В вечном поиске понимания того, что делает нас людьми, ученые обнаружили, что наш мозг более чувствителен к высоте тона, гармоническим звукам, которые мы слышим при прослушивании музыки, чем наш эволюционный родственник обезьяна-макака. Исследование, частично финансируемое Национальным институтом здравоохранения, подчеркивает перспективы Sound He alth, совместного проекта NIH и Центра исполнительских искусств Джона Ф. Кеннеди, целью которого является понимание роли музыки в здоровье.
«Мы обнаружили, что определенная область нашего мозга больше предпочитает звуки с высотой тона, чем мозг макаки», - сказал Бевил Конуэй, доктор философии. Д., исследователь программы внутренних исследований NIH и старший автор исследования, опубликованного в журнале Nature Neuroscience. «Результаты повышают вероятность того, что эти звуки, встроенные в речь и музыку, могли сформировать основную организацию человеческого мозга».
Исследование началось с дружеского пари между доктором Конвеем и Сэмом Норманом-Эньером, доктором философии, научным сотрудником Института разума, мозга и поведения Цукермана Колумбийского университета и первым автором исследования. бумага.
В то время оба работали в Массачусетском технологическом институте (MIT). Команда доктора Конвея искала различия между тем, как мозг человека и обезьяны контролирует зрение, и обнаружила, что их очень мало. Их исследования картирования мозга показали, что люди и обезьяны видят мир очень похожими способами. Но затем доктор Конвей услышал о некоторых исследованиях слуха, которые проводил доктор Норман-Эньер, который в то время был постдокторантом в лаборатории Джоша Х. Макдермотт, доктор философии, доцент Массачусетского технологического института.
"Я сказал Бевилю, что у нас есть метод надежного определения области человеческого мозга, которая избирательно реагирует на звуки высотой тона", - сказал доктор Норман-Эньер.
Именно тогда им пришла в голову идея сравнить людей с обезьянами. Основываясь на своих исследованиях, доктор Конвей поспорил, что они не увидят различий.
Чтобы проверить это, исследователи воспроизвели серию гармонических звуков или тонов здоровым добровольцам и обезьянам. Между тем, функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) использовалась для мониторинга активности мозга в ответ на звуки. Исследователи также отслеживали активность мозга в ответ на звуки бестональных шумов, которые были созданы для соответствия частотным уровням каждого воспроизводимого тона.
На первый взгляд сканы выглядели одинаково и подтверждали предыдущие исследования. Карты слуховой коры головного мозга человека и обезьяны имели одинаковые горячие точки активности независимо от того, содержались ли звуки в тонах.
Однако, когда исследователи более внимательно изучили данные, они обнаружили доказательства, свидетельствующие о том, что человеческий мозг очень чувствителен к тонам. Слуховая кора человека оказалась намного более чувствительной, чем кора обезьяны, когда они рассмотрели относительную активность между тонами и эквивалентными шумными звуками.
"Мы обнаружили, что мозг человека и обезьяны имеет очень похожие реакции на звуки в любом заданном частотном диапазоне. Когда мы добавили тональную структуру к звукам, некоторые из этих областей человеческого мозга стали более чувствительными", - сказал он. Доктор Конвей. «Эти результаты показывают, что обезьяны-макаки могут воспринимать музыку и другие звуки по-разному. Напротив, восприятие макаками визуального мира, вероятно, очень похоже на наше собственное. Это заставляет задуматься, какие звуки слышали наши эволюционные предки».
Дальнейшие эксперименты подтвердили эти результаты. Небольшое увеличение громкости тональных звуков мало повлияло на тональную чувствительность, наблюдаемую в мозгу двух обезьян.
Наконец, исследователи получили аналогичные результаты, когда они использовали звуки, которые содержали более естественные гармонии для обезьян, воспроизводя записи криков макак. Сканирование мозга показало, что слуховая кора человека была намного более отзывчивой, чем кора обезьяны, когда они сравнивали относительную активность между криками и бесцветными, шумными версиями криков.
«Это открытие предполагает, что речь и музыка, возможно, коренным образом изменили то, как наш мозг обрабатывает высоту тона», - сказал доктор Конвей. «Это также может помочь объяснить, почему ученым было так трудно обучить обезьян выполнять слуховые задачи, которые люди считают относительно легкими».
Ранее в этом году другие ученые из США подали заявки на первый раунд исследовательских грантов NIH Sound He alth. Некоторые из этих грантов могут в конечном итоге поддержать ученых, которые планируют исследовать, как музыка включает схемы слуховой коры, которые делают наш мозг чувствительным к музыкальному тону.
Это исследование было поддержано программами внутренних исследований NINDS, NEI, NIMH и NIA и грантами NIH (EY13455; EY023322; EB015896; RR021110), Национального научного фонда (грант 1353571; CCF-1231216), Фонд Макдоннелла, Медицинский институт Говарда Хьюза.