Fondamenti neuroscientifici della musicoterapia Ferrara Enrico Granieri Sezione di Clinica Neurologica Dipartimento di Discipline Medico-Chirurgiche della Comunicazione e del Comportamento Università di Ferrara Musicoterapia: premesse scientifiche e applicazioni in ambito neurologico Fondazione Salvatore Maugeri Pavia, 23 Marzo 2012 Musica: espressione artistica particolarmente rappresentativa delle funzioni cognitive superiori. Cervello e Musica • Musica: in generale carattere astratto, ma assoggettata a una serie di regole complesse, • Richiede l’attività di molte parti del cervello e, con ogni evidenza, coinvolge sia il pensiero che i sentimenti. • Altra caratteristica importante: il talento musicale ha una forte componente genetica. Hanno detto... • …si, perché la ginnastica e la musica costituiscono il fondamento di ogni buona educazione. Mi pare infatti che un dio ha fatto dono agli uomini di queste due arti, a sostegno di due parti dell'anima, allo scopo di accordarle fra loro. • L'uomo che non ha musica dentro di sé e non è commosso dall'accordo di dolci suoni, è incline ai tradimenti, agli stratagemmi e ai profitti; i moti del suo spirito sono tristi come la notte, e i suoi effetti bui come l'Erebo: non fidatevi di un uomo simile. • PLATONE Repubblica • III 411e-412a • WILLIAM SHAKESPEARE Il Mercante di Venezia • Cervello e Musica • La produzione e la percezione musicale sono una funzione peculiare del cervello umano. • La musica non è solo un’attività artistica, ma un linguaggio per comunicare, che evoca e rinforza le emozioni. MUSICA e fondamenti di civiltà • Come il linguaggio, la musica è uno dei fondamenti di ogni civiltà. • Darwin: utilità della musica dal punta di vista evolutivo dai canti di richiamo derivò poi il linguaggio. • L’uomo costruì i primi strumenti musicali più di 50.00060.000 anni fa: strumenti a percussione, flauti fabbricati con ossa. • Jaak Panksepp, neuropsicologo studioso delle emozioni: la musica deriva dalle grida emesse dai primi ominidi quando qualcuno si allontanava dal gruppo. Nel mondo degli animali queste grida servono a conservare il contatto tra madre e figlio e all’interno del gruppo sociale. Musica, sistema nervoso vegetativo, gratificazione, piacere SISTEMA LIMBICO E MESOLIMBICO • Le reazioni del sistema vegetativo suscitate dalla musica, avevano in origine un preciso significato biologico: quando il cucciolo sente la voce della madre, i suoi peli si rizzano e lo riscaldano. • Ognuno di noi ha potuto avere avuto esperienza dei brividi di piacere suscitati dalla musica; - durante questa “sorta di orgasmo delle pelle” a livello cerebrale si attiva il sistema deputato all’analisi delle emozioni e alle gratificazioni proprio come quando si prova eccitazione sessuale o si assumono droghe. Nessuna altro mezzo di comunicazione è in grado di provocare reazioni emotive altrettanto forti. La musica può essere legata a processi di autogratificazione e ricerca del piacere. Musica e cervello La musica è uno stimolo uditivo articolato in maniera complessa. Molti processi percettivi si svolgono contemporaneamente in diverse aree cerebrali. Il cervello così elabora la musica in maniera gerarchica e distribuita. Giro di Heschl: area acustica primaria e associativa Musica: psicologicamente olistica • Problema fondamentale: la musica è psicologicamente olistica nel senso che coinvolge tutto il cervello in quanto le sue differenti componenti sono verosimilmente processate attraverso circuiti diversi. • A livello cerebrale gli ascoltatori e gli stessi musicisti hanno diverse risposte emotive ed intellettive a diversi tipi di musica La ricerca di un centro cerebrale per la musica risale al XIX secolo L’unico strumento di cui disponevano gli scienziati era l’osservazione dei pazienti cerebrolesi per qualsiasi causa. Tuttavia già nel XIX secolo fu possibile identificare con buona precisione i luoghi della percezione del linguaggio. Si capì sopratutto che nei destrimani è di solito l’emisfero sinistro a elaborare il linguaggio. Dalla perdita di una capacità, per esempio quella di riconoscere una canzone, si deduceva che l’area della lesione era correlata alla relativa prestazione. Ricerca di un centro cerebrale per la musica risale al XIX secolo Dove e come il cervello elaborasse la musica rimase un mistero e i risultati erano del tutto contradditori. Si poteva identificare un’unica correlazione per ogni specifica capacità; non si era in grado di rilevare l’eventuale coinvolgimento di altre regioni cerebrali. Per di più nelle settimane dopo la lesione il successive ad una lesione cerebrale, i pazienti osservati cervello si riorganizza e si adatta alle nuove si comportavano sempre in maniera diversa: condizioni. Le variazioni individuali riscontrate associando prestazioni musicali e aree cerebrali apparivano molto più ampie di quelle legate alla perdita dell’elaborazione del linguaggio. Da questi dati e dai dati relativi a pazienti sottoposti ad intervento chirurgico per forme di epilessia farmaco-resistenti e dagli studi di risonanza magnetica funzionale (fMRI) sono emersi risultati importanti. • Le capacità musicali possono venire a mancare sia che una lesione interessi l’emisfero destro sia quello sinistro. • Il problema si può rappresentare non solo se è danneggiata l’area uditiva del lobo temporale, ma anche se sono colpiti il lobo frontale e quello parietale. • In linea di massima, partendo da una revisione della più recente letteratura, si suppone che sia l’emisfero destro quello che, in un primo momento riconosce/capta la melodia nel suo complesso (le caratteristiche più complessive del tempo e della linea melodica). • È poi l’emisfero sinistro che esegue un analisi più precisa. MUSICA: Attività cerebrale molto complessa • Coinvolge il lobo temporale destro, indispensabile per riconoscere ed eseguire le melodie, e il lobo temporale sinistro, da cui dipendono l’elaborazione del linguaggio musicale, ma anche la scrittura, la composizione e l’esecuzione della musica . Negli ascoltatori inesperti, l'ascolto della musica attiva la parte destra del cervello, quella più intuitiva (visibile in rosso). pet Nei musicisti si attiva la parte più razionale, cioè quella sinistra. Come il ritmo agisce su cuore e cervello • Ascoltando musiche allegre o sentimentali, esaltanti o rilassanti si verificano modifiche del sistema nervoso vegetativo che regola la pressione arteriosa, il ritmo cardiaco, la respirazione, la sudorazione e altre reazioni fisiologiche. (Sistema Nervoso Vegetativo) • Brani musicali come i ballabili o le marce per orchestra provocano risposte soprattutto di tipo motorio: quei momenti che ci portano, quasi nostro malgrado, a segnare il tempo con il piede o con l'oscillazione delle spalle. (Sistema Motorio) • • Altri tipi di musica possono, invece, provocare soprattutto risposte respiratorie o cardiovascolari: il respiro rallenta e il cuore riduce la sua frequenza. (Sistema Nervoso Vegetativo) • Poiché la musica è una forma di comunicazione strutturata, dotata di un suo linguaggio, gran parte della sua decodifica avviene nell'emisfero sinistro, preposto ai processi logici, mentre il destro ne coglie i processi emotivi (Sistema Cognitivo&Comportamentale) Corteccia Uditiva ANALISI ACUSTICA E RAPPRESENTAZIONE Tonalità, melodia, armonia, ritmo, dinamiche, timbro, voce, lirica, equivalenza di ottave, equivalenza in trasposizione, scale, chiavi, modi, metrica, arrangiamenti, “mix” CINETICA E CINESTETICA Battere i piedi, danzare, battere il tempo, Performances strumentali e vocali, Sincinesia, Sinestesia PERCEZIONE VISIVA Espressione facciale, Linguaggio del Corpo, Espressione nella danza, Lettura della musica, Sinestesia EXPETANCY GENERATION, VIOLATION, SATISFATION Ripetizione, ritrno, risoluzione, downbeats and offbeats, cadenza, key change, appoggiatura, tempo change CONCOMITANTI EMOZIONALI e VISCERALI PERSONALITÀ & PREFERENZA Stile, Gusto, Cultura, Generazione, Individualità ASSOCIAZIONI con POPOLI e EVENTI Feste, Matrimoni, Funerali, Storie personal i, (Lobo Temporale Mediale) Eccitamento, Frequenza cardiaca, Tono vascolare, Endorfine, Ormoni, “pelle d’oca”, brividi, ….. (Lobo Temporale Mediale, Cervello Limbico, Tronco Encefalico, Ipotalamo) MUSICA, MOVIMENTO e EMOZIONE • Un musicista proverà emozione mentre suona e a sua volta la comunicherà all’audience. • Un ascoltatore proverà emozione in relazione alla musica stessa e all’esecuzione del musicista stesso. • La musica induce sentimenti, reazioni del sistema vegetativo, variazioni del ritmo cardiaco e del respiro, ma anche motivazioni al movimento. • • Le emozioni indotte dalla musica attivano i circuiti di compenso e gratificanti (reward) motivazionali, gli emisferi cerebrali, il mesencefalo e le regioni orbitofrontali e l’amigdala: L’amigdala attribuisce il significato emozionale degli stimoli • Ancora pochi studi al riguardo Percezione della musica • Studi su casi singoli indicano che il riconoscimento delle emozioni veicolate dalla musica coinvolge alcuni meccanismi cerebrali indipendenti da quelli deputati al riconoscimento delle dissonanze. • L’addestramento musicale sembra aumentare le dimensioni e la responsività della corteccia uditiva primaria.. PROMOZIONE DI ATTIVITA’ MOTORIA IN NEUROLOGIA UTILIZZANDO STIMOLI MUSICALI • Clinica Neurologica di Ferrara impegnata nella formazione di studenti e degli specialisti e Dottori di Ricerca in Scienze Motorie della Facoltà di Medicina. • Insieme ai neurologi promuove studi e servizio per le persone affette da malattie croniche del Sistema Nervoso. Allenare il paziente con morbo di Parkinson a sviluppare l’iniziativa motoria Risposta dei pazienti al movimento non indotto: si “sfrutta” la stimolazione uditiva-motoria in un contesto di movimenti guidati dall’esterno, esercizi prestabiliti dalla facilitazione Joel et al.( 2003) ATTIVITA’ MOTORIA PROPOSTA Il ruolo della musica • stimolo emotivo • compensare il deficit di ritmo interno • attivazione del sistema limbico • rendere possibili attività giocose • definire intensità e durata delle attività ATTIVITA’ MOTORIA PROPOSTA Riscaldamento ATTIVITA’ MOTORIA PROPOSTA Pulizia del movimento ATTIVITA’ MOTORIA PROPOSTA Coreografie PROPOSTA ATTIVITA’ MOTORIA IN CASA PROTETTA , decadimento cognitivo Problemi generali e specifici • Limite nelle competenze dei ricercatori • Limiti sull’approccio neuropsicologico ai problemi • Molto rara la competenza musicale di ricercatori, neurologi, neurofisiologi, neuropsicologici (con mio grande dispiacere non sono esperto di musica dovendomi limitare a fruirne aspecificamente) Difficile individuare il livello di competenze musicali delle persone studiate nella pratica clinica e in neuropsicologia cognitiva e comportamentale: Difficile, forse impossibile, creare una “distribuzione normale” per quanto attiene ogni aspetto legato all’esperienza musicale di una persona. Il rapporto del singolo con la musica è individuale: la comparazione tra campione e controllo sarà aleatoria e scarsamente interpretabile. Problemi generali e specifici • Apprezzare Mozart anziché Verdi mi rende differente da chi ama i Beatles o Fabrizio De Andrè o Raul Casadei o i Cugini di Campagna o le ballate popolari o la Tecno-Music o il Rap? • Pur canticchiando di tanto in tanto, ma incapace di leggere le note musicali con diversi problemi nel distinguere tra melodia, ritmo o fraseggio, potrò diventare oggetto di studio nella malaugurata eventualità di un accidente cerebrale? • Che dire del musicista che ha la fortuna di saper suonare un uno strumento? Il pianoforte produce a livello cerebrale gli stessi effetti del violoncello o del corno o della batteria? Problemi generali e specifici • Il compositore è paragonabile al grande tenore o al direttore d’orchestra o al batterista? • Quali effetti producono i cori di montagna o il coro gregoriano sul cervello dei cantanti e degli ascoltatori? • Fiati e percussioni non entrano quasi mai nelle valutazioni cognitive sugli effetti specifici degli strumenti, tanto meno i sintetizzatori. Musica: auditory cheesecake • Per il neuroscienziato Steven Pinker la musica, per il cervello, è «poca cosa», è un «auditory cheesecake», solo una ghiottoneria: i soggetti perfettamente stonati vivono una vita normale. Mentre le scimmie non hanno avversione per gli accordi dissonanti o per suoni sgradevoli – le unghie su una lavagna o il metallo sopra un vetro – e preferiscono i ritmi lenti, di più il silenzio. Ghiottoneria, fronzolo, dolcetto per l’orecchio, ma da Darwin a John Blacking (1973, Com’è musicale l’uomo?, per cui la musica è «qualcosa che risiede nel corpo e attende di essere espresso e sviluppato») c’è questo: sono rare (o nessuna) le cose del nostro cervello che appaiono superflue o di mero divertimento, incluso il divertimento stesso. Ricerche sperimentali • Dominanza dell’orecchio destro-emisfero sinistro per i messaggi verbali, • Dominanza dell’orecchio sinistro-emisfero destro per i messaggi melodici. Concetto di network specie in presenza di compiti complessi. PERCEZIONE DELLA MUSICA • Forma speciale di percezione uditiva. • Musica: suoni di varie tonalità e timbri, eseguiti in particolari sequenze con un ritmo sottostante. La percezione della musica richiede - il riconoscimento di sequenze di note, - la loro aderenza alle regole che governano le tonalità permesse, - la combinazione armonica delle note e - la struttura ritmica. PERCEZIONE DELLA MUSICA Consonanza e Dissonanza Determinate combinazioni di note musicali suonate simultaneamente sono percepite come consonanti o dissonanti, piacevoli o spiacevoli. Consonanza (dal latino consonare, "suonare insieme"): in genere un insieme di suoni eseguiti simultaneamente e tali che l'effetto complessivo risulti morbido e gradevole; Dissonanza, all'opposto, un agglomerato di suoni dall'effetto aspro e stridente. • In realtà si definisce consonante un intervallo caratterizzato da "stasi armonica"(non ha bisogno di risolvere su un ulteriore intervallo), dissonante quell'intervallo che, all'orecchio, dà l'impressione di "movimento armonico", di dovere cioè risolvere su un intervallo consonante. PERCEZIONE DELLA MUSICA Nel linguaggio tecnico della teoria musicale, e in particolare dell'armonia, Consonanza e Dissonanza hanno significati ben precisi: contrapposizione tra consonanza e dissonanza, e principio della tonalità, rappresentano la base della teoria armonica occidentale. Gli intervalli tra le note delle scale musicali seguono regole specifiche, che possono variare nella musica di differenti culture. Nella musica occidentale, le melodie suonate utilizzando note che seguono un insieme di regole (scala maggiore) di solito sembrano allegre, mentre quelle suonate seguendo un altro insieme di regole (scala minore) generalmente Carlson: Fisiologia del Comportamento, sembrano tristi. Piccin, Padova, 2008, Percezione della Musica Una melodia si riconosce dagli intervalli relativi tra le note che la compongono e non dal loro valore assoluto. La stessa melodia si percepisce immutata persino se è suonata in diverse tonalità: cioè, quando la tonalità di tutte le note è alzata o abbassata senza modificare gli intervalli relativi tra di esse. . Quindi, la percezione musicale richiede: - riconoscimento della sequenze di note, -loro aderenza alle regole che governano le possibili tonalità, - combinazione armonica tra le note - struttura ritmica. Percezione della musica Poiché la durata dei pezzi musicali varia da pochi secondi a diversi minuti, la percezione della musica implica una sostanziale capacita mnesica. Di conseguenza, i meccanismi musicali richiesti per la percezione della musica devono necessariamente essere complessi. Percezione della Musica L’analisi della musica: comincia nelle vie uditive sottocorticali e nella corteccia uditiva primaria. Quindi, gli aspetti più complessi della musica sono analizzati dalle regioni della corteccia uditiva associativa. Studio fMRI: presentati suoni complessi con informazioni di tonalità variabili, dal rumore bianco al rumore con un debole tono nascosto in esso, fino a suoni con un tono evidente. Alcuni suoni contengono un singolo tono, mentre altri contengono melodie. RISULTATI: tutti i suoni attivano la corteccia uditiva primaria e la porzione del giro temporale superiore appena adiacente ad essa. Mano a mano che nei suoni si distingue più chiaramente una tonalità e quindi una melodia, si attivano regioni della corteccia uditiva associativa localizzate più rostralmente e lateralmente fMRI di 3 persone che ascoltano rumore bianco (blu), rumore con tono fisso (rosso) e melodie (verde). Le frecce indicano la localizzazione della corteccia uditiva primaria (Patterson et al, Neurons, 36, 767-776, 2002) Percezione della musica • La percezione di melodie attiva regioni del giro temporale superiore, situate rostralmente e lateralmente alle aree che rispondono ai toni semplici. • Altre regioni del cervello sono implicate nella percezione del tempo sottostante la musica e dei modelli ritmici specifici di ogni brano. Aree attivate da suoni ambientali riconosciuti da soggetti testati, comparati con gli stessi suoni riprodotti all’indietro, che i soggetti testati non sono più in grado di riconoscere (Lewis JW et al Cerebral Cortex, 2004) Differenti aree del cervello implicate nei diversi aspetti della Percezione Musicale (Peretz,-Zatorre,2005). Esempi: Corteccia frontale inferiore sembra implicata nel riconoscimento dell’armonia, Corteccia uditiva destra forse coinvolta nella percezione del tempo sottostante la musica, Corteccia uditiva sinistra sembra coinvolta nella percezione dei pattern ritmici sovrimposti al tempo di base (un batterista scandisce il tempo sottostante, regolare, con il pedale della grancassa, e sovrimpone un pattern ritmico più complesso sui tamburi più piccoli con le bacchette).. Differenti aree del cervello implicate nei diversi aspetti della Percezione Musicale (Peretz,-Zatorre,2005). Inoltre, il cervelletto i gangli della base: implicati nella sincronizzazione dei ritmi musicali, cosi come nella sincronizzazione e coordinazione dei movimenti. Tutti noi apprendiamo un linguaggio, ma solo alcuni di noi diventano musicisti. L’addestramento musicale induce: cambiamenti nel cervello, - modificazioni nei sistemi motori coinvolti nel canto o - nel suonare uno strumento, (e che strumento? tastiere, fiati, archi,..?) - cambiamenti nelle aree del sistema uditivo deputate a riconoscere le sottili variazioni di entità complesse come: armonia, ritmo e - altre caratteristiche della struttura musicale. Alcuni effetti dell’addestramento musicale si traducono in modificazioni della struttura o dell’attività di parti del sistema uditivo del cervello. Upper images shows 'frontal' activation with recalling 5 letters, then alphabetizing them (Rypma). Lower images show widespread 'posterior' activation with listening to a baroque flute duet (Zatorre), visual imagination (reversing a checkerboard; Hirsch), and a musician listening to a popular tune (U Cincinnati) INTERAZIONE UDITIVO-MOTORIA DURANTE UNA PERFORMANCE MUSICALE • Esecuzione: sistemi motori controllano i movimenti fini necessari a produrre il suono. • Suono processato dai circuiti acustici che a loro volta adattano il sistema motorio per ottenere il suono desiderato. • I segnali dalle aree corticali probabilmente influenzano le risposte nella corteccia uditiva, anche in assenza di suono o prima del suono; • Viceversa, le rappresentazioni motorie probabilmente sono attive anche in assenza di movimento o di suono. • Stretta correlazione tra meccanismi di produzione e sensorialità acustica. Alcuni effetti dell’addestramento musicale si traducono in modificazioni della struttura o dell’attività di parti del sistema uditivo del cervello. Pantev et al.(1998) hanno utilizzato la Magneto-EncefaloGrafia (MEG)** per registrare l’attività di varie regioni cerebrali in musicisti e non musicisti. La risposta della corteccia uditiva alle note suonate su un pianoforte è risultata maggiore del 25% nei musicisti. Questo incremento risulta correlato all’età in cui il soggetto ha iniziato a studiare musica: prima ha cominciato, maggiore è l’incremento. • • • • **“Lettura” attività magnetica del cervello . “Legge” meglio l'attività all'interno dei solchi. Misura le Correnti Primarie Alcune modelizzazioni e algoritmi matematici permettono di localizzare sull'MRI gli spikes di attività epilettiche focali o generalizzate. Mappaggio funzionale aree corticali eloquenti : Sensitivo Motorie, Linguaggio, memoria etc. ( Localizzazione prechirurgica). Potenziali Evocati Multimodali. Aree e network cerebrali nella competenza musicale acquisita Schneider et al. (2002) hanno trovato differenze non solo nella risposta elettromagnetica MEG alle note musicali, ma anche nelle dimensioni della corteccia uditiva primaria fMRI di musicisti e non musicisti. Attività MEG maggiore del 102%, MRI volume della sostanza grigia della corteccia uditiva primaria antero-mediale è risultato maggiore del 130%. Risposta elettromagnetica e dimensioni della corteccia uditiva primaria (misurate con la RM) dei non Dimensioni aumentate della corteccia musicisti, musicisti professionisti e uditiva primaria e ampiezza della sua musicisti dilettanti. risposta MEG ai toni musicali, in musicisti professionisti e musicisti dilettanti (Schneider et al, Nature Neuroscience, 5, 688-694, 2002) LA RIABILITAZIONE DELLE FUNZIONI COGNITIVE Fibre del Fascicolo Arcuato destro FASCICOLO ARCUATO dx pre-trattamento Schlaug G. The Neurosciences and Music III 2009 FASCICOLO ARCUATO dx post-trattamento MUSICAL ABILITY • ABILITÀ FONDAMENTALI • ABILITÀ TONALI (PERCEZIONE DEL TONO, SENSO DELLA TONALITA’, ARMONIA E POLIFONIA, ..) • ABILITÀ RITMICHE • ABILITÀ CHINESTESICHE (STRUMENTALI, CANORE,..) • ABILITÀ ESTETICHE • ABILITÀ CREATIVE • ALTRE (MEMORIA, LINGUAGGIO, CULTURA, ETC.) Cervello e Musica • • • • • • STUDIO DELLA PATOLOGIA MUSICA E LINGUAGGIO MEZZI DI ESPLORAZIONE STUDIO DELLE COMPONENTI INFLUENZA DELLE COMPETENZE ASPETTI INTERCULTURALI Compromissione delle competenze musicali in corso di patologia neurologica Gentile concessione Patrik Fazio UNIFE&Besta Patologie • • • • • FENOMENI NEGATIVI Amusie (con e senza afasie) Agnosie Uditive, Sordità Verbale FENOMENI POSITIVI Epilessie sensoriali acustiche semplici e complesse • Epilessie riflesse indotte dalla musica • Allucinazioni • Sinestesie (percezioni involontarie prodotte da stimolazione di altri sensi: suoni producono percezioni di colori, ..).. Gentile concessione Patrik Fazio UNIFE&Besta Ricerche sperimentali • Lesioni a questo livello determinano le diverse forme di amusia, incapacità acquisita, in assenza di alterazioni della percezione uditiva elementare o di turbe intellettive e linguistiche, di comprendere, eseguire ed apprezzare la musica, distinta in: • espressiva e recettiva se la perdita riguarda rispettivamente la capacità di esprimersi musicalmente o invece di ricordare e riconoscere le melodie. Amusie: Classificazione-Valutazione Come nei disordini del linguaggio anche la perdita delle funzioni relative alla musica può essere Recettiva o Espressiva o entrambe. Comprensione e ricezione della musica : Elementi tonali: tonalità, armonia, melodia, e il timbro. Elementi temporali: ritmo e metrica. Componenti emozionali : soggettiva risposta alla musica. Memoria e capacità di immaginazione musicale. Espressione musicale : Elementi tonali: tonalità, produzione di melodie. Elementi temporali: ritmo. Elementi emozionali. Analisi di tutte le componenti del “messaggio musicale” Una valutazione dettagliata di queste funzioni dovrebbe includere un’iter per cui si dovrebbero analizzare tutte le componenti del “messaggio musicale”, ovviamente previa considerazione delle capacità musicali da musicista o da profano. Primi studi mirati nel 1962. Per far questo esistono specifici test neuropsicologici standardizzati, test elaborato da Isabelle Peretz, dell’Università di Montreal, qui: www.delosis.com/listening. Esso presenta 30 coppie di motivi musicali, esattamente uguali, diverse o leggermente diverse. Otto minuti per capire se le lezioni di canto sono soldi buttati. Ma è possibile anche inserire più grossolana all’interno della valutazione clinica di base al letto del paziente per rendersi conto della presenza di qualche problema. Amusie: Valutazione veloce al letto del paziente • Discutere con il paziente sul background musicale, interessi e abilità. Utili anche i familiari. • Interrogare il paziente circa gli eventuali cambiamenti esperiti nell’ascolto musicale. • Intonare una canzone popolare e chiedere il riconoscimento. • Chiedere al paziente di riprodurre alcune note o serie di note prodotte dall’esaminatore. • Produrre un qualsiasi ritmo battendo le mani e chiedere al paziente di riprodurlo. • Rievocare, cantando una canzone dalla memoria. • Chiedere al paziente (servendosi di un lettore) di riconoscere uno strumento, un brano famoso, identificarne la tonalità e lo stile di musica. Casi Clinici La letteratura è ricca di casi clinici relativi a musicisti professionisti. • Amusie associate ad afasia: nella maggior parte dei casi i pazienti afasici presentano disturbi di comprensione e di produzione musicale paralleli a quelli del linguaggio. • Amusie pure: la maggior parte coinvolge l’emisfero destro. • Afasia senza amusia: distinzione con i disturbi del linguaggio. MAURICE RAVEL (1875 - 1937) Affetto da una particolare forma di atrofia degenerativa cerebrale caratterizzata da afasia, agrafia e aprassia. Forse Demenza fronto-temporale ‘I still have so much music in my head, I’ve said nothing, I still have so much to say’ (JourdanMorhange, 1938). Il suo “pensiero musicale” era intatto. Via via che la malattia avanzava, dichiarava di esser in grado di comporre la musica nella testa, ma incapace di fissarla sulla carta. • AMUSIA ACQUISITA e CONGENITA Un amusico non è uno stonato né riesce ad avvertire le stonature proprie o altrui. • Nei casi più gravi è del tutto incapace di sentire la musica, o la avverte come un orribile frastuono. • Ne è affetto circa il 4 per cento della popolazione. Tra i quali Che Guevara, che non sapeva distinguere alcun genere musicale tanto che, in un’occasione speciale, ballò un tango appassionato mentre tutti danzavano a ritmo di samba. Il compositore russo Vissarion Shebalin, a seguito di ictus, perse quasi del tutto la capacità di parlare e di capire il linguaggio. Nonostante ciò, continuò a comporre almeno 11 opere maggiori tra sonate, quartetti e arie, e a insegnare ai propri allievi, ascoltandoli e correggendone le composizioni; A proposito di Amusie Lorence Foster Jenkins, soprano di Philadelphia: amusica, divenne celebre in modo anticonvenzionale: nonostante la sua mancanza di abilità, era fermamente convinta della propria grandezza e distribuiva personalmente gli ambiti biglietti di teatro; accontentò il folto pubblico (che deridendola, comunque l’ammirava) solo quando accettò di esibirsi alla Carnegie Hall il 25 ottobre 1944 (sold out con settimane di anticipo) per morire un mese dopo. La Foster era a malapena in grado di sostenere una nota, e i suoi accompagnatori facevano continui aggiustamenti per compensare le sue variazioni di tempo e i suoi errori ritmici; La soprano non lo ammise mai e trascorse la vita ad accusare la critica e le colleghe di invidia. «La gente può anche dire che non so cantare, ma nessuno potrà mai dire che non ho cantato». Frase che potrebbe esser nella bocca al settanta per cento dei cantanti, dice il neuropsicologo Carlson (2008), aggiungendo che dovrebbero sostenere il test della Peretz e render pubblico il punteggio ottenuto, oltre al loro cd. Caso di Amusia per lesioni cerebrali bilaterali Paziente I. R., destrimane, 40 anni circa, cerebrolesa bilateralmente dopo intervento per clippaggi di aneurismi nelle arterie cerebrali medie:intervento chirurgico con successo nella chiusura dei vasi, ma danneggiamento di gran parte del giro temporale superiore sinistra e di parte delle porzioni inferiori del giro frontale e parietale, lungo la scissura laterale. La lesione dell’emisfero destro era meno grave, ma includeva il terzo anteriore del giro temporale superiore e i giri frontali inferiore destro e medio. 10 anni dopo l’intervento, Peretz e colleghi studiarono gli effetti della lesione cerebrale della paziente (Peretz, Gagnon, Bouchard, 1988). Pur con udito normale, capace di comprendere il linguaggio e conversare normalmente, e in grado di riconoscere i suoni ambientali, l.R. mostrava un’amusia quasi completa: perdita della capacita di percepire o produrre gli aspetti melodici o ritmici della musica. Era stata allevata in un ambiente musicale: la nonna e il fratello erano musicisti professionisti. Dopo l’intervento, aveva perso la capacita - di riconoscere le melodie che prima le erano famigliari, inclusi pezzi estremamente semplici come "Tanti auguri a te", E non era più in grado di cantare. Nonostante la sua incapacità di riconoscere gli aspetti melodici e ritmici della musica, la paziente affermava che amava ancora ascoltare la musica. Si scoprì che era ancora in grado di riconoscere gli aspetti emotivi della musica. Sebbene non riuscisse a riconoscere i pezzi suonati dai ricercatori, era in grado di dire se si trattasse di un brano allegro o triste. Riusciva, inoltre, a riconoscere felicità, tristezza, paura, rabbia, sorpresa e disgusto nel tono di voce di una persona. La capacita di riconoscere le emozioni nella musica contrasta con la sua incapacità di riconoscere la dissonanza, qualità che i normali ascoltatori trovano intensamente sgradevole. Peretz e colleghi (2001) scoprirono che I. R. era totalmente insensibile ai cambiamenti musicali che irritano gli ascoltatori normali. Persino un bambino di 4 mesi preferisce la musica consonante a quella dissonante, il che dimostra che il riconoscimento delle dissonanze si sviluppa in età estremamente precoce (Zentner, Kagan, 1998). Amusia congenita Ernesto Che Guevara fu uno dei più celebri amusici. Isabelle Peretz e altri ricercatori fino ai giorni nostri hanno descritto numerosi casi di amusia congenita descrivendo l’incapacità, indipendente dall’esposizione musicale, di gravi deficit nel processamento dei toni, difetti nel riconoscimento di melodie, la capacità di cantare o di realizzare ritmi. Queste persone non hanno nessun problema cognitivo né comportamentale, perfetti nel riconoscimento dei suoni ambientali e del linguaggio incluso il suo aspetto prosodico. Gli autori pensano che il difetto fondamentale sia nel processamento dei toni su base ereditaria . Un recente studio di risonanza magnetica ha dimostrato un sensibile differenza nella densità della sostanza bianca lobo inferiore frontale destro (Hyde et al 2006). Difetto di sviluppo in alcuni punti chiave all’interno della rete neurale deputata alla percezione musicale. MUSIC-INDUCED SEIZURES Crisi epilettiche indotte dai suoni (di solito prolungati) in combinazione melodica e/o armonica. Circa 90 casi riportati dalla letteratura scientifica. Music-triggered seizures 1/10,000,000 Zifkin and Zatorre 1998, Avanzini 2001 TYPE OF MUSIC/INSTRUMENT (67 cases with seizures induced only by music) Classic 5 Predominant melodic 11 Predominant rhythmic 6 Melodic and rhythmic 23 Songs (text may be important) 9 Uncertain 13 Piano and organ “Jazz instruments” String instruments Wind instruments 11 2 1 1 Allucinazioni musicali Allucinazione: falsa percezione in assenza di uno stimolo esterno reale. Usualmente persistenti e non confortevoli sebbene possono essere percepite raramente come piacevoli. La fenomenologia delle allucinazioni musicali, specialmente la percezione di pattern musicali complessi già sentite prima, suggerisce fortemente un meccanismo di tipo centrale. Allucinazioni Musicali • Le allucinazioni musicali, a carattere vocale o strumentale, sono più comunemente riconosciuto all’interno della popolazione anziana/adulta (2.5 %). • Studi di RM funzionale hanno dimostrato l’attivazione delle stesse aree coinvolte durante l’ascolto, per lo più nei lobi temporali. • Gordon nel 2000 suggerì un meccanismo basato sull’incremento dell’immaginazione musicale dove il segnale ridotto dovuto all’ipoacusia porta ad un’inappropriata attivazione di network corticali usualmente coinvolte nella percezione musicale. Patologia neurologica nei musicisti professionisti • Distonia occupazionale: Pianisti, flauto traverso e strumenti dove esiste un impegno motorio continuo. • Contrazioni muscolari protratte diffuse o localizzate a specifici gruppi di muscoli che causano movimenti involontari e posture anomale (Fahn 1987) • Video • Neuropatie periferiche da lesioni di nervi spinali: patologie da compressione di nervi dovute a posture viziate mantenute a lungo. Cervello e Musica • • • • • • STUDIO DELLA PATOLOGIA MUSICA E LINGUAGGIO MEZZI DI ESPLORAZIONE STUDIO DELLE COMPONENTI INFLUENZA DELLE COMPETENZE ASPETTI INTERCULTURALI IL LINGUAGGIO MUSICALE • Linguaggio e musica: • entrambi i linguaggi usano, fondamentalmente, lo stesso canale uditivo-vocale; • • ambedue possono produrre un numero illimitato di frasi; • • i bambini imparano tutti e due i linguaggi, esponendosi agli esempi prodotti dagli adulti; Centro di Wernicke e Musica • .Nell’uomo il centro di Wernicke, specializzato nella parola, decodifica il segnale musicale in entrambi gli emisferi e lo trasmette senza mediazione al corpo (danza) e al sistema neurovegetativo (ritmo cardiaco, conduttanza cutanea, pressione arteriosa, richiamo sessuale) ed endocrino (ACTH, ossitocina, vasopressina). • • • • “Geschwind’s territory”, • Lobulo parietale inferiore di sinistra, alla giunzione delle cortecce uditive, visive, e somatosensitive, con cui sono fortemente connesse. Inoltre, i neuroni di questo lobulo hanno la particularità di essere multimodali, ovvero possono processare differenti modalità degli stimoli acustici, visivi, e sensorimotori, etc. simultaneamente. Questa combinazione di peculiarità rende il lobulo parietale inferiore un candidato ideale per apprendere le proprietà multiple delle parole dette, scritte o ascoltate: il loro suono, la loro funzione, etc. Il lobulo può allora aiutare il cervello a classificare e distinguere, prerequisito per elaborare concetti e pensieri astratti. Oggi si studia questo lobulo nel comprenderne il ruolo all’interno del complesso iter del linguaggio musicale. IL LINGUAGGIO MUSICALE • Legame perpetuo tra musica e linguaggio suggerito da un’analisi della suddivisione del cervello: • il piano temporale, situato nel lobo temporale della corteccia cerebrale, è l’area del cervello che sembra essere associata all’elaborazione del linguaggio e sembra anche che ‘classifichi i suoni’. Cervello e Musica • • • • • • STUDIO DELLA PATOLOGIA MUSICA E LINGUAGGIO MEZZI DI ESPLORAZIONE STUDIO DELLE COMPONENTI INFLUENZA DELLE COMPETENZE ASPETTI INTERCULTURALI NEUROPSICOLOGIA NEUROFISIOLOGIA, e NEUROIMMAGINI • In questo ambito si sono effettuate ricerche collegate con la fisiologia dell’udito e del cervello per verificare la reazione dei vari soggetti • agli stimoli musicali, • alla percezione dei toni, • dell’intensità, • del timbro, • del volume, • della densità; Acoustic input Acoustic analysis Pitch organization Tonal encoding Emotion expression analysis Temporal organization Interval analysis Contour analysis Rhythm analysis Meter analysis Acoustic to phonological conversion Musical lexicon Vocal plan formation Singing Tapping Associative memories Phonological lexicon Speaking Modular model of music processing proposed by Peretz and Coltheart, 2003 MONTREAL BATTERY FOR EVALUATION OF AMUSIA: 6 tests consentono la valutazione della funzionalità di ciascuna delle componenti musicali proposte dal test. Schema delle componenti coinvolte nel riconoscimento della musica • Questi tests si riferiscono all’organizzazione melodica e temporale e alla memoria. I tests usano lo stesso gruppo di 30 frasi musicali insolite composte in accordo con le norme del sistema tonale occidentale di Irène Deliège. MONTREAL BATTERY FOR EVALUATION OF AMUSIA: Esempio di test intenzionalmente scritto con sufficiente complessità per garantirne l’elaborazione come una struttura significativa piuttosto che una semplica sequenza di toni. • Melodia di base • Nota fuori scala effetto stonato • Alterazioni contorno melodico (senza alterazioni della tonalità) • Alterazioni di un intervallo critico (senza alterazioni di contorno o tonalità) • Alterazioni del ritmo • Frase accompagnata che serve per il test metrico Punteggi ottenuti con la Montreal Battery of Evaluation of Amusia da volontari che si dichiarano amusici e da soggetti normali Postulati interconnessi del “Musical Brain Model” (Mauro, 2005) 1) I brani musicali consistono in sequenze temporali (ritmi) di eventi di frequenze (toni) che sono organizzati in serie (melodia) e parallelo (armonia). 2) Il cervello elabora l’informazione tramite meccanismi che codificano tempo e frequenza attraverso circuiti operanti in serie e parallelo (studi di neurofisiologia); 3) Le modalità acustiche con cui i brani musicali sono creati sincronizzano con i codici neurali preposti a frequenza e ritmo, inducendo di conseguenza una varietà di risposte cerebrali extramusicali (studi di neurofisiologia): Musiche barocche inducono ritmo a (EEG) nell’ascoltatore e - 4) riduzione di frequenza cardiaca e di respiro; al contrario il rock o l’heavy metal inducono ritmo b e incremento di respiro e di frequenza cardiaca; La musica può allora essere usata come uno strumento sistematico per dimostrare i meccanismi di codifiche dinamiche cerebrali. NEUROFISIOLOGIA The Mismatch Negativity Paradigm • L’architettura delle rappresentazioni sonore e musicali nel cervello dell’uomo rappresenta un campo d’interesse fondamentale. • Conoscenza di come i suoni e le loro variabili sono codificati e processati, e in particolare il linguaggio e la musica. • Conoscenza di quali aspetti dell’informazione acustica sono codificati senza l’attenzione conativa di chi ascolta e l’accuratezza del processo informativo automatico è necessario per comprendere i processi percettivi di linguaggio e musica. The Mismatch Negativity Paradigm • Uno strumento che risponde a questi quesiti è il MisMatch Negativity (MMN) Paradigm, sviluppato più di 25 anni fa: componente di Potenziale Evocato Acustico EventoCorrelato, esprime un indice di similarità tra due rappresentazioni sonore. • In altre parole: Riflette l’accuratezza delle tracce di memoria neurale nel codificare le caratteristiche dei suoni. The Mismatch Negativity Paradigm Event-Related Potential (ERP) recordings of Absolute-Pitch (AP) processors and non-absolute processors to piano and sinusoidal tones in conditions with different pitch changes C 262 Hz C 269 254 Hz C 277 285 Hz Change-Related Event-Related Potentials in Infants and Children Magnetoelettroencefalografia (MEG) in un feto sano: Rilevazione sull’addome della madre. Magnetometro a 99 canali, registrazioni da 33 posizioni con magnetometro e due gradiometri in ogni posizione. Risposte dai canali dei gradiometri ai toni standard (in nero) di 500 Hz e toni devianti di 750 Hz sono indicati a sinistra. Canale ingrandito: possibili correlati delle risposte del MMN (MisMatch Negativity) fetale e del LDN (Late Discriminative Negativity) Che cosa misura la MEG? La MEG e l’EEG si basano sulla registrazione di fenomeni rispettivamente magnetici ed elettrici generati da uno stesso meccanismo biofisico, la generazione e conduzione di correnti ioniche a livello intracellulare. Il funzionamento dei “generatori” di corrente è infatti basato sugli scambi ionici transmembranari nei neuroni. In conclusione, la MEG misura essenzialmente i Potenziali Postsinaptici (PSP) intracellulari che viaggiano lungo le arborizzazioni dendritiche di un numero elevato (almeno da 10.000 a 100.000) di neuroni piramidali attivati in maniera sincrona (Hämäläinen et al. 1993). Beamformer e la Soluzione del Problema inverso Uno dei principali vantaggi della tecnica con Beamformer è la possibilità di identificare e localizzare le variazioni di potenza associate alle oscillazioni corticali stimolo o evento correlate. In particolare usando una condizione attiva e una di controllo, si può quantificare l’incremento e il decremento dei ritmi corticali indotto da stimoli, fenomeno noto come ERD/ERS (Event Related Desincronization and Syncronization). Change-Related Event-Related Potentials in Infants and Children Magnetoelettroencefalografia (MEG) nello stesso soggetto a 3 giorni dalla nascita: Il cervello risponde alla musica sin dal feto (riposa al ritmo materno), i bambini nascono in qualche modo musicisti (sanno riconoscere note, accordi, scale diverse suonate a distanza di giorni), ed è indiscutibile che un tamburo, la tromba di guerra, il corno o danze tribali abbiano un ruolo comunicativo antico, preverbale. Lo stesso messaggio di richiamo, sfida o corteggiamento di molte specie animali (quello luminoso delle lucciole o sonoro del cervo e del lupo) è costruito sul ritmo, sul timbro e sulle note. Magnetometro a 306 canali, registrazioni da 102 posizioni con magnetometro e due gradiometri in ogni posizione. Risposte dai canali dei gradiometri ai toni standard (in nero) di 500 Hz e toni devianti di 750 Hz sono indicati a sinistra. Canale ingrandito: possibili diversi correlati delle risposte del MMN e del LDN (Late Discriminative Negativity) EARLY RIGHT ANTERIOR NEGATIVITY (ERAN) • • • • ERAN: considerata come riflesso della violazione dell’attesa di una sonorità musicale Attesa generata in accordo alle regolarità complesse di musica a maggiore-minore tonalità. I non musicisti acquisiscono queste regolarità durante l’esposizione a musica a maggiore-minore tonalità nella vita di ogni giorno? Gli effetti degli ERP suggeriscono che anche i non musicisti possiedono una conoscenza sofisticata e implicita riguardo alle regolarità complesse della musica a maggiore-minore tonalità l’acquisizione delle regolarità musicali come pure la processazione dell’informazione musicale in accordo a queste regolarità è un’abilità comune nel genere umano. NEUROFISIOLOGIA MEG EARLY RIGHT ANTERIOR NEGATIVITY (ERAN) • Risposta cerebrale elettrica relativamente precoce: effetto bioelettrico negativo con distribuzione anteriore destra nello scalpo. Come per MMN, l’ERAN inverte la polarità a livello della mastoide. • L’ERAN usualmente è seguito da una negatività frontale tardiva, N5. • L’ampiezza dell’ERAN è massima attorno a 190250 ms. • N5 in genera raggiunge il picco di 500-550 ms. ERAN e N5 sono stati osservati in musicisti e nonmusicisti. Magnetoelettroencefalografia In bianco: soluzione media dipolo del mERAN con immagini di destra e sinistra. In ogni emisfero una sorgente era stata collocata nella corteccia dell’opercolo frontale, cioè in quelle aree cruciali coinvolte nella processazione della struttura sintattica durante la comprensione del linguaggio. Correlati fMRI e MEG L’fMRI concorre nel proporre risultati che indicano una considerevole sovrapposizione di strutture neurali e di processi che sottostanno alla percezione di musica e linguaggio. fMRI La corteccia frontolaterale inferiore si attiva durante la processazione di stimoli musicali Correlati fMRI e MEG Mappe parametriche statistiche (nella scala z-scores) delle modulazioni di contrasto verso chords in-key mappate in un cervello. fMRI Correlati fMRI e MEG Oltre che le aree fronto-laterali inferiori, si attivano bilateralmente anche le aree temporali (a sinistra l’area di Wernicke) per la processazione di eventi musicali strutturalmente inadeguati. Experience in music cognition, Krumhansl, 2005: Attivazione di aree cerebrali alla fMRI: sinistra: - in alto: attivazione primaria iniziale, - in basso:attivazione tardiva. destra: - in alto: aree più attivate nel contrasto melodia-monotono, - in basso:area meno attivata da Raggio Cervello e Musica • • • • • • STUDIO DELLA PATOLOGIA MUSICA E LINGUAGGIO MEZZI DI ESPLORAZIONE STUDIO DELLE COMPONENTI INFLUENZA DELLE COMPETENZE ASPETTI INTERCULTURALI Giro di Heschl: area acustica primaria e associativa Mappa tonotopica nel giro di Heschl fMRI: attività cerebrale nel sistema acustico ascendente Coronal (A) and Sagittal (B) views of primary auditory cortex indicated by the yellow arrows. (Adapted from Talairach and Tournoux, 1993.) Pitch processing in superior-temporal cortex Stewart, L. et al. Brain 2006 129:2533-2553; doi:10.1093/brain/awl171 Copyright restrictions may apply. La necessità diagnostica di indagare anche le frequenze più gravi ha spinto alla ricerca di stimoli più caratterizzati in frequenza come ad esempio toni puri di breve durata, con rapidi tempi di attacco e rilascio: TONE-PIP. ERP TONE PIPS (tamburi) (legni) Cervello e Musica • • • • • • MUSICA E LINGUAGGIO MEZZI DI ESPLORAZIONE STUDIO DELLE COMPONENTI INFLUENZA DELLE COMPETENZE STUDIO DELLA PATOLOGIA ASPETTI INTERCULTURALI INTERAZIONE UDITIVO-MOTORIA durante una performance musicale When the brain plays music: auditory-motor interactions in music perception and production Zatorre et al, July 2007 Nature Review Neuroscience • Durante l’esecuzione: sistemi motori controllano i movimenti fini necessari a produrre il suono. • Suono processato dai circuiti acustici che a loro volta adattano il sistema motorio per ottenere il suono desiderato. • I segnali dalle aree corticali probabilmente influenzano le risposte nella corteccia uditiva, anche in assenza di suono o prima del suono; • Viceversa, le rappresentazioni motorie probabilmente sono attive anche in assenza di movimento o di suono. • Stretta correlazione tra meccanismi di produzione e sensorialità acustica. Produzione musicale: sistemi di controllo motorio • Tempo • Sequenze • Organizzazione spaziale dei movimenti • Corteccia PreMotoria dorsale • Area Motoria Supplementare Percezione musicale: flussi di produzione acustica • • • • Area acustica primaria Giro Temporale Superiore Regioni Parietali contigue Mappa cocleotopica Regioni laterali all’area acustica primaria per codificare i toni dimostrate con fMRI: sistemi gerarchici per codificare Percezione musicale: flussi di produzione acustica Asimmetria emisferica: Lateralizzazione di risposte corticali all’elaborazione dei toni: sembra favorito l’emisfero destro (studi neuroimaging) Regioni laterali all’area acustica primaria per codificare i toni dimostrate con fMRI: sistemi gerarchici per codificare Percezione musicale: flussi di produzione acustica • Ritmo e Toni possono essere percepiti separatamente, ma interagiscono nel creare la percezione musicale. Implicate regioni acustiche, ma anche • cervelletto • gangli della base e • aree premotoria e supplementare Pazienti cerebrolesi possono dimostrare difficoltà nell’elaborare melodie, ma non il ritmo, e viceversa. CONTROLLO EXTRAPIRAMIDALE E CEREBELLARE Foci di attività cerebellare durante sincronizzazione motoria ritmica PET: Regioni corticali attivate con il canto (una nota musicale) Concetto di network specie in presenza di compiti complessi. CONNETTIVITA’ NEURALE Modelli di lettura musicale Stewart et al, 2005 Becoming a pianist Differenti risposte corticali: Musicista professionista Studi sulle differenti attivazioni delle aree cerebrali tra non musicisti e musicisti durante l’ascolto di musica Performance musicale: interazioni uditive-motorie • La musica ha notevole capacità di guidare i comportamenti motori ritmici, metricamente organizzati, • Interazione concettualizzata in due categorie: 1) Interazioni feedforward: il sistema acustico influenza in misura predominante l’esecuzione: esempio effetto della musica nei disordini del movimento: • Esempio: fenomeno del tapping to the beat: l’ascoltatore anticipa gli accenti ritmici in un brano musicale. • oppure • lo stimolo acustico ritmico migliora le capacità deambulatorie nel paziente con morbo di Parkinson. • Neuroni mirror/echo • e interazioni acustiche-motorie NEURONI SPECCHIO (mirror): classe di neuroni che risponde sia ad azioni che all’osservazione di azioni: • questo sistema neurale probabilmente costituisce la base neurale per comprendere un’azione: la rappresentazione visiva delle azioni che osserviamo sono mappate nel nostro sistema motorio. Alcuni neuroni mirror sono attivati anche da suoni prodotti durante l’azione: il sistema acustico può accedere al sistema motorio. “Eco Neuroni”: sono in svolgimento molti studi sull’evoluzione del linguaggio focalizzati nell’area di Broca e nella corteccia premotoria ventrale. Sono avviati studi su un possibile ruolo di NEURONI MIRROR/ECO in rapporto alle attività musicali. Plasticità Neurale: Ruolo della corteccia pre-motoria nell’elaborazione metrica Haueisen et al, 2007 • Modificazioni nella struttura del cervello correlate alla performance musicale: studi di neuroimaging • • • • Risonanza Magnetica: corteccia uditiva più sviluppata tra i musicisti professionisti Corteccia motoria dei musicisti d’archi più sviluppata nelle aree di rappresentazione delle dita della mano sinistra DTI (Diffusion Tensor Imaging): visualizza e studia connessioni e continuità delle vie neurali nel SNC e SNP (in vivo): indica aumentata anisotropia funzionale nella capsula interna dei musicisti rispetto ai non musicisti (Bengtsson et al, 2005) Le differenze di sviluppo sono solo il risultato del training musicale o sono anche correlabili a differenze nelle capacità motorie che hanno permesso a questi individui (i musicisti) di eccellere una volta ricevuta l’educazione musicale? P L A S T I C I T A’ N E U R A L E Plasticità Neurale: Persone senza formazione musicale sono addestrate a suonare una semplice melodia. Dopo il training, all’udire il brano imparato, si registra attività elettrografica anche nell’area premotoria. Lahav et al, 2007 Cervello e Musica • • • • • • STUDIO DELLA PATOLOGIA MUSICA E LINGUAGGIO MEZZI DI ESPLORAZIONE STUDIO DELLE COMPONENTI INFLUENZA DELLE COMPETENZE ASPETTI INTERCULTURALI Differences between trained and untrained listeners show right Superior Temporal Gyrus activation when contrasting rest with (a) Western music or (b) Chinese music. IN CHE MODO LA MUSICA RINFORZA L'INTELLETTO? • Apprendimento: sino allo sviluppo di un’evoluzione cerebrale durante gli anni della scuola elementare, si manifesta attraverso movimento e associazioni emotive. • Verso i 2-3 anni il cervello comincia a fondersi con il corpo, nel camminare, ballare e sviluppare un senso di ritmo fisico. • Progresso neurale: fra i 7 e gli 11 anni: abilità più complesse: ascoltare, elaborare informazioni visive, coordinare il movimento nel cervello e nella mente; - le vie uditive rinforzano il linguaggio e l’ascolto. • In questo stadio, il ponte fra la parte sinistra e destra del cervello, il corpo calloso, si sviluppa completamente, permettendo ad entrambi gli emisferi cerebrali di essere in grado di rispondere contemporaneamente ad un evento. IN CHE MODO LA MUSICA RINFORZA L'INTELLETTO? • Maturazione della capacità della corteccia cerebrale fa sì che l’emisfero destro e quello sinistro acquistino delle specificità: • l’emisfero sinistro è quello deputato al controllo delle capacità linguistiche, mentre • • l’emisfero destro è competente nell’analisi degli insiemi della musicalità e delle dimensioni spazio-temporali. • IN CHE MODO LA MUSICA RINFORZA L'INTELLETTO? • Verso i 15 anni comincia a svilupparsi – la consapevolezza di sé e - discipline quali musica, – arte, – educazione fisica, • sono importanti per completare l’integrazione corpo/mente (vedi Platone). • Ovviamente, alla fine dell’adolescenza, il cervello continuerà a svilupparsi sino ai primi anni dell’età adulta. PSICOLOGIA SPERIMENTALE • Ricerche sulla capacità musicale in senso lato verificate con • test come quello di Seashore relativo all’apprezzamento delle proprietà dei suoni, o • test di Gordon che utilizza l’approccio globale per verificare l’apprezzamento di contenuti musicalmente significativi; • ricerche sulle prestazioni musicali per saggiare • il talento - creativo, - interpretativo o - esecutivo onde stabilire l’idoneità all’apprendimento e alla produzione musicale. PSICOANALISI • Musica considerata sotto il profilo della sublimazione della pulsione sessuale. Lettura del suo significato profondo in relazione al recupero dell’esperienza intrauterina • che, come esperienza originaria, è alla base della – tendenza a sognare e a – staccarsi dalla realtà, nella condizione mai sopita di una condizione felice perduta. ANTROPOLOGIA SOCIALE In questo campo convergono • etnologia musicale: ipotizza, per l’espressione e la recezione della musica, l’esistenza di uno «schema interno» appreso e specifico per ogni cultura, • sociologia musicale: evidenze delle relazioni tra il prodotto musicale e la realtà sociale al cui interno esso si esprime. Th.W. Adorno, 2008 PSICOTERAPIA • Musica utilizzata nel suo aspetto – creativo, – esecutivo e – di ascolto, • sia per il suo valore catartico, • sia per quello espressivo particolarmente idoneo per esternare vissuti difficilmente traducibili nel linguaggio verbale. PSICO- e MUSICOTERAPIA • Impiegata in modo esclusivo o come coadiuvante di altri trattamenti, • La musica, – depolarizzando l’attenzione e – rendendo labili i flussi informativi che non provengono dal messaggio musicale, • introduce il soggetto in un’ – atmosfera psicologica dove si fanno più labili le relazioni con gli aspetti consci della personalità e – più favorevoli le condizioni per vivere in modo più intenso i propri contenuti profondi. PSICO- e MUSICOTERAPIA • Si aggiungono effetti secondari come • la riduzione della tensione psichica, – l’abbassamento o l’innalzamento delle formazioni difensive, – l’instaurazione di riflessi condizionati, e – altre manifestazioni che, opportunamente controllate e analizzate, possono essere utilizzate a fini terapeutici. Terapia con Musica • Risposte Extra Musicali: Stanno alla base dei risultati positivi quando la musica è utilizzata in un contesto terapeutico. • La terapia con musica è applicata con successo in una ampia varietà di disordini: • Sindromi d’ansia e di depressione d’umore, • Disordini cognitivi e neurologici: autismo, epilessia, demenze, stati di coma o stati vegetativi • Disordini del linguaggio • Disordini del movimento: Morbo di Parkinson, atassie, spasticità, disordini dell’equilibrio NEUROPLASTICITA’ CEREBRALE E RECUPERO FUNZIONALE Aumenta nel cervello lesionato LIVELLO MICROSCOPICO LIVELLO MACROSCOPICO * alterazioni della matrice extracellulare * tessuto perilesionale * struttura delle cellule gliali di supporto * corteccia omolaterale dell’emisfero non lesionato * crescita neuronale * siti distanti dalla lesione (diaschisi) * apoptosi * angiogenesi * differenziazione cellulare ESERCIZIO RIABILITATIVO PRECOCE può attivare le aree di ipereccitabilità plasticità-dipendente provocando una riorganizzazione corticale THE POWER OF MUSIC Oliver Sacks Clinical Professor of Neurology, A.Einstein College of Medicine, New York, USA • “In the last 20 years, there have been huge advances here, but we have, as yet, scarcely touched the question of why music, for better or worse, has so much power. It is a question that goes to the hearth of being human”. • Brain, 2006 Musicofilia 2009, Adelphi Ascoltare e fare musica attiva funzioni sociali basi dell’uso terapeutico della musica (Koelsch, 2010) • • • • • Contatto, relazione Social Cognition (Steinbeis & Koelsch, 2009; Koelsch, 2009) Condivisione di sofferenza Comunicazione (Trehub, 2003; Fitch, 2006) Coordinazione (Overy & Molnar-Szakacs, 2009; Patel, 2009; Kirschner & Tomasello, 2009) • Cooperazione (Rilling et al., 2002; Tomasello, 2005) • Coesione sociale (Baumeister &Leary, 1995; Cross & Morley, 2008) da Raglio Neuroni Mirror e Musica nella Promozione Motoria Adattata e in Musicoterapia • Ascoltare e produrre musica attiva i sistemi corticali dei Neuroni Mirror. • Attivazione facilitata da gesti, movimenti (del trainer – a Ferrara lo specialista in Scienze Motorie e dal “paziente” che ascolta e/o imita). • I processi di attivazione in musicoterapia sono probabilmente alla base della produzione sonoro-musicale. (Overy & Molnar-Szakacs, 2006; 2009; Koelsch, 2009; 2010; Wan et al., 2010) Circuito Neurale di Regolazione delle Emozioni (Davidson et al 2000) • Diverse regioni del lobo prefrontale, l’amigdala, l’ippocampo, l’ipotalamo, la corteccia cingolata anteriore, la corteccia insulare, lo striato ventrale, and altre strutture interconnesse • Implicate in vari aspetti delle emozioni, stile affettivo e regolazione delle emozioni • Regolazione delle emozioni include processi che amplificano, attenuano, o mantengono un’emozione. Sistema Nervoso&Social Cognition • Tutte le funzioni del sistema dei Mirror Neurons sono collegate alla “social cognition” - interazione sociale, - comunicazione, - empatia,… • (Overy & Molnar-Szakacs, 2009) Social Cognition Individua i processi che caratterizzano il funzionamento del sistema cognitivo e che guidano i giudizi che emettiamo nella nostra vita quotidiana, così come i comportamenti che realizziamo all’interno del nostro sistema sociale Sistema limbico stimolato da emozioni evocate dalla musica (Koelsch, 2010, Trends in Cognitive Sciences) musica/emozioni, musica/apprendimento, localizzazione delle funzioni cerebrali rispetto alla percezione e produzione dell’elemento sonoro, etc. da Raglio Musica: implicazioni terapeutiche Diverse Patologie Neurologiche generano disordini attentivi, emozionali, cognitivi, comportamentali e comunicative. È possibile migliorare diverse condizioni cliniche operando con l’ausilio della musica, e ancor di più con la musicoterapia (Hillecke et al., 2005; Koelsch, 2009) Musica, corteccia motoria e cervello Musica: Possibili implicazioni terapeutiche Diverse Patologie Neurologiche generano disordini attentivi, emozionali, cognitivi, comportamentali e comunicative. È possibile migliorare diverse condizioni cliniche operando con l’ausilio della musica, e ancor di più con la musicoterapia (Hillecke et al., 2005; Koelsch, 2009) ATTIVITA’ MOTORIA ADATTATA SU PAZIENTI NEUROLOGICI ALL’INTERNO DEL PROGETTO “PROMOT” (dal 2005) • PROMOT sviluppa programmi di studio adottando nuove strategie di adattamento dell’attività motoria basata sul coinvolgimento ludico ed emotivo, proponendo stimoli musicali, ritmi, giochi, danza ed altre espressioni creative direttamente coinvolgenti l’interesse della persona cui gli esercizi sono mirati. • Il programma di promozione motoria si basa su proposte di stimoli emotivi di varia natura indirizzati ad allenare e sviluppare insieme capacità mentali e motorie che possono essere state perse o ridotte a causa della malattia neurologica. • Per lo più vengono proposte attività accompagnate da passi di danza semplici, da ritmi, da musiche, da giochi oppure vengono utilizzate altre strategie stimolanti, concordate e accettate dal piccolo gruppo. In questo ambito è stato dedotto che la musica diventa capace di stimolare il movimento . • È quindi possibile allenare la persona allo svolgimento di movimenti che si generano in seguito ad una propria risposta emotiva interna e che gradualmente verranno realizzati con velocità o coordinazione adeguate. Musica e Promozione Attività Motoria Adattata Tetraparesi e Musica Disordini cognitivi e musica e gioco SOUNDBEAM e Parkinson a Cento Sclerosi Multipla a GRANAROLO MUSICA NEL MORBO DI PARKINSON Importanza del "pensare positivo", che ancor di più di quanto non sia necessario in tutti gli aspetti della vita devono essere considerati di particolare significato tra le persone malate da morbo di Parkinson. L'impaccio determinato dal rallentamento del movimento, nel viver quotidiano e che tende a far perdere il coraggio dell'agire, a ridurre le motivazioni esistenziali, fino ad arrivare anche a stati d'animo di depressione o di "umor nero", va quotidianamente combattuto. Per i malati di morbo di Parkinson, così come per tutte le persone colpite da patologie, e ancor più da quelle invalidanti, croniche progressive, è molto importante non lasciarsi andare, non aprir la porta all'apatia, alla depressione, allo scoraggiamento. Invece è necessario scuotersi, e favorire tutte quelle cose e attività che possono indurre a entusiasmo, gioia nell'agire, gusto di riuscire a superare le fatiche. MUSICA NEL MORBO DI PARKINSON Occorre combattere i blocchi motori, le difficoltà a muoversi. In particolare, quando è necessario camminare, fare esercizio di deambulazione, la melodia e il ritmo aiutano a marciare a passo di musica e a superare tutte le remore e le difficoltà che tendono a bloccare o a appesantire la marcia. Nei malati di Parkinson le musiche e i suoni che arrivano al cervello stimolano maggiormente il movimento e danno quel ritmo che invita a muoversi speditamente. Diverse persone con morbo di Parkinson utilizzano, anche in virtù di scelte e sensibilità, differenti tipi di musica. MUSICA NEL MORBO DI PARKINSON Alcuni preferiscono la musica di Mozart, che - a loro giudizio - esprime mirabilmente la letizia del cuore umano con energia e brillantezza e stimola a superare le fatiche, i blocchi, le difficoltà a muoversi. Quando per un malato è necessario camminare, fare esercizio di deambulazione, la musica di Mozart aiuta a marciare e a superare remore e difficoltà che tendono a bloccare o appesantire la marcia. MUSICA NEL MORBO DI PARKINSON Personalmente ciascuno potrà esercitarsi con diversi tipi di musica, scegliendo quella che troverà più utile. In ogni caso la musica costituirà un tesoro quasi inesauribile per chi voglia lasciarsi guidare e sostenere da ritmo e melodia e così dar vigore al suo agire. Stimolerà, senza suggerire schemi precostituiti, la fantasia e il tono affettivo a entrare in una condizione ottimale per agire con impegno e superare le remore e i blocchi nell'azione. DiscussioneTesi Dottorato • In accordo con la letteratura clinica si può affermare che l’attività motoria adattata con l’impiego di musica migliori i parametri di bradicinesia grazie agli effetti benefici di ritmi esterni indotti che fungono da stabilizzatori alla carenza di ritmo interno in questi pazienti. • Un altro fattore coinvolto nel miglioramento dei parametri motori è l’effetto eccitatorio stesso della musica, capace di coinvolgere contemporaneamente sia il processo motivazionale che emozionale. Joel et al.( 2003) Discussione • La musica funge da “chiave” in un sistema neuronale mal funzionante richiamando e risvegliando processi o connessioni neurali altrimenti non funzionanti o non connessi gli uni agli altri • Si pensa che i benefici motori siano attivati da una componente di network neuronali che coinvolgono il sistema mesolimbico-dopaminergico. Joel et al.( 2003) Università degli Studi di Ferrara Dottorato di Ricerca in Scienze Biomediche Endocrinologiche e Neurofisiologiche XXII ciclo COORDINATORE Prof. Alessandro Martini Studi sperimentali sull’efficacia di interventi di Promozione di Attività Motoria e di Sostituzione Sensoriale nel recupero dei disordini della marcia e dell’equilibrio nelle patologie neurologiche croniche disabilitanti Tutor: Prof. Ilaria Casetta Dottorando: Dott. Gino Granieri “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” Tipo di Studio: prospettico osservazionale - Responsabile scientifico del progetto: Prof. Enrico Granieri Da un’idea e una costruzione del progetto di Luisella Allione e Giorgio Fabbri “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” • RAZIONALE DELLO STUDIO: • Nei primi mesi, e soprattutto nelle prime settimane, dopo uno stroke, il cervello va incontro ad importanti cambiamenti plastici (Witte,1998; Kreisel et al., 2006) che possono essere notevolmente influenzati dalle stimolazioni dell’ambiente circostante. • È stato dimostrato che stimolazioni multimodali (uditive, visive, olfattive), combinate con opportune stimolazioni motorie, migliorano sia il deficit motorio che cognitivo più che la sola stimolazione motoria (riabilitazione) (Maegele et al., 2005). • Per quanto riguarda il cervello umano, uno dei più potenti stimoli uditivi è senza dubbio la musica (Sacks, 2006). “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” • Ascoltare la musica: processo cerebrale complesso: attiva una serie di componenti cognitive ed emozionali con differenti substrati neurali (Peretz and Zatorre, 2005). • L’ascolto della musica coinvolge bilateralmente il lobo frontale, temporale, parietale e le aree subcorticali collegate all’attenzione, alla semantica e alla sintassi musicale, alla memoria, alle funzioni motorie (Bhattacharya et al., 2001; Janata et al., 2002; Koelsch et al., 2006; Popescu et al., 2004), così come le regioni emotive limbiche e paralimbiche (Blood et al., 1999; Blood and Zatorre, 2001; Brown et al., 2004; Koelsch et al., 2006; Menon and Levitin, 2005). • L’ascolto della musica è efficace nel diminuire l’ansia, la depressione, il dolore (Cassileth et al., 2003; Cepeda et al., 2006; Siedliecki and Good, 2006). “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” L’ascolto della musica può migliorare una varietà di funzioni cognitive, quali attenzione, apprendimento, comunicazione e memoria, in soggetti sani (Wallace, 1994; Thompson et al., 2001; Thompson et al., 2005; Shellenberg et al., 2007) e in svariate condizioni cliniche, come dislessia (Overy, 2003), l’autismo (Gold et al., 2006), schizofrenia (Talwar et al.,2006), sclerosi multipla (Thaut et al., 2005), patologie arteriose e delle coronarie (Emery et al., 2003), demenza (Brotons and Koger, 2000; Foster and Valentine, 2001; Van de Winckel et al., 2004). “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” • Nella riabilitazione dello stroke elementi della musica sono stati utilizzati nella fisioterapia (Thaut et al, 1997) e nella riabilitazione del linguaggio (Belin et al., 1996) per migliorare le funzioni motorie e linguistiche. • La musica si è rivelata efficace anche per migliorare il neglect (Hommel et al., 1990). • L’ascolto passivo di musica nei due mesi immediatamente successivi allo stroke migliora notevolmente (rispetto al gruppo di controllo e al gruppo sottoposto all’ascolto di audiolibri) diverse funzioni cognitive, quali attenzione, memoria, neglect, afasia, nonché aspetti emotivo-psicologici quale umore, depressione, ansia, e, più in generale, percezione di qualità di vita (Sarkamo et al, Brain 2008). “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” • Lo studio degli effetti della musica è comunque ancora agli inizi e l’ascolto passivo dopo stroke può rivelarsi un coadiuvante al recupero di semplice applicazione. Obiettivi di uno studio in progress a Ferrara secondo il modello di riferimento è la teoria MusicMind System elaborata dal Maestro di Musica Giorgio Fabbri, già Direttore di Conservatorio di Ferrara. “Ascolto di musica e recupero dopo stroke. Studio pilota.” Obiettivi dello Studio • Lo studio si propone di verificare gli effetti della musica dopo stroke ischemico, sia per: - confermare il generale effetto benefico già dimostrato in letteratura, ma soprattutto per - indagare se musiche diverse agiscono selettivamente su particolari regioni e funzioni cerebrali. Il modello di riferimento è la teoria MusicMind System teoria MusicMind System Maestro di Musica Giorgio Fabbri. MusicMindSystem®, mira a potenziare le capacita logico-razionali e quelle emozionali della mente, partendo dall'ascolto guidato della musica. Neuroscienze: anche il semplice ascolto musicale è un formidabile modo per mettere in movimento un'ampia rete neurale, collegata con attenzione, memoria, funzioni motorie e processi emozionali. Nella mente non esistono suoni, ma informazioni trasformate in modelli, ascoltare musica, con l'ausilio di un esperto che ne decodifichi forme e contenuti, consente di arrivare a costruire modelli mentali, che possono essere trasferiti e utilizzati nell'ambito della propria professione. L’efficacia maggiore che ne deriva è quella di imparare a pensare come pensa il musicista, ovvero utilizzando non soltanto la parte razionale e conscia della mente, ma anche quella emozionale e inconscia. Le neuroscienze dimostrano che è proprio quest'ultima, spesso trascurata in ambito professionale, ad essere più veloce ed affidabile nella costruzione delle idee, nell'effettuazione di scelte decisionali, nella pianificazione di progetti. MusicMind System© (MMS): modello formativo: utilizza la musica per la crescita professionale e personale dell’individuo e del gruppo. Si basa su interiorizzazione e sviluppo, attraverso eventi e attività formative, di 4 sistemi mentali, tra loro diversi e complementari. Ogni sistema prende a riferimento il modo di pensare di un grande musicista e compositore. 1.MonoMind System© Bach: “Mi piace lavorare su di un'unica idea, e so presentarla in modi sempre nuovi.” Bach costruisce le sue composizioni su un unico tema, riorganizzato ogni volta in forme varianti. 2.MultiMind System© Mozart: “Mi piace cambiare idea spesso, e so armonizzare ogni nuova idea con tutte le altre.” Mozart costruisce le sue opere su temi musicali diversi, ma perfettamente armonizzati tra loro. 3.OverMind System© Brahms: “Mi piace avere idee sempre nuove, e farle derivare tutte dalla stessa idea.” Brahms costruisce ogni nuovo tema musicale a partire dal precedente, utilizzandone gli stessi elementi per dar vita a forme diverse. • 4.OpenMind System© Charlie Parker: “Mi piacciono le idee sorprendenti, quelle che nascono all'improvviso.” È il sistema mentale dei jazzisti, che sanno costruire idee all’impronta e sanno prendere rapidamente decisioni anche in situazioni non prevedibili. MusicMind System • I 4 sistemi mentali del MMS sono complementari tra loro. • Ognuno può essere utilizzato efficacemente in particolari situazioni, in qualunque ambito dell'agire umano: MonoMind System: è utile in situazioni di caos e disordine, quando è essenziale il raggiungimento di obiettivi comuni. Serve a dare unitarietà a progetti/idee. MultiMind System: è utile applicarlo in situazioni di stagnazione, quando vi è il bisogno di innovazione e rinnovamento. Serve a dare varietà a progetti/idee. OverMind System: è utile per armonizzare eventuali contrasti, per favorire l'evoluzione ed il progresso. Serve a trasformare le idee esistenti in nuove. OpenMind System: è utile per affrontare problemi apparentemente irrisolvibili. Serve a sviluppare la creatività, e a saper cogliere le opportunità. Ricerca su Musica e stroke • Circa 100 soggetti • ambosessi di età 18 ≤ 80 anni • stroke ischemico acuto nel territorio dell’arteria cerebrale media destra o sinistra che coinvolga il lobo temporale e/o frontale e/o parietale e/o regioni subcorticali; evento entro 2 settimane • madrelingua italiano • in grado di collaborare • assegnati mediante randomizzazione a 5 bracci (4 dei quali ascolteranno 4 tipi diversi di playlists musicali e 1 gruppo di controllo che non sarà sottoposto ad alcun tipo di musica). Ricerca su Musica e stroke • Scale di Valutazione neuropsicologica • Scale cliniche di valutazione di eventuali disordini della sfera affettivo-comportamentale • Valutazione motoria di menomazione e disabilità • Valutazione della qualità di vita (QoLsf36). • Addestramento al candidato: il paziente sarà addestrato all’ascolto passivo di musica selezionata attraverso supporto musicale portatile fornito dal team di ricercatori. • Somministrazione: il paziente ascolterà la musica fornitagli due volte al giorno per 30 minuti per le successive 10 settimane. Ricerca su Musica e stroke • Visita 2 (tra la decima e la quattordicesima settimana dopo l’evento acuto): • Scale di Valutazione neuropsicologica • Scale cliniche di valutazione di eventuali disordini della sfera affettivo-comportamentale • Valutazione motoria di menomazione e disabilità • Valutazione della qualità di vita (QoLsf36). N° 213 luglio 2010 Gruppo di Studio e Servizio ProMot Clinica Neurologica • • • • • • • • • • Luisella Allione Giulia Brugnoli Ilaria Casetta Edward Cesnik Giorgio Fabbri Patrik Fazio Ernesto Gastaldo Gino Granieri Elisabetta Groppo Carola Nagliati