研究者たちは、脳がメロディをどのように処理するかを解明し、聴覚皮質の活動の詳細な地図を作成しました。その研究によれば、脳は音楽を聴く際に二重のタスクに従事しており、音程を話し言葉に使われるニューロンで追跡し、同時に音楽専用のニューロンで将来の音符を予測しています。
この突破は、メロディの知覚に関する長年の謎を解明し、音楽と言語の一部の神経プロセスが共有されている一方で、他の部分が独自に音楽的であることを示しています。この発見は、脳の音楽への複雑な反応に関する理解を深め、音楽の感情的および治療的な影響を探る手段を提供しています。
主な事実:
- 音楽のための二重処理: 脳は音程を追跡する際に、話し言葉の処理にも関与するニューロンを使用し、音楽の音符を予測するために独自の一群のニューロンを利用しています。
- 音楽のための独自のニューロン: 研究者たちは初めて、音楽の処理に特化した、音楽的な音符の順序を予測するニューロンを特定しました。これは話し言葉の処理とは別です。
-
共有と独自の神経経路: 研究は、音楽と話し言葉が音程の処理において一部の神経経路を共有している一方で、音楽がメロディの予測においては独自の神経メカニズムを活性化させることを示しています。
出典: UCSF
音楽は何万年もの間、人類の文化の中心にありましたが、私たちの脳がそれをどのように知覚しているかは長らく謎に包まれていました。
現在、UCサンフランシスコの研究者たちは、誰かがメロディを聴いたときに脳の大脳皮質で何が起こっているかを正確に示す地図を開発しました。
それは同時に2つのことをしていることが判明しました: 音符の音程に従っていること — これには話し言葉の音程にも従う2つのニューロンのセットが使われている — そして次にどの音符が来るかを予測しようとしていること。これには音楽に特有の一群のニューロンが使われています。
2月16日にScience Advances誌に掲載されたこの研究は、脳の聴覚皮質でメロディがどのように処理されるかという長らくの疑問を解決します。
「私たちはメロディを理解する一部は、話し言葉を理解する方法と結びついていることを発見しましたが、音楽の他の重要な側面は独自で立っています。」と、UCSFのWeill Institute for Neurosciencesの神経外科学のチェアであるEdward Chang博士は述べています。
次の音符を予測
最初の2つのニューロンのグループは、Chang氏が2017年の研究で特定したものと同じものであり、その研究では発話の音程の変化をどのように処理するかについて調査されていました。この変化が発話に意味と感情を与えています。
しかし、第3のニューロンのグループは、単独でメロディの音符を予測することに特化しており、この研究で初めて説明されています。
Chang氏のチームは、同様のことが発話でも起こることを知っていました。聴覚皮質の特殊なニューロンは、脳がすでに単語やその文脈について学習した内容に基づいて、次の発話音、または音素を予測します。これは携帯電話の単語予測機能のようなものです。
研究者たちは同様のニューロングループがメロディの予測にも存在するはずだと仮説を立てました。
Chang氏のチームは、てんかんの手術評価中に研究に協力するためにボランティアとして参加した8人の参加者を対象にこれをテストしました。チームは被験者が西洋音楽のさまざまな旋律フレーズを聴く中で、聴覚皮質から直接脳活動を記録しました。
その後、英語で話された文章を聴きました。
仮説は正しかった。記録によれば、被験者の脳は、話し言葉と音楽の両方で音程の特性を評価するために同じニューロンを使用していましたが、それぞれのモードには予測に専念した特定のニューロンが存在していました。
言い換えれば、聴覚皮質は単なる音符を探しているだけでなく、既知のメロディパターンを利用して次にどの音符が来るかを予測しようとする専門のニューロンのセットも持っていたのです。
「音楽を聴いていると、同時に2つのことが起こっています。」とChang氏は説明しています。「メロディの個々の音符の低レベルな処理と、これらの音符の文脈の高レベルで抽象的な処理が行われています。」
これは、私たちの脳が将来の情報を予測するように進化してきたため、理にかなっているとSankaran氏は語ります。メロディを聴くことは、音楽を処理する聴覚ニューロンが脳の感情中枢と対話しているため、私たちの感情を揺さぶることがあります。
「作曲家は音楽の緊張と解決について話します」とSankaran氏は述べています。「私たちがこれらの音楽の特徴を期待し予測する能力は、なぜ音楽が明るい調子を与えたり、涙を誘ったりできるかを説明しています。」
しかし、これらのつながりについてはまだ多くのことが学ばれるべきです。
Sankanran氏は言います。「音楽への露出が私たちの社会的、感情的、知的な生活を豊かにし、広範な状態を治療する可能性があることは明らかです。これらの利点を音楽が提供できる理由を理解するには、脳で音楽がどのように機能するかについていくつかの基本的な質問に答える必要があります。」
著者: Robin Marks（ロビン マークス）
出典: UCSF（カリフォルニア大学サンフランシスコ校）
連絡先: Robin Marks – UCSF
画像: 画像はNeuroscience Newsにクレジットされています
元の研究: オープンアクセス。
"Encoding of melody in the human auditory cortex" by Narayan Sankaran et al. Science Advances
リンク先はアメリカのNeuroscience Newsというサイトの記事になります。（原文：英語）