神经科学家确定人口的大脑神经元响应唱歌而不是其他类型的音乐

第一次,麻省理工学院的神经科学家已经证实人口的人类大脑中的神经元,灯当我们听到唱歌,而不是其他类型的音乐。

在听觉皮层,这些神经元似乎应对特定的声音和音乐的结合,而不是常规的演讲或器乐。他们正在做什么是未知的,需要更多的工作发现,研究人员说。

“工作提供了证据相对细粒度偏析听觉皮层内的功能,在某种程度上与一个直观的区别在音乐,”山姆Norman-Haignere说,前麻省理工学院博士后助理教授现在在罗切斯特大学医学中心神经科学。

工作同样建立在2015年的一项研究中,研究小组使用功能性磁共振成像(fMRI)来识别人口大脑的神经元听觉皮层专为音乐做出回应。在新研究中,研究人员使用的录音电活动在大脑表面,使他们比fMRI更精确的信息。

“有一个人口的神经元响应唱歌,然后很附近的人口是另一个神经元响应广泛大量的音乐。在fMRI的规模,他们如此接近,你不能解决,但随着颅内录音,我们得到了额外的决议,这就是我们相信允许我们选择分开,“Norman-Haignere说。

Norman-Haignere是该研究的第一作者,今天在《华尔街日报》当代生物学。乔什·麦克德莫特、脑与认知科学的副教授和南希·坎维舍,沃尔特·a . Rosenblith认知神经科学教授两个麻省理工学院麦戈文脑研究所的成员和大脑,中心思想和机器(CBMM),这项研究的资深作者。

神经录音

在他们的2015年的研究,研究人员利用fMRI扫描参与者的大脑,因为他们听165听起来的集合,其中包括不同类型的语言和音乐,以及日常的声音,比如手指敲击或狗叫声。的研究中,研究者们设计了一个新颖的功能磁共振成像数据分析方法,它允许他们把六个神经的人群和不同的反应模式,包括music-selective人口和另一个人口,反应选择性地演讲。

在新的研究中,研究人员希望使用一种技术获得高分辨率的数据称为electrocorticography (ECoG),它允许电活动被记录电极放置在头骨。这提供了一个更精确的大脑电活动的图片和功能磁共振成像相比,衡量大脑的血流量作为神经元活动的一个代理。

“大多数人类认知神经科学的方法,你不能看到神经表征,”坎维舍说。“大多数类型的数据我们可以收集可以告诉我们,这是一块做的大脑,但那是相当有限的。我们想知道代表什么。”

Electrocorticography在人类通常不能被执行,因为它是一种外科器械手术,但它通常是用于监测癫痫患者要接受手术治疗癫痫。病人监控几天,这样医生可以操作之前确定癫痫发作的起因。在此期间,如果病人同意,他们可以参与研究,涉及测量大脑活动在执行某些任务。在这项研究中,麻省理工学院的团队能够收集数据从15个参与者多年。

对于那些参与者,研究人员相同的165听起来,他们使用在前面的功能磁共振成像研究。每个病人的电极的位置是由他们的外科医生,所以有些没有接任何反应听觉输入,但许多。使用他们开发了一种新颖的统计分析,研究人员能够推断出的神经类型人群产生的数据被每个电极记录。

“当我们把这一方法运用到这个数据集,这种神经反应模式中跳出来,只有回应唱歌,“Norman-Haignere说。“这是一个发现我们真的没想到,这证明了这种方法的目的,这是小说揭示潜在的东西你可能没有想去寻找。”

音乐特别人口的神经元有很弱的反应演讲或器乐,因此不同于音乐,speech-selective数量确定的2015年的研究。

音乐在大脑中

在第二部分的研究中,研究人员设计了一个数学方法结合颅内的数据记录的功能磁共振成像数据从2015年的研究。因为功能磁共振成像可以覆盖更大的大脑的一部分,这使得他们更精确地确定神经数量的位置响应唱歌。

“这ECoG相结合的方式,功能磁共振成像是一个重要的方法论的推进,”麦克德莫特说。“很多人一直在做ECoG过去10到15年,但它一直是限制这个问题的稀疏录音。萨姆是第一个发现的人如何结合的改进解决电极记录与功能磁共振成像数据更好的本地化的整体反应。”

他们发现的音乐特别热点位于颞叶的顶端,附近区域选择性语言和音乐。位置表明音乐特别人口可能响应特性,比如感知,或者单词之间的交互和感知,之前发送信息到大脑的其他部分进行进一步处理,研究人员说。

现在研究人员希望了解更多关于哪些方面的歌唱驱动这些神经元的反应。他们也与麻省理工学院丽贝卡·萨克斯教授的实验室合作研究婴儿是否有音乐选择地区,希望学习更多关于何时以及如何将这些大脑区域发展。