“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 à música. Na escala da fMRI, eles estão tão próximos que você não pode separá-los, mas nas gravações, obtemos resolução adicional, e é isso que acreditamos que nos permitiu separá-los”, diz Norman-Haignere.
Gravações neurais
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 alta 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.
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.
Análise estatística
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.
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 estudando se os bebês têm áreas seletivas de música, na esperança de aprender mais sobre quando e como essas regiões do cérebro se desenvolvem.
