Si può ascoltare una canzone dei Pink Floyd ricostruita dalle onde cerebrali degli ascoltatori

Lo studio delle registrazioni neurali rivela una regione cerebrale coinvolta nell’elaborazione del ritmo musicale

Gli accordi di chitarra risuonano in modo strano, come se provenissero dal fondo di un pozzo. Anche la voce del cantante è confusa e il suo testo è a malapena comprensibile. Tuttavia, se si sa cosa sta per succedere, la canzone è riconoscibile: “Tutto sommato, era solo un mattone nel muro”. Si tratta di un frammento di “Another Brick in the Wall (Part 1)” dall’album “The Wall”, che nel 1979 fu un successo della rock band britannica Pink Floyd. Il brano è stato ricreato a partire da registrazioni cerebrali di persone che lo hanno ascoltato. Il brano ricostruito fornisce nuove informazioni sull’elaborazione della musica nel cervello.

La ricostruzione è un “tour de force tecnico” che fornisce nuove informazioni su come il cervello comprende la musica, afferma Robert Zatorre, neuroscienziato della McGill University che non ha partecipato allo studio.

Come la canzone, anche le registrazioni del cervello sono vecchie. Più di 10 anni fa, i neuroscienziati dell’Albany Medical Center hanno registrato l’attività degli elettrodi inseriti nel cervello di persone affette da epilessia. I medici hanno inserito 2668 elettrodi nel cervello di ciascuno dei 29 pazienti per registrare l’attività cerebrale durante un attacco. Tuttavia, la procedura ha anche fornito ai ricercatori una rara opportunità di studiare come il cervello risponde alla musica. Per la stragrande maggioranza delle persone, le strutture responsabili della comprensione del linguaggio parlato risiedono nell’emisfero sinistro del cervello. Ma diversi studi hanno suggerito che la percezione della musica si basa su una rete di regioni cerebrali molto più ampia e complessa, che potrebbe includere entrambi gli emisferi.

Perché i ricercatori di Albany che hanno raccolto i dati hanno scelto di far ascoltare ai partecipanti questa particolare canzone? “Semplicemente amavano i Pink Floyd”, dice Ludovic Bellier, neuroscienziato e ricercatore computazionale presso l’Università della California (UC) di Berkeley, che ha condotto il nuovo studio sfruttando queste registrazioni cerebrali. I pazienti hanno ascoltato diverse canzoni, spiega Bellier, tra cui il più famoso successo della band, “Another Brick in the Wall (Part 2)”. Ma le registrazioni cerebrali più dettagliate sono state effettuate da coloro che hanno ascoltato il brano meno noto.

Il team di Bellier ha utilizzato queste registrazioni per addestrare un modello computazionale in grado di riconoscere quali schemi di attività cerebrale corrispondono a quali caratteristiche musicali. “Se sei un pianista molto esperto e guardi qualcuno che suona i tasti del pianoforte, puoi facilmente ricostruire quello che sta suonando”, dice il coautore dello studio Robert Knight, psicologo e neuroscienziato alla UC Berkeley. Il team sperava che il suo modello fosse in grado di ricostruire una versione riconoscibile della canzone originale. Alcuni elettrodi funzionavano in qualche modo come singoli tasti del pianoforte che rappresentavano singole note, spiega Knight, ma l’algoritmo doveva anche interpretare elementi acustici più complessi, tra cui il volume e il ritmo.

In particolare, i ricercatori hanno addestrato l’algoritmo su circa il 90% della canzone. Poi hanno dimostrato che, con questo addestramento, era in grado di riprodurre il resto del brano, un frammento di 15 secondi dalla parte centrale che è stato trattenuto appositamente per testare il modello.

Ma il team di Bellier non era interessato solo alla “lettura della mente”, dice Sylvain Baillet, neuroscienziato della McGill non coinvolto nel lavoro. I ricercatori hanno anche cercato di identificare le aree cerebrali responsabili della percezione di diverse caratteristiche musicali. Per farlo, hanno alimentato il modello con registrazioni neurali in cui i dati di alcuni elettrodi erano stati rimossi e hanno osservato l’effetto sulla canzone ricreata. Questo approccio ha rivelato una nuova regione cerebrale identificata che è coinvolta nella percezione del ritmo musicale, come il tintinnio della chitarra in “Another Brick in the Wall (Part 1)”, riferiscono oggi i ricercatori in PLOS Biology. Il lavoro conferma inoltre che la percezione della musica, a differenza della normale elaborazione del parlato, coinvolge entrambe le metà del cervello.

Bellier spera che questa ricerca possa un giorno essere utilizzata per aiutare i pazienti che faticano a parlare a causa di ictus, lesioni o malattie degenerative come la sclerosi laterale amiotrofica. Grazie ai progressi della tecnologia di assistenza, molti di questi pazienti sono in grado di comunicare utilizzando interfacce cervello-macchina, il che è “un progresso fantastico”, dice Bellier. Ma queste tecnologie non riescono a riprodurre adeguatamente la natura musicale del parlato, per cui le voci dei pazienti suonano stridenti e robotiche. Le interfacce cervello-macchina che si basano sull’intelligenza artificiale potrebbero tenere conto di questi elementi musicali, permettendo ai pazienti di comunicare in modo più naturale, ipotizza Bellier.

Per ora, una tecnologia come quella utilizzata nel nuovo studio richiede un intervento chirurgico invasivo, perché registrazioni così dettagliate devono provenire dalla superficie del cervello. Ma con il miglioramento delle tecniche, un giorno potrebbe essere possibile effettuare tali registrazioni senza dover aprire il cranio, magari usando elettrodi attaccati al cuoio capelluto.

Un’altra limitazione dello studio: non si è tenuto conto del fatto che ai pazienti che ascoltavano i Pink Floyd piacesse la canzone o l’avessero già ascoltata in precedenza. Questi fattori avrebbero potuto influenzare la loro attività cerebrale e quindi le prestazioni del modello di decodifica. “La familiarità forgia la nostra percezione del mondo”, osserva Baillet. “L’apprezzamento della musica è un’esperienza molto soggettiva”.