Le basi neurali dell’attività
musicale e la plasticità cerebrale
Luisa Lopez
Villaggio Eugenio Litta, Grottaferrata, Roma
Fondazione Mariani, Milano
Musica
• Pitch (altezza, tono) “l’attributo della
sensazione uditiva con il quale i suoni possono
essere ordinati secondo una scala che si
estende dal basso all’alto
• Timbro (colore) “l’attributo della sensazione
uditiva con cui possiamo distinguere due
suoni che hanno la stessa altezza
• Timing (tempo) il confine acustico
dell’inviluppo temporale dei suoni
Kraus et al, 2010 - (Acoustical Society of America)
Analisi del suono di uno strumento musicale
•
•
•
•
•
onde sonore
orecchio interno
Tronco-encefalo
talamo
corteccia uditiva
–
–
–
–
Lobo Temporale
Lobo Frontale
Regione orbito-frontale
Corteccia Motoria
• Feed-back sensoriale
• Programma di esecuzione
La programmazione motoria
Tratto da Review of Medical Physiology, W. Ganong 22a ed.
STIMOLO VISIVO
STIMOLO UDITIVO
Performance musicale
• Perché è diversa da altri movimenti fini come
reaching e grasping, o come il linguaggio.
– Controllo preciso del tempo per un periodi
prolungati per mantenere il ritmo
– Controllo preciso del pitch (altezza) per mantenere
i rapporti di frequenza
Controllo:
• tempo
• sequenza
• organizzazione
spaziale
Zatorre RJ, Chen JL, Penhune VB.
Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):54758
Timing
• Ruolo del cervelletto
– Scala temporale di millisecondi
– Feedback propriocettivo in entrata
– Feed-forward per correzione delle traiettorie del
movimento
– Integrazione sensori-motoria
Zatorre RJ, Chen JL, Penhune VB. Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):547- 58
Timing
• Ruolo dei gangli della base
– Scala temporale di secondi
– Movimenti da eseguire in modo ritmico
– Controllo della forza dei singoli movimenti
Zatorre RJ, Chen JL, Penhune VB. Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):547- 58
Timing
• Ruolo della corteccia dorsale premotoria e
Prefrontale
– Scala temporale di secondi e minuti
– Movimenti ritmici più complessi
– Organizzazione in funzione della sequenza e della
struttura del movimento
Zatorre RJ, Chen JL, Penhune VB. Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):547- 58
Sequencing
• Gangli della base e corteccia frontale
– Apprendimento delle sequenze motorie
– Esecuzione di sequenze apprese
• Cervelletto
– Apprendimento delle sequenze e integrazione dei singoli
movimenti
• Area supplementare motoria e area pre-SMA
– Organizzazione delle sequenze più complesse chunking
• Area premotoria
– Produzione di sequenze complesse e previsione motoria
Zatorre RJ, Chen JL, Penhune VB. Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):547- 58
Organizzazione
Spaziale
• Corteccia parietale, corteccia sensoriale, e
motoria
– Movimenti complessi (reaching etc)
– Accuratezza declina con la distanza
– nei musicisti (violoncellisti) l’accuratezza sulla
distanza è proporzionale all’esperienza, ma
permane la variabilità. Chen J et al, Accuracy and underlying
mechanisms of shifting movements in cellists. , Exp Brain Res. 2006 Oct;174(3):467-76
Zatorre RJ, Chen JL, Penhune VB. Nat Rev Neurosci. 2007 Jul;8(7):547- 58
Quando?
Periodi critici dello sviluppo
Finestra evolutiva in cui l’esperienza ha effetti a
lungo termine sulla neuroanatomia e sul
comportamento (Knudsen 2004)
I musicisti sono un modello eccellente per
indagare sui possibili periodi di
sviluppo, visto che il training spesso
inizia precocemente ed è spesso
quantificabile
Periodi critici dello sviluppo
Come?
Studi di confronto fra popolazioni (musicisti vs
non musicisti)
Studi longitudinali
Studi randomizzati controllati con popolazioni
naïve esposti ad un periodo di training
Periodi critici dello sviluppo
variabili importanti (Merrett et al 2013)
• anni di training
• epoca di inizio del training? – marker 7 anni
• Tipo di training e parametri della pratica musicale
• Attualità del training musicale
• Cosa e come (strumenti temperati, improvvisazione,
suonare a orecchio, suonare insieme etc)
• Differenze di genere
• Presenza o assenza di orecchio assoluto
• Differenze genetiche - epigenetica
• Differenze ambientali – esposizione implicita/esplicita
Attualità del training musicale
nei giocolieri si vedono modifiche strutturali
dopo una settimana di training che però tornano
alla baseline dopo l’interruzione della pratica.
(e se si continua a fare pratica ma non si migliora
non ci sono cambiamenti)
È la fase di apprendimento
che genera plasticità!
Merrett et al 2013
Metaplasticità Abraham (2008)
• Meccanismo dipendente dall’attività che
regola l’espressione della plasticità futura a
livello di sinapsi e di rete.
• Un training precedente potrebbe influenzare
la plasticità futura anche se si trattasse di un
training in attività diverse, magari collegate fra
loro – far transfer?
Merrett et al 2013
E se non siamo stati stimolati a 4 anni?
La musica
migliorerebbe la salute
e il benessere
attraverso il
coinvolgimento dei
sistemi neurochimici
di:
• Rinforzo,
motivazione e
piacere
• Arousal e Stress
• Immunità
• Affiliazione Sociale
[email protected]
Il progetto Neuroscienze e Musica www.fondazione-mariani.org
The Biological Foundations of Music
New York, May 2000
Ann NY Acad Sci 930, 2001
The Neurosciences and Music
“Mutual Interactions and Implications on Developmental Functions”
Venice San Servolo, October 2002
Ann NY Acad Sci 999, 2003
The Neurosciences and Music II:
“From Perception to Performance”
Leipzig May 2005
Ann NY Acad Sci 1060, 2005
The Neurosciences and Music III:
“Disorders and Plasticity”
Montreal June 2008
Ann NY Acad Sci, 1169, 2009.
The Neurosciences and Music IV:
“Learning and Memory”
Edinburgh, June 2011 Ann NY Acad Sci, 1252, 2012.
DIJON, France
Grand Théatre
and Palais des Ducs
29 May - 1 June 2014
Il POSTER FORM
è online!
www.fondazione-mariani.org
