大脑的不同区域根据音乐语言的结构复杂性而被激活
根据休斯敦大学健康中心的研究，在处理音乐和语言时，不同但相邻的大脑区域会被激活，特定的子区域负责简单的旋律与复杂的旋律，以及简单与复杂的 句子。
这项研究由共同第一作者梅雷迪思·麦卡蒂(Meredith McCarty)和埃利奥特·墨菲(Elliot Murphy)博士领导，梅雷迪思·麦卡蒂是 UTHealth 休斯顿麦戈文医学院 Vivian L. Smith 神经外科系的博士生，该系的博士后研究员 Elliot Murphy 博士最近发表在《iScience 》 上。 医学博士尼廷·坦登(Nitin Tandon)是医学院教授兼 系临时 主席，也是资深作者。
研究小组利用在一名年轻音乐家清醒的情况下进行开颅手术的机会，该音乐家的大脑中涉及语言和音乐的区域患有肿瘤。患者听到音乐并弹奏迷你键盘钢琴来映射他的音乐技能，听到并重复句子，并听到对物体的描述，然后他命名这些物体来映射他的语言。音乐序列有旋律或无旋律，并且复杂性不同，而句子的听觉记录在句法复杂性上也不同。
用放置在大脑表面的电极进行直接大脑记录，绘制出音乐和语言期间大脑活动的位置和特征。小电流被传递到大脑中，以定位对语言和音乐感知和产生至关重要的区域。
“这不仅使我们能够获得对大脑音乐神经生物学的新见解，而且使我们能够在安全、最大程度地切除肿瘤的同时保护这些功能，”南希、克莱夫和皮尔斯·鲁内尔斯杰出学者坦登说Vivian L. Smith 神经学研究中心神经科学主席、麦戈文医学院神经疾病和神经外科 BCMS 特聘教授，以及 UTHealth 休斯顿德克萨斯州恢复神经技术研究所 (TIRN) 成员。
“如果我们纯粹观察音乐和语言的基本大脑激活特征，它们通常看起来非常相似，但这并不是全部，”麦卡蒂说，他也是德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心 UTHealth 休斯顿的研究生研究助理生物医学科学研究生院，TIRN 成员。“一旦我们仔细观察它们如何将小部件组装成更大的结构，就可以发现一些显着的神经差异。”
语言和音乐涉及将基本单位有效地组合成结构。然而，研究人员想要研究对语言和音乐结构敏感的大脑区域是否共定位，或者存在于同一物理空间中。
TIRN 成员墨菲说：“颅内电极无与伦比的高分辨率使我们能够提出有关音乐和语言处理的各种问题，认知科学家长期以来一直在等待答案，但无法用传统的神经影像方法解决这些问题。” “这项工作也真正凸显了患者在住院期间与研究人员密切合作的慷慨。”
总体而言，他们发现音乐和语言有共同的颞叶活动，但在检查旋律复杂性和语法复杂性的特征时，他们发现了不同的颞叶活动。因此，基本层面的音乐和语言激活是共享的，然而，当研究人员检查比较基本旋律与复杂旋律，或简单句子与复杂句子时，不同区域表现出不同的敏感性。
具体来说，颞上回(pSTG)的皮质刺激映射破坏了音乐感知和产生以及言语产生。pSTG 和颞中后回 (pMTG) 为语言和音乐而激活。pMTG 活性受音乐复杂性调节，而 pSTG 活性受句法复杂性调节。
坦登在德克萨斯赫尔曼纪念医学中心切除了患者的中颞叶肿瘤。在四个月的随访中，证实患者的音乐和语言功能完全保留，没有恶化的证据。
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