Räumlich-zeitliche Gehirnhierarchien bei der Erkennung und prädiktiven Kodierung auditiver Erinnerungen
26.06.2024 Haben Sie schon einmal einen Schnipsel eines Liedes gehört und wussten sofort, was als nächstes kommt? Oder den Rhythmus eines Refrains schon nach wenigen Tönen erfasst? Neue Forschungsarbeiten des Center for Music in the Brain an der Universität Aarhus und des Centre for Eudaimonia and Human Flourishing an der Universität Oxford haben aufgedeckt, was in unserem Gehirn passiert, wenn wir musikalische Sequenzen erkennen und vorhersagen. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Wenn wir das Radio einschalten und unser Lieblingslied zu spielen beginnt, reagiert unser Gehirn nach einem komplexen Muster, bei dem Bereiche aktiviert werden, die Klänge, Gefühle und Erinnerungen verarbeiten. In einer Vorwärts- und Rückkopplungsschleife reagiert unser auditorischer Cortex zunächst auf die Klänge und sendet Informationen an andere Hirnareale, wie den Hippocampus, der an der Erinnerung beteiligt ist, und den Gyrus cinguli, der bei der Aufmerksamkeit und der emotionalen Verarbeitung hilft. Dieser Prozess hilft uns, Lieder schnell zu erkennen und vorherzusagen, was als Nächstes kommt, was das Musikhören zu einer angenehmen und vertrauten Erfahrung macht.
Zu wissen, wie unser Gehirn auf Musik reagiert, kann eine entscheidende Rolle für das Verständnis unserer kognitiven Funktionen spielen, erklärt einer der führenden Forscher hinter der Studie, Associate Professor Leonardo Bonetti vom Center for Music in the Brain an der Universität Aarhus: „Unsere Forschung liefert detaillierte Einblicke in die Fähigkeit des Gehirns, Musik zu verarbeiten und vorherzusagen, und trägt zu einem umfassenderen Verständnis der kognitiven Funktionen bei. Dies könnte für die Erforschung der Gesundheit des Gehirns von Bedeutung sein, da es potenzielle Wege bietet, um zu erforschen, wie Alterung und Krankheiten wie Demenz die kognitive Verarbeitung im Laufe der Zeit beeinflussen.“
Wenn wir verstehen, wie unser Gehirn zu Bohemian Rhapsody mitwippt oder auf einen Klassiker aus der Kindheit reagiert, könnte dies den Forschern helfen, in Zukunft Demenz zu erkennen. „Langfristig könnten diese Ergebnisse zur Entwicklung von Screening-Instrumenten führen, mit denen sich das individuelle Risiko einer Demenzerkrankung allein anhand der Gehirnaktivität von Menschen beim Hören und Erkennen von Musik ermitteln lässt“, sagt Bonetti.
In der Studie haben die Forscher die Gehirnströme von 83 Personen beim Musikhören gemessen, und sie werden weitere Studien durchführen, sagt Bonetti.
Die Ergebnisse zeigen Feedforward-Verbindungen, die vom auditorischen Cortex ausgehen und sich bis zum Hippocampus, dem anterioren cingulären Gyrus und dem medialen cingulären Gyrus erstrecken. Gleichzeitig beobachten die Rückwärtsverbindungen, die in die entgegengesetzte Richtung wirken. Während der gesamten Sequenzen behalten der Hippocampus und der Gyrus cingulatus die gleiche hierarchische Ebene bei, mit Ausnahme des letzten Tons, bei dem der Gyrus cingulatus die oberste Position innerhalb der Hierarchie einnimmt. Die evozierten Reaktionen auf erinnerte Sequenzen und Variationen greifen auf dasselbe hierarchische Hirnnetzwerk zurück, unterscheiden sich aber systematisch in Bezug auf zeitliche Dynamik, Stärke und Polarität. Darüber hinaus zeigt die Analyse der induzierten Antworten, dass die Alpha- und Beta-Leistung bei den Variationen stärker ist, während die Gamma-Leistung bei den erinnerten Sequenzen erhöht ist.
Er fügt hinzu: „Zukünftige Studien könnten untersuchen, wie sich diese Gehirnmechanismen mit dem Alter oder bei Personen mit kognitiven Beeinträchtigungen verändern. Ein genaueres Verständnis dieser Prozesse könnte zu neuen Maßnahmen zur Verbesserung der kognitiven Funktion und der Lebensqualität von Menschen mit neurologischen Erkrankungen führen.“
© Psylex.de – Quellenangabe: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48302-4
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