由美国加州大学伯克利分校的Ludovic Bellier领导的研究团队证明,通过记录患者在听平克·弗洛伊德(Pink Floyd)经典摇滚歌曲时的大脑活动,可以重建出可识别的音乐版本。这项研究于8月15日发表在开放获取期刊《公共科学图书馆·生物学》上,采用非线性建模技术解码大脑活动,并重建了歌曲《墙上的另一块砖,第一部分》。研究中揭示了颞叶中一个新的皮层亚区,该区域与节奏感知密切相关,未来可能被用于脑机接口的开发。
以往的研究表明,计算机建模可以用于解码和重建语音,但缺乏一个综合考虑音高、旋律、和声和节奏等元素的音乐预测模型。加州大学伯克利分校的研究小组通过对2668个电极记录的大脑活动进行非线性解码,成功建立了这样一个模型。这些电极直接放置在29名患者的大脑上,患者在听经典摇滚音乐时进行记录。347个电极的活动与音乐特别相关,主要分布在大脑的三个区域:颞上回(STG)、感觉运动皮层(SMC)和额下回(IFG)。
对歌曲元素的分析显示,STG中存在一个独特区域,专门代表节奏,尤其是摇滚音乐中的吉他节奏。为了确定哪些区域和歌曲元素最为重要,研究小组在删除不同数据后进行了重建分析,并将重建结果与真实歌曲进行了比较。解剖学分析表明,当右侧STG的电极被移除时,重建的准确性受到最大影响。在功能上,去除与声音开始或节奏相关的电极也导致重建准确性的降低,这表明这些电极在音乐感知中具有重要作用。这些发现可能对脑机接口的发展产生影响,尤其是在提高对韵律、节奏和语音旋律的感知方面。
Bellier表示:“我们从人类大脑皮层的直接录音中重建了平克·弗洛伊德的经典歌曲《墙上的另一块砖》,为音乐感知的神经基础和未来的大脑解码应用提供了重要见解。”
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