La cirugía cerebral de un músico despierto revela la complejidad del procesamiento de la música y el lenguaje

Los científicos han descubierto que distintas regiones del cerebro están involucradas en el procesamiento de la música y el lenguaje, con regiones específicas trabajando en la complejidad de las melodías y las oraciones. La investigación se realizó durante una craneotomía despierto en un músico, con su función musical y de lenguaje completamente preservada después de la cirugía.

Distintas, aunque contiguas, regiones del cerebro se activan cuando se procesa la música y el lenguaje, con subregiones específicas que operan en melodías simples versus complejas, y para oraciones simples versus complejas, según una investigación del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston.

El estudio, que inicialmente fue dirigido por los coautores Meredith McCarty, candidata a doctorado en el Departamento de Neurocirugía Vivian L. Smith en la Escuela de Medicina McGovern en UT Health Houston, y Elliott Murphy, PhD, investigador postdoctoral en el departamento, fue publicado recientemente en iCiencia. Nitin Tandon, MD, profesor y presidente Temporalmente del Departamento de la Facultad de Medicina, fue el autor principal.

El equipo de investigación aprovechó la oportunidad que se le presentó al realizar una craneotomía despierto a un joven músico con tumores en áreas del cerebro asociadas con el lenguaje y la música. El paciente escuchó música y tocó un piano en miniatura para mapear sus habilidades musicales, escuchó y repitió oraciones y escuchó descripciones de cosas que luego nombró para designar su idioma. Las secuencias musicales eran melódicas o no melódicas y variaban en complejidad, mientras que las grabaciones de audio de oraciones diferían en complejidad sintáctica.

Los investigadores de UTHealth Houston observaron que un paciente con un tumor cerebral, que también es músico, se sometió a una craneotomía despierto mientras tocaba un piano jukebox. Fuente de la imagen: Elliot Murphy, PhD

Las grabaciones cerebrales directas con electrodos colocados en la superficie del cerebro determinaron la ubicación y las características de la actividad cerebral durante la música y el lenguaje. Se pasaron pequeñas corrientes al cerebro para identificar áreas sensibles al lenguaje, la percepción y la producción musical.

“Esto no solo nos ha permitido obtener nuevos conocimientos sobre la neurobiología de la música en el cerebro, sino que también nos ha permitido proteger estas funciones mientras realizamos una resección tumoral máxima y segura”, dijo Tandon, distinguida representante de Nancy, Clive y Pierce Runnels. Smith de Neurociencia en el Centro Vivian L. Smith de Investigación Neurológica, Profesor Distinguido de Trastornos Neurológicos y Neurocirugía de BCMS en McGovern Medical College, y miembro del Instituto de Neurotecnologías Restauradoras de Texas (TIRN) en UTHealth Houston.

dijo McCarty, quien también es asistente de investigación de posgrado en el Centro de Cáncer MD Anderson de la Universidad de Texas, la Facultad de Posgrado en Ciencias Biomédicas de UTHealth Houston y miembro de TIRN. «Una vez que observamos de cerca cómo las partes pequeñas se ensamblan en estructuras más grandes, se pueden descubrir algunas diferencias neuronales sorprendentes».

El lenguaje y la música implican la combinación fructífera de unidades básicas en estructuras. Sin embargo, los investigadores querían estudiar si las regiones del cerebro sensibles a la estructura lingüística y musical estaban co-localizadas o ubicadas en el mismo espacio físico.

«La alta resolución sin igual de los electrodos intracraneales nos permite hacer el tipo de preguntas sobre el procesamiento de la música y el lenguaje para las que los científicos cognitivos han esperado durante mucho tiempo respuestas, pero que no han podido abordar con los métodos tradicionales de neuroimagen», dijo Murphy, miembro de TIRN. “Este trabajo también destaca la generosidad de los pacientes que trabajan de cerca con los investigadores durante su estadía en el hospital”.

En general, encontraron actividad conjunta del lóbulo temporal para la música y el lenguaje, pero al examinar las características de la complejidad melódica y la complejidad sintáctica, descubrieron diferentes ubicaciones del lóbulo temporal para manipular. Por lo tanto, la activación de la música y el lenguaje se comparte en un nivel básico, pero cuando los investigadores estudiaron comparando melodías básicas versus complejas, o oraciones simples versus oraciones complejas, diferentes regiones muestran distintas sensibilidades.

Específicamente, el mapeo de la estimulación cortical en la circunvolución temporal superior posterior (pSTG) interrumpió la percepción y producción de la música, junto con la producción del habla. La circunvolución temporal posterior media y posterior (pMTG) se activa para el lenguaje y la música. Mientras que la actividad de pMTG fue modulada por la complejidad musical, la actividad de pSTG fue modulada por la complejidad sintáctica.

Tandon realizó la resección del tumor del lóbulo mesotemporal del paciente en el Centro Médico Memorial Hermann Texas. En un seguimiento de cuatro meses, se confirmó que el paciente tenía la función musical y del lenguaje completamente preservada, sin evidencia de deterioro.

Referencia: «La localización cortical intraoperatoria de la música y el lenguaje revela características de complejidad estructural en la corteza temporal posterior» por Meredith J. 28 junio 2023 iCiencia.
DOI: 10.1016/j.isci.2023.107223

El estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NS098981), parte del[{» attribute=»»>المعاهد الوطنية للصحة.

شمل المؤلفون المشاركون في الدراسة Xavier Scherschligt ؛ أوسكار وولنو ، دكتوراه ؛ كال مورس وكاثرين سنايدر ، وجميعهم من قسم جراحة الأعصاب فيفيان إل سميث في كلية ماكغفرن الطبية و TIRN. تاندون هو أيضًا عضو هيئة تدريس في كلية إم دي أندرسون يوث هيلث هيوستن للدراسات العليا ، وسنايدر طالب في المدرسة. ساهم أيضًا برادفورد ماهون ، مع قسم علم النفس ومعهد علم الأعصاب في جامعة كارنيجي ميلون في بيتسبرغ.