Streszczenie
Czy zastanawiałeś się kiedyś, co dzieje się w twoim mózgu, gdy myślisz o swoich ulubionych utworach ? Ostatnie badania ujawniły obszar mózgu, który jest aktywny, gdy słuchamy muzyki, którą znamy. Ten muzyczny obszar pamięci jest oddzielony od części mózgu, których używasz do zapamiętywania rzeczy, których nauczyłeś się w szkole lub szczegółów dotyczących wydarzeń, które dzieją się w twoim życiu. W tym artykule pokażemy, gdzie w mózgu znajduje się obszar pamięci muzycznej i dlaczego pamięć muzyczna jest często odporna na choroby mózgu, które powodują utratę pamięci.
Nasza pamięć do muzyki
wypróbuj to proste ćwiczenie: przejdź do biblioteki muzycznej, wybierz utwór i zagraj pierwsze 3 s. Daj sobie 1 punkt, jeśli uda Ci się zaśpiewać lub nucić co najmniej następne 5 s tej piosenki. Zrób to dla 20 piosenek. Ile punktów zdobyłeś? Nie zdziwilibyśmy się, gdyby było ich więcej niż 15. Pomyśl o tym, co właśnie zrobiłeś. Bez wysiłku przywołałeś ton, rytm, a może nawet teksty ponad 15 piosenek w krótkim czasie. To dużo danych, które udało Ci się zebrać ze swojego mózgu, tak po prostu!
nasze mózgi posiadają niezwykłą zdolność tworzenia, przechowywania i odzyskiwania wspomnień muzyki, Nawet jeśli nie jesteśmy tego świadomi. Na przykład, jeśli usłyszysz chwytliwą piosenkę, najprawdopodobniej będziesz w stanie zapamiętać jej fragmenty kilka dni później. Po usłyszeniu go kilka razy, możesz znać go na pamięć. Pomyśl o tym, ile wysiłku potrzeba, aby nauczyć się informacji z podręcznika lub zapamiętać szczegóły codziennych wydarzeń w twoim życiu. Jeszcze bardziej fascynujące, muzyczne wspomnienia wydają się być bardzo dobrze zachowane u osób cierpiących na amnezję—to jest kliniczne określenie utraty pamięci.
w swojej popularnej książce Musicophilia dr Oliver Sacks opowiada historię Muzyka i muzykologa (m.in., ekspert badający muzykę) Clive ’ a Wearinga, który po doznaniu wyniszczającej infekcji mózgu zwanej opryszczkowym zapaleniem mózgu, nie był w stanie „zachować wrażenia czegokolwiek dłużej niż mrugnięcie” (, Rozdział 15). Pan Wearing nie był również w stanie przypomnieć sobie prawie całej swojej przeszłości, ale mógł grać utwory muzyczne na fortepianie z pamięci i wypowiadać melodie podczas dyrygowania chórem. Przypadek Pana Wearinga nie jest wyjątkowy—nie-muzycy z ciężką amnezją mogą również wykazywać trwałe wspomnienia z muzyki (, Rozdział 29). Co więc jest takiego szczególnego w zdolności tych ludzi do zapamiętywania muzyki, Nawet jeśli nie pamiętają niczego innego? W tym artykule pokażemy, gdzie muzyczne wspomnienia mogą być reprezentowane w mózgu i jak mogą przetrwać, gdy inne wspomnienia są tracone.
czym różnią się wspomnienia muzyczne od innych wspomnień długoterminowych?
aby utworzyć i odzyskać długotrwałe wspomnienia (np. osobiste doświadczenia i wiedzę), wiele regionów mózgu współpracuje ze sobą, tworząc skoordynowaną sieć, która przesyła informacje z jednego regionu mózgu do drugiego. Na przykład, kiedy pamiętasz, jak wyglądało coś, co widziałeś wcześniej tego dnia, używasz płata potylicznego, który jest zaangażowany w widzenie. Kiedy pamiętasz, o czym myślałeś wcześniej lub zastanawiasz się, jak coś, co się stało, mogło się wydarzyć inaczej, używasz swojego płata czołowego (co jest ważne dla myślenia). Kiedy pamiętasz inne chwile w czasie, takie jak twoja przeszłość (lub kiedy myślisz o własnej przyszłości), używasz wielu obszarów mózgu, w tym zarówno płata skroniowego, jak i czołowego . Wszystkie te różne reprezentacje są łączone w określonym obszarze mózgu zwanym hipokampem, znajdującym się w płatach skroniowych, tworząc pamięć.
infekcja mózgu Pana Wearinga zniszczyła jego hipokamp i inne pobliskie obszary mózgu, powodując amnezję. Słynny pacjent Henry Molaison, znany ze swoich inicjałów jako „H. M.”, również doznał poważnej utraty pamięci po tym, jak lekarze chirurgicznie usunęli jego hipokamp i końce obu płatów skroniowych (patrz rysunek 1). Badając przypadki Pana Wearinga, H. M. i inne osoby z amnezją, możemy stwierdzić, że hipokamp i sąsiednie obszary płata skroniowego są kluczowe dla tworzenia i dostępu do długotrwałych wspomnień.
- Rysunek 1
- mózg pacjenta po operacji płatów skroniowych. Obraz po lewej stronie pokazuje widok z boku na zewnątrz mózgu. Strzałka jest skierowana na koniec płata skroniowego. Zdjęcie po prawej pokazuje przekrój mózgu H. M., z punktu widzenia kogoś, kto patrzy z jego stóp w górę. Strzałki wskazują na jasne części płatów skroniowych, które są wypełnione płynem po usunięciu tkanki mózgowej. Bez tych części płatów skroniowych H. M. nie mógł stworzyć nowych wspomnień ani odzyskać wspomnień z wydarzeń, które wydarzyły się w latach poprzedzających jego operację. Zaadaptowane z Ref. za pozwoleniem.
innym stanem, który powoduje uszkodzenie hipokampa i pobliskich regionów płata skroniowego, jest demencja—zespół, który wpływa na pamięć, myślenie i zdolność do interakcji z innymi ludźmi. U osób z demencją, ich zdolności poznawcze powoli zaczynają spadać. Począwszy od łagodnej amnezji, ich stan stopniowo pogarsza się przez wiele lat do tego stopnia, że nie mogą już dbać o siebie . Wraz z postępem choroby ich mózgi wykazują coraz więcej uszkodzeń w całej sieci skroniowej, czołowej i innych regionów zaangażowanych w myślenie o sobie .
Mimo głębokiej utraty pamięci, a nawet utraty wiedzy o tym, kim są, osoby z demencją często wykazują niezwykłą pamięć do muzyki (, Rozdział 29). Ich muzyczne wspomnienia jakoś przetrwać powszechne uszkodzenie mózgu, nawet jeśli inne wspomnienia długoterminowe nie. Czy wspomnienia muzyczne mogą być przetwarzane gdzieś indziej w mózgu, w obszarze oddzielonym od sieci regionów zaangażowanych w pamięć długotrwałą?
aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy zarejestrowali odpowiedzi mózgu 32 zdrowych młodych dorosłych, słuchając starannie wybranych fragmentów znanych, niedawno znanych i zupełnie nieznanych utworów muzycznych . Znane utwory zostały wybrane spośród piosenek, które były w pierwszej dziesiątce w latach 1977-2007, nursery rhymes i oldies, podczas gdy nieznane utwory zostały wybrane przez spojrzenie na nawyki słuchania i wybory ludzi na Amazon i Pandora. Na godzinę przed zeskanowaniem mózgów uczestników dwukrotnie usłyszeli połowę utworów w nieznanej grupie, tak aby utwory te stanowiły grupę „ostatnio znaną”.
naukowcy zaobserwowali, że dwa specyficzne regiony mózgu, zwane brzusznym obszarem przed-uzupełniającym silnika i przednim zakrętem obręczy ogonowej, były znacznie bardziej aktywne, gdy uczestnicy słyszeli dobrze znane piosenki w porównaniu do ostatnio znanych lub nieznanych piosenek. Te obszary mózgu są pokazane na Czerwono w górnym rzędzie Fig. Ponadto komputer mógł dokładnie przewidzieć, czy dana piosenka była dobrze znana, niedawno znana lub nieznana, analizując wzorce aktywności mózgu w tych regionach. Zebrane razem Wyniki tego badania ujawniają „muzyczny obszar pamięci” (MMA), który pozwala nam zapamiętać nasze ulubione piosenki. Co ważne, to MMA jest oddzielone od hipokampa i płata skroniowego, o których wiemy, że są niezbędne do funkcjonowania pamięci długotrwałej.
- Rysunek 2
- „muzyczny obszar pamięci” i jego odporność na chorobę Alzheimera (AD). Ten rysunek pokazuje mózg tak, jakby został ścięty w środku, oddzielając lewą od prawej połowy. Każdy rząd pokazuje obraz lewej strony mózgu z widoku wewnętrznego (po lewej) i zewnętrznego (po prawej). Górny rząd wyświetla” obszar pamięci muzycznej ” (MMA) w kolorze czerwonym; jest on również obecny w tym samym miejscu po prawej stronie mózgu, co nie jest pokazane na tym rysunku. W drugim, trzecim i czwartym rzędzie, MMA jest pokazane z białą lub czarną obwódką (będziesz musiał przyjrzeć się bliżej, aby go zobaczyć). Drugi, trzeci i czwarty rząd pokazują ilość trzech różnych rodzajów uszkodzeń w mózgach pacjentów z AD: skurcz mózgu, zmniejszony wychwyt glukozy (cukru) i lepkie nagromadzenie. Możesz zobaczyć ilość uszkodzeń w kolorowej skali po prawej stronie, z Niebieskim oznaczeniem najmniejszej ilości uszkodzeń, zielonym oznaczeniem niektórych uszkodzeń i pomarańczowym oznaczeniem największej liczby uszkodzeń. W porównaniu do innych regionów mózgu, MMA wykazuje najmniejsze uszkodzenia spowodowane skurczem i brakiem glukozy (zaznaczone na niebiesko). Zaadaptowane z Ref. za pozwoleniem.
dlaczego pamięć Muzyczna może być zachowana u pacjentów z chorobą Alzheimera (AD)?
teraz, gdy zidentyfikowaliśmy MMA, przyjrzyjmy się bliżej temu, co dzieje się w mózgach ludzi, którzy mają reklamę. Reklama jest najczęstszą formą demencji i najczęściej dotyka osoby w wieku bliskich dziadków. Ludzie, którzy cierpią z powodu reklamy zaczynają tracić wspomnienia o tym, kim są, gdzie byli i co zrobili. W późniejszych stadiach choroby zaczynają tracić zdolność mówienia, wykonywać proste codzienne zadania, planować, rozwiązywać problemy i dobrze współdziałać z innymi ludźmi. Innymi słowy, AD rozwija się poza amnezją, wpływając na ich uczucia i wiedzę o tym, kim są, a ostatecznie na każdy aspekt ich życia .
aby zdiagnozować reklamę, lekarze szukają wielu objawów w mózgu. Są to :
-
(I) kurczenie się mózgu z powodu obumierania komórek mózgu;
-
(II) wzrost lepkiego nagromadzenia (blaszek β-amyloidowych), który powoduje obumieranie komórek mózgu; i
-
(III) zmniejszona ilość wychwytu glukozy (tj. co oznacza, że mózg nie spożywa wystarczającej ilości cukru do prawidłowego funkcjonowania.
aby wyszukać obszary mózgu, które się skurczyły, lekarze stosują technikę zwaną rezonansem magnetycznym (MRI) do skanowania mózgu. Aby zobaczyć części mózgu, które mają lepkie nagromadzenie i/lub nie otrzymują wystarczającej ilości cukru, lekarze używają innej techniki zwanej pozytronową tomografią emisyjną (PET) do skanowania mózgu. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o reklamie i jej diagnozie, sprawdź Ref. .
to prowadzi nas do drugiego, trzeciego i czwartego rzędu rysunku 2. Po zidentyfikowaniu MMA u zdrowych młodych dorosłych (Górny rząd) naukowcy wykonali rezonans magnetyczny i tomografię PET 20 osób z AD, które nie miały wykształcenia muzycznego . Odkryli, że MMA wykazywało jedne z najniższych ilości skurczu i nadal otrzymywało wystarczającą ilość cukru do prawidłowego funkcjonowania (drugi i trzeci rząd, Rysunek 2). Niestety, płaty skroniowe i sieć obszarów mózgu zaangażowanych w pamięć długoterminową i samowiedzę nie są tak szczęśliwe. Regiony te nie są w stanie spożywać wystarczającej ilości cukru i cierpią z powodu skurczu. Jeśli reklama niszczy te regiony i oszczędza MMA, ma sens, że Muzyczne wspomnienia przetrwają, podczas gdy inne długoterminowe wspomnienia, a także Twoje uczucia i wiedza o tym, kim jesteś, zostaną utracone.
Co ciekawe, ilość lepkiego nagromadzenia w MMA nie była znacząco niższa niż w innych częściach mózgu (czwarty rząd, rycina 2). Postęp reklamy zazwyczaj przebiega od lepkiego gromadzenia się 
zmniejszonego wychwytu cukru kurczenia się w mózgu, przy czym lepkie gromadzenie się czasami pojawia się nawet przed zauważalną utratą pamięci . Dlatego naukowcy doszli do wniosku, że MMA w rzeczywistości nie degeneruje się tak szybko, jak płaty skroniowe i inne regiony zaangażowane w pamięć długotrwałą. W rzeczywistości MMA jest dobrze zachowany w trakcie AD i jest jednym z ostatnich regionów mózgu do degeneracji, nawet gdy AD zniszczył większość innych części mózgu.
wnioski
identyfikacja MMA jest ważnym dowodem naukowym, który wyjaśnia, dlaczego muzyczne wspomnienia mogą przetrwać nawet wtedy, gdy pojawiła się amnezja i demencja. Jak opisuje dr Sacks , osoby, które straciły swoją długotrwałą pamięć, mogą wydawać się tkwiące w teraźniejszości, tracąc dostęp do wiedzy o sobie, ale mogą zadziwić nas swoimi wspomnieniami dla muzyki. Jeśli wspomnienia muzyczne mogą przetrwać uszkodzenie hipokampa i sieci skroniowej, czołowej i innych regionów mózgu, wspomnienia te muszą być inne niż inne wspomnienia długoterminowe. To wyjaśnia, dlaczego Dr Sacks był w stanie być świadkiem „niemych, odizolowanych, zdezorientowanych osób ciepłych do muzyki, rozpoznających ją jako znajomą i zaczynających śpiewać i wiązać się” (, Rozdział 29) i wspiera dziwną, ale magiczną moc muzyki w naszym życiu.
Oświadczenie o konflikcie interesów
autorzy oświadczają, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek relacji handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.
podziękowania
serdecznie dziękujemy Dr Robertowi Knightowi. Chcielibyśmy również podziękować Keithowi Johnsonowi, Rafaelowi Nadalowi i BNP Paribas Open 2016 za inspirowanie koncepcji tego artykułu.
Sacks, O. 2008. Muzykofilia: opowieści o muzyce i mózgu. New York: Vintage Books.
Jagust, W. 2014. Tata może podróżować w czasie … ale dziadek nie! Przód. „Young Minds” – 2: 18 doi: 10.3389 / frym.2014.00018