一项研究表明，在处理音乐和语言时，不同的大脑区域被激活，特定的区域负责简单的旋律和句子，而特定的区域负责复杂的旋律和句子。研究小组在对一名音乐家进行清醒开颅手术时进行了这项研究，该音乐家的大脑中涉及语言和音乐处理的区域有肿瘤。
科学家们发现，大脑中有不同的区域参与音乐和语言处理，有特定的区域负责旋律和句子的复杂性。这项研究是在一个清醒的音乐家开颅手术中诱导，术后他的音乐和语言功能完全保留。
根据休斯顿德克萨斯大学健康科学中心的研究，在处理音乐和语言时，大脑的不同区域虽然相邻，但会被激活，特定的子区域负责简单旋律和复杂旋律，以及简单句子和复杂句子。
该研究由共同第一作者Meredith McCarty(休斯顿UTHealth大学麦戈文医学院Vivian L. Smith神经外科博士候选人)和Elliot Murphy(该系博士后研究员)领导，最近发表在《iScience》上。Nitin Tandon，医学博士，医学院教授兼临时系主任，是资深作者。
研究小组利用了在清醒状态下对一名年轻音乐家进行开颅手术的机会，该音乐家大脑中涉及语言和音乐的区域有肿瘤。病人听音乐，弹奏迷你键盘钢琴来描绘他的音乐技能，听并重复句子，听对物体的描述，然后他命名这些物体来描绘他的语言。音乐序列有旋律性和非旋律性，其复杂性不同，而句子的听觉记录在句法复杂性上存在差异。
uthehealth休斯顿的研究人员观察了一位脑肿瘤患者，他也是一名音乐家，在弹奏迷你键盘钢琴时接受了清醒开颅手术。图片来源:Elliot Murphy博士提供
将电极放置在大脑表面，直接记录下大脑在听音乐和说语言时活动的位置和特征。小电流进入大脑，定位对语言和音乐感知和产生至关重要的区域。
“这不仅使我们对大脑中音乐的神经生物学有了新的认识，而且使我们能够在安全、最大限度地切除肿瘤的同时保护这些功能。”坦顿说，他是维维安·l·史密斯神经研究中心的南希、克莱夫和皮尔斯·朗内尔斯神经科学杰出主席，也是麦戈文医学院神经疾病和神经外科的BCMS杰出教授，也是uthehealth休斯顿德克萨斯恢复性神经技术研究所(TIRN)的成员。
“如果我们只看音乐和语言的基本大脑活动特征，它们通常看起来非常相似，但这并不是全部，”McCarty说，他也是德克萨斯大学MD安德森癌症中心UTHealth休斯顿生物医学科学研究生院的研究生研究助理，也是TIRN的成员。“一旦我们仔细观察它们如何将小部件组装成更大的结构，就能发现一些惊人的神经差异。”
语言和音乐涉及到将基本单位有效地组合成结构。然而，研究人员想要研究大脑中对语言和音乐结构敏感的区域是否共同定位，或者存在于同一个物理空间中。
“无与伦比的高分辨率颅内电极使我们能够提出有关音乐和语言处理的各种问题，这些问题是认知科学家长期等待的答案，但无法用传统的神经成像方法解决，”墨菲说，他是TIRN的成员。“这项工作也真正突出了病人的慷慨，他们在住院期间与研究人员密切合作。”
总的来说，他们发现音乐和语言的颞叶活动是相同的，但当研究旋律复杂性和语法复杂性的特征时，他们发现不同的颞叶部位参与其中。因此，音乐和语言在基本层面上的激活是相同的，然而，当研究人员比较基本旋律和复杂旋律，或简单句子和复杂句子时，不同的区域表现出不同的敏感性。
具体来说，皮层刺激后颞上回(pSTG)的映射破坏了音乐感知和产生，以及语言产生。语言和音乐激活了pSTG和后颞中回(pMTG)。pMTG活动受音乐复杂性的调节，而pSTG活动受句法复杂性的调节。
坦登在纪念赫尔曼-德克萨斯医学中心切除了病人的颞叶中肿瘤。在四个月的随访中，患者被证实完全保留了音乐和语言功能，没有恶化的迹象。
参考文献:Meredith J. McCarty, Elliot Murphy, Xavier scherschlight, Oscar Woolnough, Cale W. Morse, Kathryn Snyder, Bradford Z. Mahon和Nitin Tandon, 2023年6月28日，《科学》，“术中音乐和语言的皮层定位揭示了后颞叶皮层结构复杂性的特征”。DOI: 10.1016 / j.isci.2023.107223
该研究由国家神经疾病和中风研究所(NS098981)资助，该研究所是美国国立卫生研究院的一部分。
该研究的共同作者包括Xavier scherschlight;奥斯卡·伍尔诺博士;凯尔莫尔斯;和凯瑟琳·斯奈德，他们都来自麦戈文医学院和TIRN的维维安·l·史密斯神经外科。Tandon也是MD Anderson uthehealth休斯顿研究生院的教员，Snyder是该校的学生。匹兹堡卡耐基梅隆大学心理与神经科学研究所的布拉德福德·马洪博士也做出了贡献。
