‎Per la prima volta neuroscienziati hanno identificato una popolazione di neuroni nel cervello che si illumina quando sentiamo cantare, ma non ascoltando altri tipi di musica.‎

 

 

Scienziati del Department of Brain and Cognitive Sciences, al Massachusetts Institute of Technology di Cambridge a Boston sono riusciti a individuare i neuroni del cervello umano che si attivano quando ascoltiamo cantare qualcuno e lo fanno solo in quel caso.

‎Questi neuroni, che si trovano nella corteccia uditiva, sembrano rispondere alla combinazione specifica di voce e musica, ma non al linguaggio regolare o alla musica strumentale.

‎”Il lavoro fornisce prove di una segregazione della funzione all’interno della corteccia uditiva”, afferma Sam Norman-Haignere, ora assistente professore di neuroscienze presso l’Università di Rochester Medical Center.‎

‎Il lavoro si basa su uno studio del 2015 in cui lo stesso team di ricerca ha utilizzato la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per identificare una popolazione di neuroni nella corteccia uditiva del cervello che risponde specificamente alla musica. Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato registrazioni di attività elettrica registrate sulla superficie del cervello, che hanno dato loro informazioni molto più precise rispetto alla fMRI.‎

‎”C’è una popolazione di neuroni che risponde al canto, e poi molto vicina c’è un’altra popolazione di neuroni che risponde in modo pià a molta altra musica. Alla scala della fMRI, sono così vicini che non è possibile distinguerli, ma con le registrazioni intracraniche otteniamo una risoluzione aggiuntiva, ed è ciò che ci ha permesso di separarli “, afferma Norman-Haignere.‎

‎Norman-Haignere è l’autore principale dello studio, che appare sulla rivista ‎‎Current Biology‎‎. Josh McDermott, professore associato di scienze cerebrali e cognitive, e Nancy Kanwisher, Walter A. Rosenblith Professor of Cognitive Neuroscience, entrambi membri del McGovern Institute for Brain Research del MIT e del Center for Brains, Minds and Machines (CBMM), sono gli autori senior dello studio.‎

‎Nel loro ‎‎studio del 2015‎‎, i ricercatori hanno utilizzato la fMRI per scansionare il cervello dei partecipanti mentre ascoltavano una raccolta di 165 suoni, tra cui diversi tipi di discorso e musica, nonché suoni familiari come lo schiocco delle dita o l’abbaiare di un cane.

Per quello studio, i ricercatori hanno ideato un nuovo metodo di analisi dei dati fMRI, che ha permesso loro di identificare sei popolazioni neurali con diversi modelli di risposta, tra cui la popolazione musica-selettiva e un’altra popolazione che risponde selettivamente al linguaggio.‎

‎Nel nuovo studio, i ricercatori speravano di ottenere dati ad alta risoluzione utilizzando una tecnica nota come elettrocorticografia (ECoG), che consente di registrare l’attività elettrica tramite elettrodi posizionati all’interno del cranio. Questo offre un quadro molto più preciso dell’attività elettrica nel cervello rispetto alla fMRI, che misura il flusso sanguigno nel cervello come indicatore dell’attività neuronale.‎

‎”Con la maggior parte dei metodi nelle neuroscienze cognitive umane, non è possibile vedere le rappresentazioni neurali”, dice Kanwisher. “La maggior parte del tipo di dati che possiamo raccogliere può dirci che qui c’è un pezzo di cervello che fa qualcosa, ma è piuttosto limitato. Vogliamo sapere cosa c’è dentro”.‎

‎L’elettrocorticografia è una procedura invasiva, ma è spesso usata per monitorare i pazienti con epilessia che stanno per sottoporsi a un intervento chirurgico per trattare le loro convulsioni. I pazienti vengono monitorati per diversi giorni in modo che i medici possano determinare dove hanno origine le loro convulsioni prima di operare. Durante questo periodo, se i pazienti sono d’accordo, possono partecipare a studi che comportano la misurazione della loro attività cerebrale durante l’esecuzione di determinati compiti. Per questo studio, il team del MIT è stato in grado di raccogliere dati da 15 partecipanti per diversi anni.‎

‎Per quei partecipanti, i ricercatori hanno riprodotto lo stesso set di 165 suoni che hanno usato nel precedente studio con la fMRI. La posizione degli elettrodi di ciascun paziente è stata determinata dai loro chirurghi, quindi non tutti hanno raccolto risposta all’input uditivo. Utilizzando una nuova analisi statistica che hanno sviluppato, i ricercatori sono stati in grado di dedurre i tipi di popolazioni neurali che hanno prodotto i dati registrati da ciascun elettrodo.‎

‎”Quando abbiamo applicato questo metodo a questo set di dati, è emerso questo modello di risposta neurale che rispondeva solo al canto”, dice Norman-Haignere. “Questa è stata una scoperta che in realtà non ci aspettavamo, quindi giustifica molto l’approccio, che è quello di rivelare cose potenzialmente nuove che potresti non pensare di cercare”.‎

‎Quella popolazione di neuroni specifici della canzone ha avuto risposte molto deboli alla musica strumentale, e quindi è distinta dalle popolazioni selettive della musica e del linguaggio identificate nel loro studio del 2015.‎

‎Nella seconda parte del loro studio, i ricercatori hanno ideato un metodo matematico per combinare i dati delle registrazioni intracraniche con i dati fMRI del loro studio del 2015. Poiché la fMRI può coprire una porzione molto più ampia del cervello, ciò ha permesso loro di determinare con maggiore precisione le posizioni delle popolazioni neurali che rispondono al canto.‎

‎”Questo modo di combinare ECoG e fMRI è un progresso metodologico significativo”, afferma McDermott. L’hotspot specifico della canzone che hanno trovato si trova nella parte superiore del lobo temporale, vicino a regioni selettive per la lingua e la musica.

Quella posizione suggerisce che la popolazione specifica della canzone potrebbe rispondere a caratteristiche come il tono percepito o l’interazione tra parole e tono percepito, prima di inviare informazioni ad altre parti del cervello per un’ulteriore elaborazione.‎

‎I ricercatori ora stanno anche lavorando per studiare se i bambini hanno aree selettive della musica, nella speranza di saperne di più su quando e come si sviluppano queste regioni del cervello.‎

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