Музыка занимала центральное место в человеческой культуре на протяжении десятков тысяч лет, но то, как ее воспринимает наш мозг, долгое время было окутано тайной.
Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали точную карту того, что происходит в коре головного мозга , когда кто-то слышит мелодию .
Оказывается, он делает две вещи одновременно: отслеживает высоту ноты, используя два набора нейронов, которые также следят за высотой речи , и пытается предсказать, какие ноты будут следующими, используя набор нейронов, специфичных для каждого конкретного человека. музыка .
Исследование , опубликованное 16 февраля в журнале Science Advances , решает давние вопросы о том, как мелодия обрабатывается в слуховой коре мозга .
«Мы обнаружили, что отчасти то, как мы понимаем мелодию, переплетено с тем, как мы понимаем речь, в то время как другие важные аспекты музыки стоят особняком», — сказал Эдвард Чанг, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой нейрохирургии и член Института нейронаук Вейля в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.
Предсказание следующей ноты
Первые две группы нейронов оказались теми же самыми, которые Чанг определил в 2017 году в исследовании того, как мы обрабатываем изменения высоты голоса, которые придают речи смысл и эмоции.
Однако третья группа нейронов предназначена исключительно для предсказания мелодических нот и описана здесь впервые.
Команда Чанга знала, что нечто подобное происходит и с речью: специализированные нейроны слуховой коры предвидят следующий речевой звук или фонему, основываясь на том, что мозг уже узнал о словах и их контексте, во многом подобно функции предсказания слов в мобильном телефоне. .
Электроды показывают закономерности мозговой активности участника исследования, слушающего музыку. Кредит: Лаборатория Чанга
Исследователи предположили, что подобная группа нейронов должна существовать для предсказания мелодии.
Команда Чанга проверила это на восьми участниках, которые вызвались участвовать в исследованиях во время хирургического лечения эпилепсии. Команда записала прямую мозговую активность слуховой коры, пока участники слушали различные мелодичные фразы из западной музыки.
Затем они слушали предложения, произнесенные на английском языке.
Гипотеза оказалась верной. Записи показали, что мозг участников использовал одни и те же нейроны для оценки качества звука как в речи, так и в музыке, но в каждом из этих режимов были определенные нейроны, предназначенные для прогнозирования.
Другими словами, слуховая кора не просто искала ноты. У него также был специальный набор нейронов, который пытался предсказать, какие ноты будут следующими, используя то, что он уже знал о мелодических шаблонах.
«Когда мы слушаем музыку, одновременно происходят две вещи», — объяснил Чанг. «Происходит низкоуровневая обработка отдельных нот мелодии, а затем высокоуровневая абстрактная обработка контекста этих нот».
Это имеет смысл, поскольку наш мозг эволюционировал, чтобы предвидеть поступающую информацию, говорит Нараян Шанкаран, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Чанг, который руководил работой. Прослушивание мелодии может повлиять на наши эмоции, поскольку слуховые нейроны, обрабатывающие музыку, взаимодействуют с эмоциональными центрами мозга.
«Композиторы говорят о музыкальном напряжении и разрешении», — сказал Шанкаран. «Наша способность ожидать и предвидеть эти особенности музыки объясняет, как она может задать оптимистичный тон или довести нас до слез».
Но об этих связях еще многое предстоит узнать.
«Очевидно, что воздействие музыки обогащает нашу социальную, эмоциональную и интеллектуальную жизнь и имеет потенциал для лечения широкого спектра заболеваний», — сказал Санканран. «Чтобы понять, почему музыка способна давать все эти преимущества, нам нужно ответить на некоторые фундаментальные вопросы о том, как музыка работает в мозге».
