Pela primeira vez, os neurocientistas do MIT identificaram uma população de neurônios no cérebro humano que se acende quando ouvimos cantar, mas não outros tipos de música.
Esses neurônios, encontrados no córtex auditivo, parecem responder à combinação específica de voz e música, mas não à fala regular ou à música instrumental. Exatamente o que eles estão fazendo é desconhecido e exigirá mais trabalho para descobrir, dizem os pesquisadores.
“O trabalho fornece evidências de uma segregação relativamente refinada da função dentro do córtex auditivo, de uma maneira que se alinha com uma distinção intuitiva dentro da música”, diz Sam Norman-Haignere, ex-pós-doutorado do MIT que agora é professor assistente de neurociência na Centro Médico da Universidade de Rochester.
O trabalho se baseia em um estudo de 2015 no qual a mesma equipe de pesquisa usou ressonância magnética funcional (fMRI) para identificar uma população de neurônios no córtex auditivo do cérebro que responde especificamente à música. No novo trabalho, os pesquisadores usaram gravações de atividade elétrica feitas na superfície do cérebro, o que lhes deu informações muito mais precisas do que fMRI.
“Há uma população de neurônios que responde ao canto, e muito próxima há outra população de neurônios que responde amplamente a muita música. Na escala da ressonância magnética funcional, eles estão tão próximos que você não pode separá-los, mas gravações, obtemos resolução adicional, e é isso que acreditamos que nos permitiu separá-los”, diz Norman-Haignere.
Norman-Haignere é o principal autor do estudo, que aparece hoje na revista Current Biology. Josh McDermott, professor associado de ciências cerebrais e cognitivas, e Nancy Kanwisher, professora Walter A. Rosenblith de neurociência cognitiva, ambos membros do McGovern Institute for Brain Research and Center for Brains, Minds and Machines (CBMM) do MIT, são os autores do estudo.
Gravações neurais
Em seu estudo de 2015, os pesquisadores usaram fMRI para escanear os cérebros dos participantes enquanto ouviam uma coleção de 165 sons, incluindo diferentes tipos de fala e música, além de sons cotidianos, como dedos batendo ou latidos de cachorro. Para esse estudo, os pesquisadores criaram um novo método de análise dos dados de fMRI, que permitiu identificar seis populações neurais com diferentes padrões de resposta, incluindo a população seletiva de música e outra população que responde seletivamente à fala.
No novo estudo, os pesquisadores esperavam obter dados de maior resolução usando uma técnica conhecida como eletrocorticografia (ECoG), que permite que a atividade elétrica seja registrada por eletrodos colocados dentro do crânio. Isso oferece uma imagem muito mais precisa da atividade elétrica no cérebro em comparação com a fMRI, que mede o fluxo sanguíneo no cérebro como um proxy da atividade dos neurônios.
“Com a maioria dos métodos da neurociência cognitiva humana, você não pode ver as representações neurais”, diz Kanwisher. “A maioria dos tipos de dados que podemos coletar pode nos dizer que aqui está um pedaço do cérebro que faz alguma coisa, mas isso é bastante limitado. Queremos saber o que está representado lá.”
A eletrocorticografia normalmente não pode ser realizada em humanos porque é um procedimento invasivo, mas é frequentemente usada para monitorar pacientes com epilepsia que estão prestes a se submeter a uma cirurgia para tratar suas convulsões. Os pacientes são monitorados durante vários dias para que os médicos possam determinar de onde suas convulsões estão se originando antes da operação. Durante esse período, se os pacientes concordarem, eles podem participar de estudos que envolvem a medição de sua atividade cerebral durante a execução de determinadas tarefas. Para este estudo, a equipe do MIT conseguiu coletar dados de 15 participantes ao longo de vários anos.
Para esses participantes, os pesquisadores tocaram o mesmo conjunto de 165 sons que usaram no estudo anterior de fMRI. A localização dos eletrodos de cada paciente foi determinada por seus cirurgiões, então alguns não captaram nenhuma resposta à entrada auditiva, mas muitos sim. Usando uma nova análise estatística que eles desenvolveram, os pesquisadores conseguiram inferir os tipos de populações neurais que produziram os dados registrados por cada eletrodo.
“Quando aplicamos esse método a esse conjunto de dados, surgiu esse padrão de resposta neural que só respondia ao canto”, diz Norman-Haignere. “Esta foi uma descoberta que realmente não esperávamos, por isso justifica muito todo o objetivo da abordagem, que é revelar coisas potencialmente novas que você pode não pensar em procurar”.
Essa população de neurônios específica da música teve respostas muito fracas à fala ou à música instrumental e, portanto, é distinta das populações seletivas de música e fala identificadas em seu estudo de 2015.
Música no cérebro
Na segunda parte de seu estudo, os pesquisadores criaram um método matemático para combinar os dados das gravações intracranianas com os dados de fMRI de seu estudo de 2015. Como a fMRI pode cobrir uma porção muito maior do cérebro, isso permitiu que eles determinassem com mais precisão as localizações das populações neurais que respondem ao canto.
“Esta forma de combinar ECoG e fMRI é um avanço metodológico significativo”, diz McDermott. “Muitas pessoas têm feito ECoG nos últimos 10 ou 15 anos, mas sempre foi limitado por essa questão da escassez das gravações. Sam é realmente a primeira pessoa que descobriu como combinar a resolução aprimorada do eletrodo gravações com dados de fMRI para obter uma melhor localização das respostas gerais.”
O ponto de acesso específico da música que eles encontraram está localizado no topo do lobo temporal, perto de regiões que são seletivas para linguagem e música. Essa localização sugere que a população específica da música pode estar respondendo a recursos como o tom percebido, ou a interação entre as palavras e o tom percebido, antes de enviar informações para outras partes do cérebro para processamento adicional, dizem os pesquisadores.
Os pesquisadores agora esperam aprender mais sobre quais aspectos do canto impulsionam as respostas desses neurônios. Eles também estão trabalhando com o laboratório da professora do MIT Rebecca Saxe para estudar se os bebês têm áreas seletivas de música, na esperança de aprender mais sobre quando e como essas regiões do cérebro se desenvolvem.
Publicado em 26/02/2022 21h39
Artigo original:
Estudo original: