencias al escuchar una variedad de intervalos o acordes. Una variedad de estudios que utilizan la tomografía por emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética funcional (IRMf) han revelado diferencias significativas en las regiones corticales que se activan al escuchar intervalos consonantes o disonantes y acordes ^{8 , 18 , 19 , 20} . El propósito del presente estudio es explorar las diferenciasEn la actividad cerebral al producir, en lugar de escuchar, intervalos consonantes y disonantes.

El estudio del control sensorio-motor durante la producción musical suele implicar el uso de instrumentos musicales y muy a menudo requiere la fabricación de instrumentos modificados específicamente para su uso durante la neuroimagen ²¹ . El canto, sin embargo, parece proporcionar desde el principio un mecanismo apropiado para el análisis de los procesos sensorio-motor durante la producción musical, ya que el instrumento es la voz humana en sí, y el aparato vocal no requiere ninguna modificación para ser adecuado durante Imágenes ²² . Aunque los mecanismos neuronales asociados con aspectos del canto, como el control de tono ²³ , la imitación vocal ²⁴ , los cambios adaptativos inducidos por el entrenamiento ²⁵ , y la integración de la retroalimentación externa ^{25 ,} <s26 ^{, 27 , 28 , 29} , han sido objeto de una serie de estudios en los últimos dos decenios, los correlatos neurales de cantando consonante y disonante intervalos fueron sólo recientemente descrito [ ^30] . Para este propósito, el presente trabajo describe una prueba conductual diseñada para establecer el reconocimiento adecuado de los intervalos consonantes y disonantes por los participantes. Esto es seguido por un estudio fMRI de participantes cantando una variedad de intervalos consonantes y disonantes. El protocolo fMRI es relativamente sencillo, pero, como con todas las investigaciones de RM, se debe tener mucho cuidado de configurar correctamente los experimentos. En este caso, es particularmente importante minimizar el movimiento de la cabeza, la boca y los labios durante las tareas de canto, haciendo que la identificación de efectos no directamente relacionados con el acto físico de cantar sea más directo. Esta metodología puede utilizarse paraLos mecanismos neuronales asociados con una variedad de actividades que implican la producción musical cantando.

Protocol

Este protocolo ha sido aprobado por el Comité de Investigación, Ética y Seguridad del Hospital Infantil de México "Federico Gómez". 1. Pretest conductual Realice una prueba audiométrica estándar de tono puro para confirmar que todos los participantes potenciales poseen audición normal (nivel de audición de 20 dB (HL) sobre frecuencias de octava de -8.000 Hz). Utilice el Edinburgh Handedness Inventory 31 para asegurarse d…

Representative Results

Los 11 participantes en nuestro experimento fueron estudiantes vocales femeninas en el nivel de conservatorio, y se desempeñaron lo suficientemente bien en las tareas de reconocimiento de intervalo para ser seleccionado para el escaneo. La tasa de éxito de la tarea de identificación de intervalos fue de 65,72 ± 21,67%, lo que es, como se esperaba, menor que la tasa de éxito al identificar intervalos disonantes y consonantes, que fue 74,82 ± 14,15%. <p class="jove_content"…

Discussion

Este trabajo describe un protocolo en el que el canto se utiliza como un medio de estudiar la actividad cerebral durante la producción de los intervalos de consonante y disonante. A pesar de que el canto proporciona lo que es posiblemente el método más sencillo para la producción de intervalos musicales ²² , no permite la producción de acordes. Sin embargo, aunque la mayoría de las caracterizaciones físicas de la noción de consonancia dependen en cierta medida de la superposición de nota…

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