A música é uma experiência humana universal. Pesquisas apontam que partes do cérebro respondem a elementos específicos da música, como melodia, harmonia e ritmo. A música ativa muitas das mesmas regiões cerebrais que a fala. Mas ainda não está claro como essas regiões interagem para processar a complexidade da música.
Agora, uma equipe de pesquisa financiada pelo NIH, liderada por Ludovic Bellier e Robert Knight, da Universidade da Califórnia, Berkeley, usaram modelos de computador para tentar reconstruir uma peça musical a partir da atividade cerebral que ela provocava nos ouvintes. O estudo foi publicado na PLoS Biology em agosto deste ano.
Conexão entre a música e a resposta cerebral impressionou cientistas
A equipe fez com que 29 pacientes neurocirúrgicos ouvissem a música “Another Brick in the Wall, Part 1” do Pink Floyd. Eletrodos colocados diretamente nas superfícies de seus cérebros para avaliações de epilepsia registraram a atividade. Os pesquisadores procuraram correlações entre os sinais dos eletrodos e as qualidades auditivas da música. Eles então usaram essas informações para tentar reconstruir a música a partir dos sinais cerebrais. Métodos semelhantes foram usados para reconstruir a fala a partir da atividade cerebral. Esta é, contudo, a primeira vez que a música foi reconstruída utilizando tal abordagem.
Os pesquisadores encontraram um total de 347 eletrodos (de quase 2.700) entre os pacientes que foram significativos para a detecção de codificação musical. Uma proporção maior de eletrodos nos hemisférios direitos do cérebro (16,4%) detectou atividade em resposta à música do que no esquerdo (13,5%). Isso contrasta com a fala, que evoca respostas maiores no hemisfério esquerdo. Em ambos os hemisférios, a maioria dos eletrodos responsivos estava em uma região chamada giro temporal superior (STG), localizada logo acima e atrás da orelha.
A música reconstruída, baseada nos dados de todos os 347 eletrodos significativos, assemelhava-se à original, embora com menos detalhes. Por exemplo, as palavras da música reconstruída são muito menos claras.
Descoberta vai ajudar a implantar musicalidade em futuros implantes para pessoas com distúrbios neurológicos
Certos padrões de atividade cerebral combinavam com elementos musicais específicos. Um padrão consistia em pequenas explosões de atividade em uma variedade de frequências. Estes correspondiam ao início de motivos de guitarra solo ou sintetizador. Outro padrão envolvia atividade sustentada em frequências muito altas. Isso ocorreu quando os vocais foram ouvidos. Um terceiro padrão correspondia às notas da guitarra base. Eletrodos que detectam cada padrão foram agrupados dentro do STG.
Para restringir quais regiões do cérebro eram mais importantes para a reconstrução precisa da música, os pesquisadores repetiram a reconstrução com sinais de vários eletrodos removidos. A remoção dos eletrodos do STG direito teve o maior impacto na precisão da reconstrução. A equipe também descobriu que a música poderia ser reconstruída com precisão sem o conjunto completo de eletrodos significativos; quase 170 não tiveram efeito na precisão.
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Essas descobertas poderiam fornecer a base para a incorporação de elementos musicais nas interfaces cérebro-computador. Essas interfaces foram desenvolvidas para permitir que pessoas com deficiência que comprometem a fala se comuniquem. Mas a fala gerada por essas interfaces tem uma qualidade robótica e não natural. A incorporação de elementos musicais pode levar a uma síntese de fala com som mais natural.
“Uma das coisas para mim sobre a música é que ela tem prosódia (ritmos e entonação) e conteúdo emocional”, diz Knight. À medida que o campo das interfaces cérebro-máquina avança, explica ele, esta pesquisa poderá ajudar a adicionar musicalidade a futuros implantes cerebrais para pessoas com distúrbios neurológicos ou de desenvolvimento incapacitantes que comprometem a fala. “Isso lhe dá a capacidade de decodificar não apenas o conteúdo linguístico, mas também parte do conteúdo prosódico da fala, parte do afeto. Acho que foi nisso que realmente começamos a decifrar o código”.