Beyindeki Müzik ve Sinir Kayıtları

MIT nörobilimcileri ilk defa insan beyninde şarkı duyduğumuzda aktive olan bir nöron popülasyonu tanımladılar ancak diğer müzik türlerini tanımlayamadılar. İşitsel kortekste bulunan bu nöronlar, belirli ses ve müzik kombinasyonuna cevap veriyor gibi görünmektedir ancak normal konuşmaya veya enstrümantal müziğe cevap vermemektedir. Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi'nde nörobilim profesörü, Sam Norman-Haignere, "Çalışma, işitsel korteks içindeki işlevin nispeten ince taneli bir şekilde yayılmasına, müzikteki sezgisel bir ayrımla uyumlu bir şekilde ayrılmasına dair kanıt sağlıyor" demiştir. Çalışma, aynı araştırma ekibinin 2015 yılında beynin işitsel korteksinde özellikle müziğe yanıt veren bir nöron popülasyonunu tanımlamak için fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemeyi (fMRG) kullandığı bir çalışmaya dayanmaktadır. Yeni çalışmada, araştırmacılar beynin yüzeyinde saptana elektriksel aktivitenin kayıtlarını kullandılar ve bu da onlara fMRI'dan çok daha kesin bilgi vermiştir. Norman-Haignere, "Şarkı söylemeye tepki veren bir nöron popülasyonu ve çok yakınında çok sayıda müziğe geniş tepki veren başka bir nöron popülasyonu var. fMRG ölçeğinde, ayırdedilemeyecek kadar yakınlar. Ancak kafa içi kayıtlarla ek çözünürlük elde ediyoruz ve onları ayırd edebildiğimizi düşünüyoruz "dıemiştir.

Sinir kayıtları: Elektrokortikografi

Araştırmacılar, 2015 yılında yaptıkları çalışmada, farklı konuşma ve müzik türlerinin yanı sıra köpek havlaması gibi günlük sesler de dahil olmak üzere 165 seslik bir koleksiyonu dinlerken katılımcıların beyinlerini taramak için fMRI kullanmışlardır. Bu çalışma için araştırmacılar, fMRI verilerini analiz etmek için yeni bir yöntem geliştirdiler; bu, müzik seçici popülasyon ve konuşmaya seçici olarak yanıt veren başka bir popülasyon da dahil olmak üzere farklı yanıt modellerine sahip 6 sinir grubunu tanımlamalarına izin vermiştir.

Yeni çalışmada kafatasının içine yerleştirilen elektrotların elektriksel aktivitenin kaydedilmesine izin veren elektrokortikografi (EKoG) olarak bilinen bir teknik kullanılarak daha yüksek çözünürlüklü veriler elde etmeye çalıştılar. Bu yöntem beyindeki kan akışını nöron aktivitesinin bir izdüşümü olarak ölçen fMRG ile karşılaştırıldığında beyindeki elektriksel aktivitenin çok daha kesin bir resmini sunmaktadır. Kanwisher, "İnsan bilişsel sinirbilimindeki yöntemlerin çoğuyla, sinirsel temsilleri göremezsiniz. Toplayabileceğimiz veri türlerinin çoğu bize burada bir şeyler yapan bir beyin parçası olduğunu söyleyebilir, ancak bu yetersiz, biz orada neyin temsil edildiğini bilmek istiyoruz." demiştir.

Ekog invaziv olduğu için insanlara rutin uygulaması zordur ancak nöbetlerin tedavisi için ameliyat olacak epilepsili hastalar birkaç gün boyunca izlenerek nöbetlerinin nereden kaynaklandığını belirlenmektedir. Bu sürede hastalar kabul ederse, belirli görevleri yerine getirirken beyin aktivitelerini ölçmeyi içeren çalışmalara katılabilirler. Bu çalışma için MIT ekibi birkaç yıl boyunca böyle 15 katılımcıdan veri toplayabilmiştir.

Araştırmacılar katılımcılara önceki fMRG çalışmasında kullandıkları 165 seslik seti çaldılar. Her hastanın elektrotlarının yeri cerrahları tarafından belirlendi, bu nedenle bazıları işitsel girdiye herhangi bir yanıt alamadı, ancak çoğu yanıt vermiştir. Araştırmacılar, geliştirdikleri yeni bir istatistiksel analiz kullanarak, her elektrot tarafından kaydedilen verileri üreten nöral popülasyon türlerini çıkarabildiler. Norman-Haignere, "Bu yöntemi bu veri kümesine uyguladığımızda, sadece şarkı söylemeye cevap veren bu sinirsel tepki paterni ortaya çıktı. Bu gerçekten beklemediğimiz bir bulguydu. Şarkıya özgü nöron popülasyonu, konuşma ya da enstrümantal müziğe karşı çok zayıf tepkilere sahipti " demiştir.

Beyindeki Müzik

İkinci aşamada araştırmacılar, intrakraniyal kayıtlardan elde edilen verileri 2015 çalışmalarından elde edilen fMRG verileriyle birleştirmek için matematiksel bir yöntem geliştirdiler. fMRG beynin çok daha büyük bir bölümünü kapsayabildiğinden, bu onların şarkı söylemeye cevap veren sinir grubunun yerlerini daha kesin olarak belirlemelerine izin vermiştir. McDermott, "EKoG ve fMRG'yi birleştirmenin bu yolu önemli bir metodolojik ilerlemedir. Son 10 ya da 15 yılda pek çok insan EKoG yapıyor, ancak kayıtların seyrekliği ilerlemeyi sınırlıyordu. Sam, genel yanıtların daha iyi lokalizasyonunu elde etmek için elektrot kayıtlarının geliştirilmiş çözünürlüğünü fMRG verileriyle nasıl birleştireceğini gerçekten ilk bulan kişidir." demiştir.

Bulunan şarkıya özgü nokta, temporal lobun üst kısmında, dil ve müzik için seçici olan bölgelerin yakınındadır. Araştırmacılar, bu konumda şarkıya özgü popülasyonun, daha fazla işlem için beynin diğer bölümlerine bilgi göndermeden önce algılanan perde veya kelimeler ile algılanan perde arasındaki etkileşim gibi özelliklere yanıt verebileceğini öne sürüyor, şimdi ise şarkı söylemenin hangi yönlerinin bu nöronların tepkilerini yönlendirdiği hakkında daha fazla bilgi edinmeyi umuyorlar. Ayrıca, bu beyin bölgelerinin ne zaman ve nasıl geliştiği hakkında daha fazla bilgi edinmek umuduyla, bebeklerin müzik seçici alanlara sahip olup olmadığını incelemek için MIT Profesörü Rebecca Saxe'nin laboratuvarı ile birlikte çalışmaktadırlar.