Konuşma ve Dinsiz Aralıkların Vokal Prodüksiyonuyla İlişkili Beyin Aktivitesinin fMRI Haritalaması
Summary
Ünsüz ve uyumsuz aralıkların dinlenmesinin sinirsel korelasyonları çokça araştırılmış ancak sessiz ve uyumsuz aralıkların üretimi ile ilişkili sinirsel mekanizmalar daha az bilinmektedir. Bu makalede, davranış testleri ve fMRI, bu mekanizmaları tanımlamak için aralık tanımlama ve şarkı söyleme görevleriyle birleştirilmiştir.
Abstract
Konuşma ve uyumsuzluk algılamasının sinirsel korelasyonları geniş bir şekilde incelenmiştir, fakat konfüzyon ve uyumsuzluk üretiminin sinirsel korelasyonlarını değil. Müzikal prodüksiyonun en basit biçimi şarkı söylemektir, ancak bir görüntüleme perspektifinden dinleme yerine daha fazla güçlük çekmektedir, çünkü motor aktiviteyi içermektedir. Müzikal aralıkların doğru olarak söylenmesi, her bir notayı doğru bir şekilde üretmek için işitsel geri bildirim işleme ve ses motor kontrolü arasındaki entegrasyonu gerektirir. Bu protokol, sesli ve uyumsuz aralıklarla vokal üretimi ile ilişkili sinir aktivasyonlarının izlenmesine izin veren bir yöntem sunmaktadır. İşitsel bir ayrımcılık testi ve belirli aralıkları dinleyen ve daha sonra tekrarlayan bir görev için uyaranlar olarak dört müzik aralığı (iki ünsüz ve iki uyumsuz) kullanılır. Konservatuvar seviyesindeki tüm kadın sesli öğrencilere katılan katılımcılar, fonksiyonel Manyetik RezimŞan görevinin performansı boyunca görüntüleme (fMRI), dinleme görevi bir kontrol şartı görevi görür. Bu şekilde hem motor hem de işitsel sistemin etkinliği gözlemlendi ve şarkı çalışması sırasındaki ses doğruluk ölçütü elde edildi. Bu nedenle, protokol, farklı aralıklarla şarkı söylemekle veya gerekli notları daha doğru söyleyerek etkinleşmeleri izlemek için de kullanılabilir. Sonuçlar, uyuşmayan aralıkların söylenmesinin, sesli ve algılayıcı motorlardan gelen harici geri bildirimin entegrasyonundan sorumlu sinirsel mekanizmaların, ünsüz aralıklarla yapılanlardan daha fazla katılımını gerektirdiğini göstermektedir.
Introduction
Müzikal sahaların bazı kombinasyonları genellikle akort olarak kabul edilir ve tipik olarak hoş bir his ile ilişkilendirilir. Diğer kombinasyonlara genellikle uyuşmazlık denir ve hoş olmayan veya çözülmemiş bir his ile ilişkilendirilir 1 . Kültür ve eğitimin konfazyon algısı içinde bir miktar rol oynadığını kabul etmek mantıklı görünse de, son zamanlarda, akort ve uyumsuz algılamadaki farklılıkların ve akortların, muhtemelen daha önce düşünüldüğü gibi müzikal kültürü daha az etkilediği gösterilmiştir. Basit biyolojik bazlar 4 , 5 , 6'dan türemiştir. Terhardt, uyum konusunun belirsiz bir şekilde anlaşılmasını önlemek için, müzikal bir bağlamda söylenilen aksine, duyusal konsept fikrini ortaya attı., Örneğin, uyum, belirli bir akort veya aralıkla ilgili yanıtı iyi etkileyebilir. Bu protokolde yalnızca izole edilmiş, iki notalı aralıklar, bağlamsal işleme 8'den müdahale edilmeksizin yalnızca duyu uyumu ile ilişkili aktivasyonları tek tek çıkarmak için kullanılmıştır.
Tamamen fiziksel yollarla konfigürasyonu tanımlama girişimleri, uyumsuz akorlarla alakalı pürüzlülüğü bitişik frekans bileşenleri arasındaki dayak olayına atfeden Helmholtz 9 ile başladı. Bununla birlikte, daha yakın zamanlarda, duyu uyanlığının sadece pürüzlülüğün olmamasıyla değil, aynı zamanda uyumluluğa da bağlı olduğu gösterildi; bu, belirli bir tonun veya akorun kısmi kısımlarının, duyulmamış bir ses tonunun Düşük frekans 10 , 11 . Davranışsal çalışmalar, öznel uyumun puandan gerçekten etkilendiğini teyit ederFrekans mesafesi 12 , 13 gibi fiziksel parametrelere güveniyor, ancak daha geniş kapsamlı bir araştırma, fiziksel fenomenlerin, algılanan uyuşma ve uyumsuzluk arasındaki farkları yalnızca hesaplayamayacağını gösteriyor 14,15,16,17. Bununla birlikte, bu çalışmaların tümü, çeşitli aralıklarla veya akorları dinlerken bu farklılıkları bildirir. Positron Emisyon Tomografisi (PET) ve fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) kullanan çeşitli çalışmalar, sesli veya uyumsuz aralıklarla akorları 8 , 18 , 19 , 20 dinlerken aktif hale gelen kortikal bölgelerdeki önemli farklılıkları ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmanın amacı, farklılıkları keşfetmektir.Akustik ve uyumsuz aralıklarla dinlemek yerine üreten beyin aktivitesinde.
Müzikal üretim sırasında duyu-motor kontrolünün çalışması tipik olarak müzik aletlerinin kullanılmasını içerir ve sıklıkla o zaman nörogörüntüleme sırasında kullanılması için değiştirilmiş enstrümanların imal edilmesini gerektirir 21 . Bununla birlikte, şarkı söylemek, müzik üretimi sırasında duyu-motor süreçlerinin analizi için uygun bir mekanizmayı başlatmak gibi görünüyor; çünkü enstrüman insan sesinin kendisidir ve vokal aparatı, bu esnada uygun olmak için herhangi bir değişiklik gerektirmez. Görüntüleme 22 . Bant kontrolü 23 , sesli taklit 24 , eğitime bağlı uyarlamalı değişimler 25 ve dışsal geri bildirimin entegrasyonu 25 gibi şan özellikleriyle ilişkili sinirsel mekanizmalar , <s26 , 27 , 28 , 29 son yirmi yıl boyunca bir dizi araştırmanın konusunu oluşturmuşken, ünsüz ve uyumsuz şarkılar arasındaki sinirsel korelasyonlar daha yeni tanımlanmıştır30. Bu amaçla, mevcut yazı, katılımcılar tarafından sessiz ve uyumsuz aralıkların yeterli tanınmasını sağlamak için tasarlanmış bir davranış testini tanımlamaktadır. Bunu, çeşitli akran ve uyumsuz aralıklarla şarkı söyleyen katılımcıların bir fMRI çalışması izler. FMRI protokolü nispeten açıktır, ancak, tüm MRI araştırmalarında olduğu gibi, deneyleri doğru bir şekilde yapmak için büyük özen gösterilmelidir. Bu durumda, şarkı söyleme esnasında kafa, ağız ve dudak hareketini en aza indirgemek, şarkı söylemenin fiziksel hareketiyle doğrudan ilgili olmayan etkilerin tanımlanmasını daha kolay yapmak özellikle önemlidir. Bu metodoloji,Şarkı söyleyerek müzikal üretimi içeren çeşitli etkinliklerle ilişkili sinirsel mekanizmaları kefil olun.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu eser, şarkı söylemenin, sessiz ve uyumsuz aralıklarla beynin çalışması aracı olarak kullanıldığı bir protokolü açıklamaktadır. Şarkı, müzikal aralıkların üretimi için muhtemelen en basit yöntem olan 22'yi sağladığı halde, akorların üretilmesine izin vermemektedir. Bununla birlikte, konsept kavramının çoğunun fiziksel karakterizasyonları eşzamanlı notaların üst üste yerleştirilmesi üzerine bir dereceye kadar dayansa da, bir dizi çalışma, sessiz veya uyumsuz akorlara ka…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Secretaría de Salud de México (HIM / 2011/058 SSA 1009), CONACYT (SALUD-2012-01-182160) ve DGAPA UNAM (PAPIIT IN109214) tarafından yapılan bu araştırmanın finansal desteğini kabul etmektedir.
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 |
References
- 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).
