Klasycznego rocka można odczytać z aktywności mózgu

Zespół Ludovica Belliera z University of California w Berkeley (USA) wykazał, że możliwe jest zrekonstruowanie rozpoznawalnych wersji klasycznej muzyki rockowej zespołu Pink Floyd na podstawie badania aktywności kory słuchowej mózgu - zarejestrowanej podczas słuchania utworu przez 29 pacjentów z wszczepionymi do czaszki elektrodami.

Autorzy wykorzystali modelowanie nieliniowe do odkodowania aktywności mózgu i zrekonstruowania piosenki „Another Brick in the Wall, Part 1”. Wcześniejsze badania wykazały, że modelowanie komputerowe może być wykorzystywane do dekodowania i rekonstrukcji mowy, ale brakuje modelu muzyki, który uwzględniałby takie elementy, jak wysokość tonu, melodia, harmonia i rytm, a także różne obszary sieci przetwarzania dźwięku w mózgu.

Zespołowi z UC Berkeley udało się stworzyć taki model, stosując nieliniowe dekodowanie aktywności mózgu zarejestrowanej za pomocą 2668 elektrod, umieszczonych bezpośrednio na mózgach 29 pacjentów, którzy następnie słuchali klasycznego rocka.

Aktywność mózgu rejestrowana przez 347 elektrod była specyficznie związana z muzyką – chodziło zwłaszcza o trzy regiony mózgu: zakręt skroniowy górny (Superior Temporal Gyrus, STG), korę czuciowo-ruchową (Sensory-Motor Cortex, SMC) oraz zakręt czołowy dolny (IFG).

Analiza elementów utworu ujawniła w STG wyjątkowy region, który reprezentuje rytm, w tym przypadku rytm gitary w muzyce rockowej. Aby dowiedzieć się, które regiony i które elementy utworu były najważniejsze, zespół przeprowadził analizę rekonstrukcji po usunięciu różnych danych a następnie porównywali rekonstrukcję z pierwotnym utworem. Z anatomicznego punktu widzenia największy wpływ na jakość rekonstrukcji miało usunięcie elektrod z prawego STG.

Uzyskane informacje mogą mieć wpływ na interfejsy mózg-maszyna, takie jak implanty przywracające słuch. W przypadku tych urządzeń nadal wiele jest do zrobienia, jeśli chodzi o rozpoznawanie rytmu i melodii mowy oraz jej prozodii (zbiorcze określenie obejmujące takie brzmieniowe właściwości mowy, jak akcent, intonacja i iloczas).