Afinados al tono musical: los científicos financiados por los NIH descubrieron que nuestros cerebros pueden ser especialmente sensibles al tono, a los sonidos armónicos que escuchamos cuando escuchamos un discurso o música.

En la búsqueda eterna de comprender lo que nos hace humanos, los científicos descubrieron que nuestros cerebros son más sensibles al tono de los sonidos armónicos que escuchamos cuando escuchamos música, que nuestro pariente evolutivo, el mono macaco.

El estudio, financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud, destaca la promesa de Sound Health, un proyecto conjunto entre los NIH y el Centro John F. Kennedy para las Artes Escénicas, en asociación con la Fundación Nacional para las Artes, que tiene como objetivo Comprender el papel de la música en la salud.

"Encontramos que una cierta región de nuestro cerebro tiene una preferencia más fuerte por los sonidos con tono que los cerebros de monos macacos", dijo Bevil Conway, Ph.D., investigador del Programa de Investigación Intramural de los NIH y autor principal del estudio publicado en Nature. Neurociencia.

"Los resultados aumentan la posibilidad de que estos sonidos, que están integrados en el habla y la música, puedan haber dado forma a la organización básica del cerebro humano".

El estudio comenzó con una apuesta amistosa entre el Dr. Conway y Sam Norman-Haignere, Ph.D., miembro postdoctoral del Instituto Zuckerman para la Mente, el Cerebro y el Comportamiento de la Universidad de Columbia y el primer autor del artículo.

En ese momento, ambos estaban trabajando en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). El equipo del Dr. Conway había estado buscando diferencias entre la forma en que los cerebros de los humanos y los monos controlan la visión solo para descubrir que hay muy pocos. Sus estudios de mapas cerebrales sugirieron que los humanos y los monos ven el mundo de maneras muy similares.

Pero luego, el Dr. Conway escuchó acerca de algunos estudios sobre la audición realizados por el Dr. Norman-Haignere, quien, en ese momento, era becario postdoctoral en el laboratorio de Josh H. McDermott, Ph.D., profesor asociado de MIT.

"Le dije a Bevil que teníamos un método para identificar de manera confiable una región en el cerebro humano que responde selectivamente a los sonidos con el tono", dijo el Dr. Norman-Haignere, que es cuando tuvieron la idea de comparar humanos con monos. Sobre la base de sus estudios, el Dr. Conway apostó a que no verían diferencias.

Las dos especies parecen haber evolucionado las diferencias en la organización funcional de las regiones del cerebro involucradas en la percepción del tono. Bevil Conway, Ph.D., del Programa de Investigación Intramural NIH, autor principal del estudio, explica sus hallazgos. El estudio fue publicado el 10 de junio de 2019 en la revista Nature Neuroscience.

Para probar esto, los investigadores tocaron una serie de sonidos armónicos, o tonos, a voluntarios y monos sanos. Mientras tanto, se utilizó la resonancia magnética funcional (IRMf) para monitorear la actividad cerebral en respuesta a los sonidos. Los investigadores también monitorearon la actividad cerebral en respuesta a sonidos de ruidos sin tono que fueron diseñados para coincidir con los niveles de frecuencia de cada tono tocado.

A primera vista, las exploraciones parecían similares y confirmaron estudios previos. Los mapas de la corteza auditiva de cerebros humanos y de monos tenían puntos calientes similares de actividad, independientemente de si los sonidos contenían tonos.

Sin embargo, cuando los investigadores analizaron más detenidamente los datos, encontraron evidencias que sugieren que el cerebro humano era muy sensible a los tonos. La corteza auditiva humana era mucho más sensible que la corteza de mono cuando observaban la actividad relativa entre los tonos y los sonidos ruidosos equivalentes.

“Encontramos que los cerebros humanos y de monos tuvieron respuestas muy similares a los sonidos en cualquier rango de frecuencia dado. "Es cuando agregamos estructura tonal a los sonidos que algunas de estas mismas regiones del cerebro humano se volvieron más receptivas", dijo el Dr. Conway. “Estos resultados sugieren que el mono macaco puede experimentar la música y otros sonidos de manera diferente. En contraste, la experiencia del mundo visual en el macaco es probablemente muy similar a la nuestra. Hace que uno se pregunte qué tipo de sonidos experimentaron nuestros ancestros evolutivos ".

Otros experimentos apoyaron estos resultados. Levantar ligeramente el volumen de los sonidos tonales tuvo poco efecto sobre la sensibilidad del tono observada en los cerebros de dos monos.

Finalmente, los investigadores vieron resultados similares cuando utilizaron sonidos que contenían armonías más naturales para los monos al reproducir grabaciones de llamadas de macacos. Los escáneres cerebrales mostraron que la corteza auditiva humana era mucho más receptiva que la corteza de mono cuando comparaban la actividad relativa entre las llamadas y las versiones sin ruido y ruidosas de las llamadas.

"Este hallazgo sugiere que el habla y la música pueden haber cambiado fundamentalmente la manera en que nuestro cerebro procesa el tono", dijo el Dr. Conway. "También puede ayudar a explicar por qué ha sido tan difícil para los científicos entrenar monos para realizar tareas auditivas que los humanos encuentran relativamente sin esfuerzo".

A principios de este año, otros científicos de todo EE. UU. Solicitaron la primera ronda de becas de investigación de NIH Sound Health. Algunas de estas subvenciones pueden ayudar a los científicos que planean explorar cómo la música enciende los circuitos de la corteza auditiva que hacen que nuestro cerebro sea sensible al tono musical.

 Este estudio fue apoyado por los Programas de Investigación Intramural NINDS, NEI, NIMH y NIA y las subvenciones de los NIH (EY13455; EY023322; EB015896; RR021110), la National Science Foundation (Grant 1353571; CCF-1231216), la Fundación McDonnell, la Instituto Médico Howard Hughes.