El cerebro al ritmo de la música

Alexandre Celma Miralles fue uno de los jóvenes investigadores que participaron en la competición de divulgación científica Rin’4, organizada por la Universidad Pompeu Fabra (UPF). En este artículo nos explica la investigación llevada a cabo en su tesis doctoral, la cual acaba de depositar.

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Imagina que salimos de fiesta a un concierto de barrio, y en el momento más álgido la cantante nos anima a aplaudir siguiendo el ritmo de la música. Inmediatamente todo el mundo empieza a aplaudir llevando la pulsación, y a moverse al compás de la canción. Esta sincronización entre los movimientos de los individuos y la música no es tan trivial como parece, ya que la música va más allá del sonido: es un conglomerado de estímulos multimodales.

El cerebro ha de lidiar con información auditiva, visual, vestibular y propioceptiva para poder sincronizar los movimientos del cuerpo con los patrones rítmicos que percibe a través de cada sentido. La información que recibe el cerebro se transforma en oscilaciones neuronales, es decir, en cambios en la actividad eléctrica de las neuronas que pueden corresponderse, por ejemplo, con los ritmos de los estímulos auditivos o visuales que se procesan.

Cuando escuchamos música, la información auditiva, visual, vestibular y propioceptiva que recibe el cerebro se transforma en oscilaciones neuronales, es decir, cambios en la actividad eléctrica de las neuronas.

Poniendo electrodos sobre la cabeza de participantes, podemos registrar los «ecos» de estas oscilaciones en forma de electroencefalogramas (EEG), y descubrir si las oscilaciones neuronales se sincronizan con la pulsación y el compás de la música. Esta tarea la realizamos desde el grupo de Lenguaje y Cognición Comparada del Centro de Cerebro y Cognición, dirigido por el investigador Juan M. Toro. Nuestro objetivo es entender mejor las bases biológicas del ritmo de la música, tanto las estructuras neuronales que permiten procesarlo como la evolución de estas habilidades en otras especies.

Vista

En un primer estudio (1) hemos abordado la percepción de la pulsación y el compás (i.e. cómo se agrupan las pulsaciones) a nivel visual. Tanto en la música en grupo, como en la dirección y la danza, los estímulos visuales son importantísimos para sincronizarse. Para estudiar la proyección del compás sobre una pulsación visual, registramos encefalogramas de músicos mirando un círculo intermitente. Seguidamente, les pedimos que imaginasen una estructura ternaria (la del vals) para agrupar los círculos intermitentes en ciclos de tres. Solo con la imaginación, la actividad neuronal de los músicos se sincronizó con la frecuencia del compás ternario, hecho que nos sugiere que el compás no se restringe a la modalidad auditiva. Así pues, el cerebro parece capaz de aplicar mecanismos similares en diferentes sentidos. La danza y la música podrían ser manifestaciones artísticas que divergen en organizar sonidos y gestos a nivel temporal.

Oído

En un segundo estudio (2) abordamos la percepción del compás dentro del ámbito espacial del sonido. Si en el auditorio escuchamos una orquesta sinfónica, encontramos a la derecha instrumentos graves como el contrabajo o la tuba tocando notas más lentas, y a la izquierda instrumentos más agudos, como el violín o la flauta, tocando notas más rápidas. La disposición de los ritmos rápidos y lentos en el espacio podría estar ligada con la integración de la pulsación y el compás. Para estudiarlo, registramos los encefalogramas de músicos y no-músicos que escuchaban un mismo sonido alternando de lado a lado siguiendo un patrón ternario: derecha-izquierda-izquierda, derecha-izquierda-izquierda… Esta alternancia en el espacio provocó que las neuronas se sincronizasen con la frecuencia del compás ternario. La sincronización de las neuronas de los participantes que habían estudiado música era más precisa en cuanto al compás y la pulsación en comparación con los que nunca habían recibido formación musical, incluso cuando atendían una película muda para distraerlos. Este descubrimiento evidencia que, aunque tradicionalmente se ha asociado más con la visión, el espacio también juega un papel relevante en el oído y la percepción rítmica.

Evolución

Hasta ahora hemos visto que el ritmo de la música va más allá de los límites «sonoros» que tradicionalmente se le han establecido. No obstante, una pieza clave de nuestra investigación es entender cómo han evolucionado estos mecanismos cognitivos en diferentes especies (3). Por lo que se refiere al ritmo de la música, se ha observado que animales como la cacatúa Snowball o el león marino californiano Ronan son capaces de sincronizarse con la pulsación de canciones. También hay pájaros cantores que pueden distinguir la pulsación en ritmos regulares, y primates no-humanos que pueden seguirla medianamente con el dedo. Nosotros hemos querido estudiar la percepción rítmica de un mamífero lejano a los humanos: las ratas de laboratorio.

Animales como la cacatúa Snowballo el león marino californiano Ronan, así como pájaros cantores, pueden distinguir la pulsación de canciones… ¿Pueden también las ratas?

En un primer estudio (4), las ratas fueron entrenadas con refuerzo positivo para que distinguiesen ritmos regulares de ritmos irregulares. Cuando se les presentaron ritmos a nuevas velocidades, estos roedores fueron capaces de detectar la regularidad temporal. En un segundo estudio (todavía en revisión) las ratas fueron familiarizadas con un fragmento de la canción «Cumpleaños feliz». Cuando se les presentó una versión que mezclaba los ritmos (la duración de cada nota) pero mantenía el orden de las notas, las ratas reaccionaron diferente. En cambio, no lo hicieron cuando se les presentó una melodía que mantenía el ritmo de la canción usando solo una única nota. Esto significa que basaron su discriminación en la organización de los ritmos de la canción. Estos estudios apuntan que las ratas son sensibles a la regularidad y a la estructura rítmica de los sonidos, y que estos aspectos universales de la música van más allá de la especie humana. Así pues, cada vez que vamos a un concierto de fiesta mayor, sería interesante imaginarse que quizás no somos los únicos animales que estamos disfrutando de los ritmos de la música.