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Dinámica temporal de la música y el lenguaje

La dinámica temporal de la música y el lenguaje describe cómo el cerebro coordina sus diferentes regiones para procesar sonidos musicales y vocales. Tanto la música como el leng...

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La dinámica temporal de la música y el lenguaje describe cómo el cerebro coordina sus diferentes regiones para procesar sonidos musicales y vocales. Tanto la música como el lenguaje presentan una estructura rítmica y melódica . Ambos emplean un conjunto finito de elementos básicos (como tonos o palabras) que se combinan de forma ordenada para crear ideas musicales o lingüísticas completas.

Neuroanotomía del lenguaje y la música

Áreas clave del cerebro se utilizan tanto en el procesamiento musical como en el del lenguaje , como el área de Brocas , dedicada a la producción y comprensión del lenguaje. Los pacientes con lesiones o daños en el área de Brocas suelen presentar mala gramática, habla lenta y dificultad para comprender oraciones. El giro frontal inferior es un giro del lóbulo frontal que interviene en la sincronización de eventos y la comprensión lectora, especialmente la de verbos . El área de Wernicke se localiza en la sección posterior del giro temporal superior y es importante para la comprensión del vocabulario y el lenguaje escrito.

La corteza auditiva primaria se encuentra en el lóbulo temporal de la corteza cerebral . Esta región es importante en el procesamiento musical y desempeña un papel crucial en la determinación del tono y el volumen del sonido. [ 1 ] El daño cerebral en esta región suele resultar en la pérdida total de la capacidad auditiva. Se ha descubierto que la corteza frontal participa en el procesamiento de melodías y armonías musicales. Por ejemplo, cuando se le pide a un paciente que marque un ritmo o intente reproducir un tono, esta región se muestra muy activa en las exploraciones de resonancia magnética funcional (fMRI) y tomografía por emisión de positrones (PET) . [ 2 ] El cerebelo es el "mini" cerebro situado en la parte posterior del cráneo. Al igual que la corteza frontal, los estudios de neuroimagen sugieren que el cerebelo participa en el procesamiento de melodías y la determinación de los tempos . La corteza prefrontal medial , junto con la corteza auditiva primaria, también se ha relacionado con la tonalidad, es decir, con la determinación del tono y el volumen. [ 1 ]

Además de las regiones específicas mencionadas anteriormente, existen numerosos "puntos de conmutación de información" activos en el procesamiento del lenguaje y la música. Se cree que estas regiones actúan como vías de transmisión que conducen la información. Estos impulsos neuronales permiten que dichas regiones se comuniquen y procesen la información correctamente. Estas estructuras incluyen el tálamo y los ganglios basales . [ 2 ]

Se ha demostrado que algunas de las áreas mencionadas anteriormente participan activamente en el procesamiento de la música y el lenguaje mediante estudios de PET y fMRI. Estas áreas incluyen la corteza motora primaria, el área de Broca, el cerebelo y las cortezas auditivas primarias. [ 2 ]

Imágenes del cerebro en acción

Las técnicas de imagen más adecuadas para estudiar la dinámica temporal proporcionan información en tiempo real. Los métodos más utilizados en esta investigación son la resonancia magnética funcional (RMf) y la tomografía por emisión de positrones (PET). [ 3 ]

La tomografía por emisión de positrones (PET) consiste en inyectar un isótopo trazador radiactivo de corta duración en la sangre. Cuando el radioisótopo se desintegra, emite positrones que son detectados por el sensor del equipo. El isótopo se incorpora químicamente a una molécula biológicamente activa, como la glucosa , que impulsa la actividad metabólica. Cuando se produce actividad cerebral en un área determinada, estas moléculas se dirigen a dicha área. Una vez que la concentración de la molécula biológicamente activa y su "colorante" radiactivo aumenta lo suficiente, el escáner puede detectarla. [ 3 ] Transcurre aproximadamente un segundo desde que comienza la actividad cerebral hasta que el dispositivo PET la detecta. Esto se debe a que el colorante tarda un tiempo determinado en alcanzar las concentraciones necesarias para su detección. [ 4 ]

MASCOTA.
Ejemplo de una tomografía por emisión de positrones (PET).

La resonancia magnética funcional (RMf) es una variante de la resonancia magnética tradicional que permite observar la actividad cerebral en tiempo real. Un dispositivo de RMf funciona detectando cambios en el flujo sanguíneo neuronal asociados a la actividad cerebral. Estos dispositivos utilizan un campo magnético estático intenso para alinear los núcleos de los átomos cerebrales. Posteriormente, se aplica un campo magnético adicional, denominado campo de gradiente , para elevar los núcleos a un estado energético superior. [ 5 ] Al retirar el campo de gradiente, los núcleos vuelven a su estado original y emiten energía. Esta energía emitida es detectada por el equipo de RMf y se utiliza para generar una imagen. Cuando las neuronas se activan, aumenta el flujo sanguíneo hacia esas regiones. Esta sangre rica en oxígeno desplaza la sangre desoxigenada en dichas áreas. Las moléculas de hemoglobina en los glóbulos rojos, que transportan oxígeno, presentan diferentes propiedades magnéticas según su oxigenación. [ 5 ] Al centrar la detección en las perturbaciones magnéticas generadas por la hemoglobina, se puede mapear la actividad neuronal prácticamente en tiempo real. [ 5 ] Pocas otras técnicas permiten a los investigadores estudiar la dinámica temporal en tiempo real.

MEG.
El paciente se somete a una "MEG".

Otra herramienta importante para analizar la dinámica temporal es la magnetoencefalografía , conocida como MEG. Se utiliza para mapear la actividad cerebral mediante la detección y el registro de campos magnéticos producidos por corrientes eléctricas generadas por la actividad neuronal. El dispositivo utiliza una gran matriz de dispositivos de interfaz cuántica superconductores, llamados SQUID , para detectar la actividad magnética. Debido a que los campos magnéticos generados por el cerebro humano son tan pequeños, todo el dispositivo debe colocarse en una sala especialmente diseñada para protegerlo de campos magnéticos externos. [ 5 ]

Otros métodos de investigación

Otro método común para estudiar la actividad cerebral durante el procesamiento del lenguaje y la música es la estimulación magnética transcraneal (EMT). La EMT utiliza la inducción para crear corrientes electromagnéticas débiles dentro del cerebro mediante un campo magnético que cambia rápidamente. Estos cambios despolarizan o hiperpolarizan las neuronas, lo que puede producir o inhibir la actividad en diferentes regiones. El efecto de estas alteraciones en la función cerebral puede utilizarse para evaluar las interconexiones cerebrales. [ 6 ]

Investigaciones recientes

Muchos aspectos del lenguaje y las melodías musicales son procesados ​​por las mismas áreas cerebrales. En 2006, Brown, Martínez y Parsons descubrieron que escuchar una melodía o una oración activaba muchas de las mismas áreas, incluyendo la corteza motora primaria , el área motora suplementaria , el área de Brocas, la ínsula anterior, la corteza auditiva primaria, el tálamo, los ganglios basales y el cerebelo. [ 7 ]

Un estudio de 2008 realizado por Koelsch, Sallat y Friederici reveló que las dificultades del lenguaje también pueden afectar la capacidad de procesar la música. Los niños con trastornos específicos del lenguaje (TEL) no eran tan hábiles para relacionar tonos entre sí ni para mantener el ritmo con un metrónomo simple como los niños sin dificultades del lenguaje. Esto subraya el hecho de que los trastornos neurológicos que afectan el lenguaje también pueden afectar la capacidad de procesamiento musical. [ 8 ]

En 2001, Walsh, Stewart y Frith investigaron qué regiones procesaban las melodías y el lenguaje pidiendo a los participantes que crearan una melodía en un teclado sencillo o escribieran un poema. Aplicaron estimulación magnética transcraneal (EMT) en la zona donde se procesaban los datos musicales y lingüísticos. La investigación reveló que la EMT aplicada al lóbulo frontal izquierdo afectaba la capacidad de escribir o producir material lingüístico, mientras que la EMT aplicada al área auditiva y al área de Broca del cerebro inhibía en mayor medida la capacidad de los participantes para tocar melodías musicales. Esto sugiere que existen algunas diferencias entre la creación musical y la del lenguaje. [ 9 ]

Aspectos del desarrollo

Los elementos básicos del procesamiento musical y lingüístico parecen estar presentes al nacer. Por ejemplo, un estudio francés de 2011 que monitorizó los latidos cardíacos fetales descubrió que, después de las 28 semanas de gestación, los fetos responden a cambios en el tono y el tempo musical. Las frecuencias cardíacas basales se determinaron mediante 2 horas de monitorización antes de cualquier estímulo. Se reprodujeron frecuencias descendentes y ascendentes a diferentes tempos cerca del útero . El estudio también investigó la respuesta fetal a patrones lingüísticos, como la reproducción de un fragmento de audio con diferentes sílabas, pero no encontró respuesta a diferentes estímulos lingüísticos. Las frecuencias cardíacas aumentaron en respuesta a sonidos fuertes de tono alto en comparación con sonidos suaves de tono bajo. Esto sugiere que los elementos básicos del procesamiento del sonido, como discernir el tono, el tempo y la intensidad, están presentes al nacer, mientras que los procesos desarrollados posteriormente discernen los patrones del habla después del nacimiento. [ 10 ]

Un estudio de 2010 investigó el desarrollo de las habilidades lingüísticas en niños con dificultades del habla. Se encontró que la estimulación musical mejoraba los resultados de la terapia del habla tradicional . Niños de entre 3,5 y 6 años fueron divididos en dos grupos. Un grupo escuchó música instrumental en cada sesión de terapia del habla, mientras que al otro grupo se le aplicó terapia del habla tradicional. El estudio encontró que tanto la capacidad fonológica como la capacidad de comprensión del habla de los niños aumentaron más rápidamente en el grupo que estuvo expuesto a estimulación musical regular. [ 11 ]

Aplicaciones en rehabilitación

Estudios recientes encontraron que el efecto de la música en el cerebro es beneficioso para personas con trastornos cerebrales. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Stegemöller analiza los principios subyacentes de la musicoterapia como el aumento de dopamina , la sincronía neuronal y, por último, una señal clara que son características importantes para el funcionamiento normal del cerebro. [ 15 ] Esta combinación de efectos induce la neuroplasticidad del cerebro, lo que sugiere que aumenta el potencial de un individuo para el aprendizaje y la adaptación. [ 16 ] La literatura existente examina el efecto de la musicoterapia en personas con enfermedad de Parkinson, enfermedad de Huntington y demencia, entre otras.

enfermedad de Parkinson

Las personas con enfermedad de Parkinson experimentan trastornos de la marcha y la postura causados ​​por una disminución de la dopamina en el cerebro. [ 17 ] Una de las características distintivas de esta enfermedad es la marcha arrastrando los pies , en la que la persona se inclina hacia adelante al caminar y aumenta su velocidad progresivamente, lo que resulta en una caída o contacto con una pared. Los pacientes con Parkinson también tienen dificultad para cambiar de dirección al caminar. Por lo tanto, el principio del aumento de dopamina en la musicoterapia aliviaría los síntomas parkinsonianos. [ 15 ] Estos efectos se observaron en el estudio de Ghai sobre diversas señales de retroalimentación auditiva, en el que los pacientes con enfermedad de Parkinson experimentaron un aumento de la velocidad de la marcha, de la longitud de la zancada y una disminución de la cadencia. [ 12 ]

enfermedad de Huntington

La enfermedad de Huntington afecta las funciones motoras, cognitivas y psiquiátricas de una persona, lo que afecta gravemente su calidad de vida. [ 18 ] Lo más común es que los pacientes con enfermedad de Huntington experimenten corea , falta de control de impulsos, aislamiento social y apatía. Schwarz et al. realizaron una revisión de la literatura publicada sobre los efectos de la musicoterapia y la danza en pacientes con enfermedad de Huntington. El hecho de que la música pueda mejorar las habilidades cognitivas y motoras para actividades distintas a las relacionadas con la música sugiere que la música puede ser beneficiosa para los pacientes con esta enfermedad. [ 13 ] Aunque los estudios sobre los efectos de la música en las funciones fisiológicas son esencialmente inconclusos, los estudios encuentran que la musicoterapia mejora la participación del paciente y el compromiso a largo plazo en la terapia [ 13 ] que son importantes para lograr el máximo potencial de las habilidades de un paciente.

Demencia

Las personas con enfermedad de Alzheimer causada por demencia casi siempre se animan inmediatamente al escuchar una canción familiar. [ 14 ] Särkämo et al. analizan los efectos de la música encontrados a través de una revisión sistemática de la literatura en personas con esta enfermedad. Estudios experimentales sobre música y demencia encuentran que, si bien las funciones auditivas de nivel superior, como la percepción del contorno melódico y el análisis auditivo, están disminuidas en las personas, conservan su conciencia auditiva básica que incluye tono, timbre y ritmo. [ 14 ] Curiosamente, también se encontró que las emociones y los recuerdos inducidos por la música se conservan incluso en pacientes que sufren demencia grave. Los estudios demuestran los efectos beneficiosos de la música sobre la agitación, la ansiedad y los comportamientos e interacciones sociales. [ 14 ] Las tareas cognitivas también se ven afectadas por la música, como la memoria episódica y la fluidez verbal. [ 14 ] Estudios experimentales sobre el canto en personas de esta población mejoraron el almacenamiento de la memoria, la memoria de trabajo verbal , la memoria episódica remota y las funciones ejecutivas . [ 14 ]

Referencias

  1. 1 2 Ghazanfar, AA; Nicolelis, MA (2001). "Artículo destacado: La estructura y función de los campos receptivos corticales y talámicos dinámicos" . Cerebral Cortex . 11 (3): 183– 193. doi : 10.1093/cercor/11.3.183 . PMID 11230091 . 
  2. 1 2 3 Theunissen, F; David, SV; Singh, NC; Hsu, A; Vinje, WE; Gallant, JL (2001). "Estimación de los campos receptivos espaciotemporales de las neuronas auditivas y visuales a partir de sus respuestas a estímulos naturales". Network: Computation in Neural Systems . 12 (3): 289– 316. doi : 10.1080/net.12.3.289.316 . PMID 11563531 . S2CID 199667772 .  
  3. 1 2 Baird, A.; Samson, SV (2009). "Memoria para la música en la enfermedad de Alzheimer: ¿inolvidable?". Neuropsychology Review . 19 (1): 85– 101. doi : 10.1007/s11065-009-9085-2 . PMID 19214750 . S2CID 14341862 .  
  4. ↑ Bailey, DL; Townsend, DW; Valk, PE; Maisey, MN (2003). Tomografía por emisión de positrones: Ciencias básicas. Secaucus, NJ: Springer-Verlag . Springer. ISBN 978-1852337988.
  5. 1 2 3 4 Hauk, O; Wakeman, D; Henson, R (2011). "Comparación de estimaciones de norma mínima normalizada por ruido para análisis MEG utilizando múltiples métricas de resolución" . NeuroImage . 54 ( 3): 1966– 74. doi : 10.1016/j.neuroimage.2010.09.053 . PMC 3018574. PMID 20884360 .  
  6. ↑ Fitzgerald, P; Fountain, S; Daskalakis, Z (2006). "Una revisión exhaustiva de los efectos de la rTMS sobre la excitabilidad e inhibición de la corteza motora". Neurofisiología Clínica . 117 (12): 2584– 2596. doi : 10.1016/j.clinph.2006.06.712 . PMID 16890483. S2CID 31458874 .  
  7. ↑ Brown, S.; Martinez, MJ; Parsons, LM (2006). "Música y lenguaje uno al lado del otro en el cerebro: un estudio PET de la generación de melodías y oraciones". European Journal of Neuroscience . 23 (10): 2791– 2803. CiteSeerX 10.1.1.530.5981 . doi : 10.1111/j.1460-9568.2006.04785.x . PMID 16817882 . S2CID 15189129 .   
  8. ↑ Jentschke, S.; Koelsch, S.; Sallat, S.; Friederici, AD (2008). "Los niños con trastorno específico del lenguaje también muestran deterioro del procesamiento musical-sintáctico". Journal of Cognitive Neuroscience . 20 (11): 1940– 1951. CiteSeerX 10.1.1.144.5724 . doi : 10.1162 / jocn.2008.20135 . PMID 18416683. S2CID 6678801 .   
  9. ↑ Stewart, L.; Walsh, V.; Frith, UTA; Rothwell, J. (2001). "La estimulación magnética transcraneal produce interrupción del habla pero no del canto". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 930 (1): 433– 435. Bibcode : 2001NYASA.930..433S . CiteSeerX 10.1.1.671.9203 . doi : 10.1111/j.1749-6632.2001.tb05762.x . PMID 11458860. S2CID 31971115 .   
  10. ↑ Granier-Deferre, C; Ribeiro, A; Jacquet, A; Bassereau, S (2011). "Los fetos a término procesan las características temporales del habla". Developmental Science . 14 (2): 336– 352. doi : 10.1111/j.1467-7687.2010.00978.x . PMID 22213904 . 
  11. ↑ Gross, W; Linden, U; Ostermann, T (2010). "Efectos de la musicoterapia en el tratamiento de niños con retraso en el desarrollo del habla: resultados de un estudio piloto" . BMC Complementary and Alternative Medicine . 10 (1): 39. doi : 10.1186/1472-6882-10-39 . PMC 2921108. PMID 20663139 .  
  12. 1 2 Ghai, S; Ghai, I (2018). "Efecto de la señalización auditiva rítmica en la marcha parkinsoniana: una revisión sistemática y metaanálisis" . Scientific Reports . 8 (1): 508. Bibcode : 2018NatSR...8..506G . doi : 10.1038/ s41598-017-16232-5 . PMC 5764963. PMID 29323122 .  
  13. 1 2 3 Schwarz, AE; van Walsen, MR (2019). "Uso terapéutico de la música, la danza y las señales auditivas rítmicas para pacientes con enfermedad de Huntington: una revisión sistemática" . Journal of Huntington's Disease . 8 (4): 393– 420. doi : 10.3233/JHD-190370 . PMC 6839482. PMID 31450508 .  
  14. 1 2 3 4 5 6 Särkämo, T; Sihbonen, AJ (2018). "Golden oldies and silver brains: Deficits, preservation, learning and rehabilitation effects of music in ageing-related neurological disorders". Cortex . 109 : 104– 123. doi : 10.1016/j.cortex.2018.08.034 . hdl : 10138/311678 . PMID 30312779 . S2CID 52971959 .  
  15. 1 2 3 Stegemöller, Elizabeth (2014). "Explorando un modelo de neuroplasticidad de la musicoterapia". Journal of Music Therapy . 51 (3): 211– 217. doi : 10.1093/jmt/thu023 . PMID 25316915 – vía Oxford Academic. 
  16. ↑ Weinstein, CJ; Kay, DB (2015). «Traduciendo la ciencia a la práctica». Rehabilitación sensoriomotora: en la encrucijada de las ciencias básicas y clínicas . Progress in Brain Research. Vol. 218. pp. 331–360 . doi : 10.1016/bs.pbr.2015.01.004 . ISBN   9780444635655PMID 25890145 – vía Elsevier Science Direct . 
  17. ↑ Tiarhou, Lazaros (2013). "Dopamina y enfermedad de Parkinson" . Base de datos de biociencias Madame Curie – vía NCBI.
  18. ↑ Personal de Mayo Clinic (16 de mayo de 2018). "Enfermedad de Huntington" . Mayo Clinic .