Doctoraal onderzoeksproject

Spiegelneuronen en muziekgerichte handelingen
Specifieke neuronen in de premotore en pariëtale cortex reageren wanneer individuen doelgerichte handelingen van anderen observeren, niet alleen wanneer zij die zien, maar ook wanneer deze handelingen alleen maar gehoord worden. Deze neuronen heten 'spiegelneuronen' en het fenomeen zelf wordt 'cerebraal resonansgedrag' genoemd.

Het is logisch om aan te nemen dat spiegelneuronen een belangrijke rol spelen in het leren van een taal, vooral omdat spiegelneuronen ook in Broca's gebied voorkomen, een locatie in de hersenen die vaak met spraak  geassocieerd wordt. Spiegelneuronen spelen waarschijnlijk ook een rol in de representatie van doelgerichte muzikale handelingen. In dat geval zouden spiegelneuronen niet alleen geactiveerd worden tijdens het zingen en spelen, maar ook bij het luisteren naar muziek. Luisteren naar muziek zou direct gelinkt zijn aan het 'programmeren' van de bewegingen die nodig zijn om de muziek te spelen.

PhD Research Project Cerebral Resonance 
Robert Harris - Schedule Cerebral Resonance Behaviour
Robert Harris - Presentation non-score dependency

Onderwerp van het onderzoek
De meeste mensen kunnen een melodie die zij horen zonder moeite nazingen. Instrumentalisten echter kunnen vaak niet naspelen wat zij alleen maar horen en zijn afhankelijk van de partituur. Anderen daarentegen kunnen niet alleen op het gehoor spelen maar ook naar iedere willekeurige toonsoort transponeren. De implicatie is dat sommige musici onder het luisteren hun spiegelneuronensysteem activeren terwijl anderen dat niet doen; de bewegingen die zij bij het spelen maken worden op een andere wijze in het brein gerepresenteerd.

Methode
Om deze hypothese te testen, worden fMRI scans van de hersenen gemaakt terwijl musici naar muziek luisteren. Proefpersonen worden gerekruteerd uit beide groepen musici: zij die wel op het gehoor kunnen spelen en zij die dat niet kunnen. Het onderzoek wordt op het NeuroImaging Centrum van de Rijksuniversiteit Groningen uitgevoerd onder supervisie van Dr. B.M. de Jong van de afdeling Neurologie van het UMCG (Universitair Medisch Centrum Groningen).

In verband met zijn doctoraalonderzoek woonde Robert Harris de conferentie Neurosciences and Music bij die in juni 2011 werd gehouden in Schotland. Het onderwerp van de conferentie was de relatie tussen de neurowetenschappen en muziek - leren en geheugen. Deze conferentie werd gezien als een voortzetting van de voorgaande bijeenkomsten over dit onderwerp, waaraan de organisatoren van de conferentie, de Mariani Foundation for Paediatric Neurology, ook deelnamen. De eerdere conferenties brachten veel opwindig teweeg onder gevestigde en nieuwe onderzoekers. Vanwege de mogelijkheden om nieuwe onderzoeksresultaten te presenteren en informatie uit te wisselen, hebben deze bijeenkomsten belangrijk bijgedragen aan de toename van nieuw onderzoek en aan samenwerkingen in de neurowetenschap ten aanzien van muziek en aan de zichtbaarheid van dit onderzoek binnen bredere wetenschappelijke kringen.
Locatie: Edinburgh, Schotland, Assembly Hall & The Hub

In zijn fMRI onderzoek liet Robert Harris een groep geschoolde musici en een niet-muzikale controlegroep luisteren naar opnames van tweestemmige tonale harmonie tijdens het verwerven van fMRI-beelden. Terwijl ze luisterden werd hen gevraagd óf zich voor te stellen dat ze het stuk zelf speelden (conditie 1: motorische vergelijking) of om de uitvoering te becommentariëren (conditie 2: aandachtig luisteren). De helft van de stukken was bekend, de helft onbekend.

Voorlopige resultaten op basis van een analyse van bevindingen van twintig luisteraars, waarbij niet-partituurafhankelijke musici werden vergeleken met een muzikaal ongeschoolde controlegroep, wijzen erop dat bij de niet-partituurafhankelijke musici de premotorische pariëtale netwerken die gewoonlijk zijn betrokken bij motorische planning geactiveerd zijn, niet alleen tijdens het inbeelden van bewegingen, maar ook in mindere mate, tijdens aandachtig luisteren. Of de muziek bekend was of niet maakte geen verschil.

Cerebral activations during a motor Imagery task: Non score-dependent vs. musically unskilled controls (p<0.05(FDR) k=8)

Cerebral activations while listening to unfamiliar music: Non score-dependent vs musically unskilled controls (p<0.05 (FDR) k=8)

Deze studie bevestigt de resultaten van eerder onderzoek waaruit bleek dat er een gedeeld netwerk van hersendelen bestaat dat betrokken is bij het luisteren naar en het produceren en verbeelden van muzikale stukken. Dit netwerk omvat motororische, premotorische en SMA’s, IPL en STG (for a review, see Fadiga, Craighero & d’Ausilio 2009). Het is aangetoond dat activiteit in dit netwerk wordt bevorderd met de juiste training.

In eerder onderzoek werd dit gedeelde netwerk onderzocht in de context van buitengewoon eenvoudige melodische patronen en/of van goedgeoefende stukken. Daarnaast werd geen onderscheid gemaakt tussen subpopulaties van partituurafhankelijke en niet-partituurafhankelijke proefpersonen die optraden. In deze studie werd aangetoond dat de hersens van niet-partituurafhankelijke musici activiteit van het gedeelde netwerk vertonen zelfs als ze luisteren naar onbekende complexe stukken van polifonische of harmonische aard, of zich deze inbeelden. Het feit dat dit gedeelde netwerk ontvankelijk is voor training maakt deze resultaten relevant voor het werkveld van instrumentale educatie.