Cartographie FMRI de l'activité cérébrale associée à la production vocale d'intervalles consonants et dissonants

Summary

Les corrélats neuronaux de l'écoute des intervalles consonants et dissonants ont été largement étudiés, mais les mécanismes neuronaux associés à la production d'intervalles consonants et dissonants sont moins connus. Dans cet article, les tests comportementaux et l'IRMF sont combinés avec des tâches d'identification et de chant d'intervalle pour décrire ces mécanismes.

Abstract

Les corrélations neuronales de la perception de la consonance et de la dissonance ont été largement étudiées, mais pas les corrélations neuronales de la production de consonance et de dissonance. La manière la plus directe de production musicale est de chanter, mais, du point de vue de l'imagerie, il présente encore plus de défis que d'écoute car elle implique une activité motrice. Le chant précis des intervalles musicaux nécessite une intégration entre le traitement de la réaction auditive et le contrôle du moteur vocal afin de produire correctement chaque note. Ce protocole présente une méthode qui permet de surveiller les activations neuronales associées à la production vocale d'intervalles consonnes et dissonants. Quatre intervalles musicaux, deux consonnes et deux dissonants, sont utilisés comme stimuli, à la fois pour un test de discrimination auditive et une tâche qui consiste à écouter et à reproduire des intervalles donnés. Les participants, toutes les élèves vocales féminines au niveau de la conservatoire, ont été étudiés à l'aide de la fonction Magnetic ResOnance Imaging (fMRI) pendant l'exécution de la tâche de chant, la tâche d'écoute servant de condition de contrôle. De cette manière, on a observé l'activité des systèmes moteurs et auditifs et une mesure de la précision vocale lors de la tâche de chant a également été obtenue. Ainsi, le protocole peut également être utilisé pour suivre les activations associées au chant de différents types d'intervalles ou en chantant les notes requises plus précisément. Les résultats indiquent que les intervalles dissonants de chant requièrent une plus grande participation des mécanismes neuronaux responsables de l'intégration des retours externes des systèmes auditif et sensori-système que les intervalles de consonnes chantantes.

Introduction

Certaines combinaisons d'emplacements musicaux sont généralement reconnues comme consonnes, et elles sont généralement associées à une sensation agréable. D'autres combinaisons sont généralement appelées dissonantes et sont associées à un sentiment désagréable ou non résolu ¹ . Bien qu'il semble raisonnable de supposer que l'inculturation et la formation jouent un rôle dans la perception de la consonance ² , il a été démontré récemment que les différences dans la perception des intervalles et des accords consonneux et dissonants dépendent probablement moins de la culture musicale que ce qui était pensé auparavant ³ et peut-être Dérivent même de bases biologiques simples ^{4 , 5 , 6} . Afin d'éviter une compréhension ambiguë du terme consonance, Terhardt ^{7 a} introduit la notion de consonance sensorielle, par opposition à la consonance dans un contexte musical, Où l'harmonie, par exemple, pourrait bien influer sur la réponse à un accord ou à un intervalle donné. Dans le présent protocole, seuls les intervalles isolés à deux notes ont été utilisés précisément pour individualiser les activations uniquement liées à la consonance sensorielle, sans interférence du traitement dépend du contexte ⁸ .

Les tentatives pour caractériser la consonance par des moyens purement physiques ont commencé avec Helmholtz ⁹ , qui a attribué la rugosité perçue associée aux accords dissonants au battement entre les composantes de fréquence adjacentes. Plus récemment, cependant, il a été démontré que la consonance sensorielle n'est pas seulement associée à l'absence de rugosité, mais aussi à l'harmonie, c'est-à-dire à l'alignement des partiels d'une tonalité ou d'un cordon donné avec ceux d'une tonalité inouïe d'un Fréquence inférieure ^{10 , 11} . Les études comportementales confirment que la consonance subjective est en effet affectée par le puSe basent sur des paramètres physiques, tels que la distance de fréquence ^{12 , 13} , mais une plus large gamme d'études ont démontré de façon concluante que les phénomènes physiques ne peuvent pas seulement tenir compte des différences entre la consonance perçue et la dissonance ^{14 , 15 , 16 , 17} . Toutes ces études, cependant, rapportent ces différences lors de l'écoute d'une variété d'intervalles ou d'accords. Une variété d'études utilisant la tomographie par émission de positons (PET) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ont révélé des différences significatives dans les régions corticales qui deviennent actives lorsqu'on écoute des intervalles consonnes ou dissonants et des accords ^{8 , 18 , 19 , 20} . Le but de la présente étude est d'explorer les différencesDans l'activité cérébrale lors de la production, plutôt que de l'écoute, des intervalles consonants et dissonants.

L'étude du contrôle sensoriel-moteur pendant la production musicale implique généralement l'utilisation d'instruments de musique et, très souvent, il nécessite la fabrication d'instruments modifiés spécifiquement pour leur utilisation pendant la neuroimagerie ²¹ . Cependant, le chant semble fournir dès le départ un mécanisme approprié pour l'analyse des processus sensori-moteurs pendant la production musicale, car l'instrument est la voix humaine elle-même, et l'appareil vocal ne nécessite aucune modification pour être adapté pendant Imagerie ²² . Bien que les mécanismes neuronaux associés aux aspects du chant, tels que le contrôle de hauteur ²³ , l'imitation vocale ²⁴ , les changements adaptatifs induits par la formation ²⁵ et l'intégration de la rétroaction externe ^{25 ,} <sUp class = "xref"> 26 ^{, 27 , 28 , 29} , ont fait l'objet d'un certain nombre d'études au cours des deux dernières décennies, les corrélations neuronales des intervalles consoants et dissonants du chant ont été récemment décrites ³⁰ . À cette fin, l'article actuel décrit un test de comportement conçu pour établir une reconnaissance adéquate des intervalles consonants et dissonants par les participants. Ceci est suivi d'une étude de l'IRMF sur les participants qui chantent une variété d'intervalles consoants et dissonants. Le protocole fMRI est relativement simple, mais, comme pour toutes les recherches sur l'IRM, il faut faire très attention pour configurer correctement les expériences. Dans ce cas, il est particulièrement important de minimiser les mouvements de la tête, de la bouche et des lèvres pendant les tâches de chant, ce qui rend l'identification des effets non directement liés à l'acte physique de chanter plus directement. Cette méthodologie peut être utilisée pourPortent sur les mécanismes neuronaux associés à une variété d'activités impliquant la production musicale en chantant.

Protocol

Ce protocole a été approuvé par le comité de recherche, d'éthique et de sécurité de l'hôpital infantile de México "Federico Gómez". 1. Pretest comportemental Effectuez un test audiométrique standard et pur pour confirmer que tous les participants potentiels possèdent une audition normale (niveau d'audition de 20 dB (HL) sur les fréquences d'octave de -8 000 Hz). Utilisez l'inventaire Edinburgh Handedness 31 pour vo…

Representative Results

Tous les 11 participants à notre expérience étaient des élèves de sexe féminin au niveau de la conservatoire et ils se sont bien comportés dans les tâches de reconnaissance d'intervalle à sélectionner pour la numérisation. Le taux de réussite de la tâche d'identification de l'intervalle était de 65,72 ± 21,67%, ce qui, comme prévu, était inférieur au taux de réussite lors de l'identification des intervalles dissonants et consonnes, soit 74,82 ± 1…

Discussion

Ce travail décrit un protocole dans lequel le chant est utilisé comme moyen d'étudier l'activité cérébrale lors de la production d'intervalles consoants et dissonants. Même si le chant fournit ce qui est probablement la méthode la plus simple pour la production d'intervalles musicaux ²² , il ne permet pas la production d'accords. Cependant, bien que la plupart des caractérisations physiques de la notion de consonance s'appuient, dans une certaine mesure, sur la su…

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