Wczesna diagnoza demencji będzie możliwa dzięki muzyce?

Technika MEG w badaniach nad wczesną diagnozą demencji

Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Nature Communications pokazują, jakie mechanizmy neuronalne leżą u podstaw naszej zdolności do przewidywania i identyfikowania znanych melodii. 

Wcześniejsze analizy koncentrowały się głównie na elementarnych bodźcach słuchowych i procesach predykcyjnych. Jednak znacznie mniej wiadomo o tym, w jaki sposób te informacje integrują się ze złożonymi funkcjami poznawczymi, takimi jak świadome rozpoznawanie i przewidywanie sekwencji w czasie. Badając te mechanizmy, naukowcy chcieli dowiedzieć się, jak nasze mózgi radzą sobie ze złożonymi zadaniami słuchowymi.

Podczas studiów odkryłem, że muzyka może służyć jako potężne narzędzie do badania pewnych cech mózgu. Muzyka składa się z hierarchicznych dźwięków ułożonych w czasie. To czyni ją idealnym narzędziem do badania przetwarzania informacji przez mózg

– powiedział autor badania Leonardo Bonetti, profesor nadzwyczajny na Uniwersytecie w Aarhus i Oksfordzkim.

W badaniu wzięło udział 83 uczestników w wieku od 19 do 63 lat. Uczestnikom najpierw zaprezentowano krótki utwór muzyczny, a konkretnie pierwsze cztery takty Preludium nr 2 c-moll BWV 847 Johanna Sebastiana Bacha. Po fazie zapamiętywania uczestnicy zostali poddani zadaniu rozpoznawania słuchowego, podczas gdy ich aktywność mózgu była rejestrowana za pomocą magnetoencefalografii (MEG). Jest to nieinwazyjna technika obrazowania, która rejestruje pola magnetyczne wytwarzane przez aktywność neuronalną. Zapewnia precyzyjną rozdzielczość czasową i przestrzenną.

Polecamy: Jak Twój wiek biologiczny wpływa na ryzyko demencji i udaru mózgu

Jak mózg przetwarza muzykę?

Zadanie rozpoznawania składało się ze 135 pięciotonowych sekwencji muzycznych. Niektóre z nich były identyczne z oryginalnym utworem, a inne były systematycznie zmieniane. Wariacje te były wprowadzane w różnych punktach sekwencji, aby zaobserwować, jak mózg reaguje na zmiany w znanych wzorcach. Bonetti i jego koledzy odkryli, że gdy uczestnicy rozpoznawali oryginalne zapamiętane sekwencje, ich aktywność mózgu podążała za określonym hierarchicznym wzorcem.

Wzorzec ten rozpoczynał się w korze słuchowej, regionie odpowiedzialnym za przetwarzanie podstawowych informacji dźwiękowych, a następnie przechodził do hipokampa i zakrętu obręczy, obszarów związanych z pamięcią i oceną poznawczą. Gdy do sekwencji wprowadzano zmiany, mózg generował błędy przewidywania. Błędy te rozpoczynały się w korze słuchowej, a następnie rozprzestrzeniały się do hipokampa, przedniego zakrętu obręczy i brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej. Warto zauważyć, że przedni zakręt obręczy i brzuszno-przyśrodkowa kora przedczołowa wykazywały najsilniejsze reakcje po wprowadzeniu zmian.

W czasie badania naukowcy zaobserwowali sprzężenia zwrotne między korą słuchową a hipokampem i zakrętem obręczy, w obu kierunkach. Ta hierarchiczna organizacja dotyczyła zarówno zapamiętanych, jak i zróżnicowanych sekwencji, choć siła i czas reakcji mózgu się różniły. Sugeruje to, że ogólna struktura przetwarzania mózgu pozostaje stabilna. Jednak dynamika zmienia się w zależności od tego, czy sekwencja jest znana, czy nowa.

Nasze badanie pokazuje, że mózg przetwarza muzykę i informacje poprzez aktywację kilku obszarów w określonej, hierarchicznej kolejności. Początkowo regiony sensoryczne interpretują podstawowe cechy dźwięku. Następnie informacje te są przekazywane do większej sieci regionów, które dokonują głębszej analizy dźwięku. Proces ten pomaga mózgowi określić, czy sekwencja dźwięków jest znajoma, czy nowa

– powiedział Bonetti.

Posłuchaj utworu, który został puszczony uczestnikom badania: Víkingur Ólafsson – Bach: Prelude & Fugue in C minor, BWV 847

Wczesna diagnoza demencji dzięki analizie muzyki

Eksperyment nie tylko wyjaśnia, w jaki sposób odbieramy muzykę, ale także pokazuje, jak nasze mózgi przetwarzają i rozpoznają informacje w czasie. Uczeni planują w przyszłości skupić się na badaniu tego zjawiska w kontekście starzenia się, zarówno naturalnego, jak i patologicznego.

Bonetti powiedział, że jego celem jest opracowanie narzędzi do badań przesiewowych demencji opartych na reakcjach mózgu na muzykę. Uczony chce także ulepszyć metody gromadzenia danych poprzez integrację MEG z nagraniami wewnątrzczaszkowymi w celu pełniejszego zrozumienia mechanizmów pamięci muzycznej.

Badając starzenie się i demencję, zamierzam opracować nowe typy badań przesiewowych opartych na reakcjach mózgu podczas rozpoznawania muzyki. Mogłyby one przewidywać ryzyko rozwoju demencji u osób starszych

– wyjaśnił.

Polecamy: Czy Twoje codzienne nawyki zwiększają ryzyko demencji?