参与和理解音乐的能力几乎遍及每个人类社会。虽然其他生物也表现出音乐行为(比如鸟鸣、座头鲸叫声或倭黑猩猩发声),但我们的音乐认知似乎在进化上是不同的在动物王国之内。
一个新的学习让我们更深入地了解大脑与音乐的关系,发现与语音或器乐相比,唱歌具有独特的神经特征。
然而,观察大脑并不是一件容易的事。
为了准确了解人们听到声音时大脑中发生的情况,研究人员使用了一种称为皮质电图(ECoG),将电极放置在头骨内以记录大脑的电活动。
从 ECoG 收集的数据类型比脑电图 (EEG) 等其他测量大脑活动的技术精确得多;在 ECoG 中,电极测量电活动而不是大脑中血液流动的位置,这是神经元活动(功能性)的代表。或功能磁共振成像可以做到这一点)。
显然,将电极直接施加到大脑上是一种侵入性操作,因此研究人员多年来从已经接受手术治疗癫痫发作的癫痫患者那里收集了数据。
电极通常放置在癫痫患者的头皮内,以在手术前几天监测他们的神经活动。在此期间,如果患者同意,他们可以参加研究,记录他们在执行某些任务时的大脑活动。
在本例中,任务涉及聆听 165 种常见的声音,从手机的振动到倒液体的声音,到男人说话的声音,再到打字的声音。这种声音组合包括有歌唱的音乐和没有任何发声的器乐。
令人着迷的是,研究人员发现了一个独特的神经元群体,专门对歌唱做出反应,该群体与更普遍的器乐和言语的神经表征不同。
“我们的关键新发现是,其中一个成分几乎只对唱歌的音乐做出反应。这一发现表明人脑包含特定于歌曲分析的神经群,”作者添加。
“这些发现表明,音乐由多个不同的神经群体代表,对音乐的不同方面有选择性,其中至少有一个对唱歌有专门的反应。”
在论文中,研究人员推测歌唱的特征使其成为需要自己的神经动力学特征的独特类别。
“唱歌是杰出的从言语中通过其旋律语调轮廓和节奏工具性的音乐由声音共鸣和其他声音特定结构组成。因此,一个自然的假设是,歌曲选择性神经群体非线性地整合了区分歌唱与语音和音乐的多种特征,例如旋律语调和声音共鸣。”建议作者们。
研究人员将他们的 ECoG 数据与功能磁共振成像结合起来先前研究的数据使用相同的方法,让研究人员更好地了解神经活动的位置。
“这种将 ECoG 和 fMRI 相结合的方式是方法论上的重大进步,”说麻省理工学院的认知神经科学家乔什·麦克德莫特 (Josh McDermott) 是这项研究的合著者。
这项研究让神经科学家更好地了解我们的大脑如何代表音乐的细微差别。尽管神经音乐和歌曲选择性在我们的发展或进化过程中如何出现等问题仍然存在,但结合 ECoG 和功能磁共振成像数据的新技术可以帮助未来的研究回答这些问题。
这项研究发表于现代生物学。