Neurobiología de la experiencia musical: la música y la mente humana
Mara Dierssen 12/03/04
Biomedia (Barcelona). La música es un fenómeno complejo, difícil de definir desde una perspectiva neurobiológica. Desde el punto de vista perceptivo se producen en ella variaciones combinadas de prácticamente todos los parámetros acústicos, dándose al tiempo lo simultáneo y lo sucesivo, acordes dentro de conjuntos de acordes y de conjuntos de timbres insertos en marcos armónicos cambiantes y dinámicos. Desde el punto de vista ejecutivo, la música requiere el desarrollo y la integración de programas motores complejos y elevados niveles de competencia en tareas visuoespaciales, secuenciales y propioceptivas en relación con tareas motrices concretas. Finalmente, existe una cualidad musical especialmente relevante para determinados sectores de músicos profesionales, como los directores o los compositores. Se trata de la memoria tonal, o memoria para configuraciones secuenciales de tonos, y de la imaginería auditiva o audiación, entendida como la representación auditiva musical en ausencia de sonido físico.
Darwin expresó su total incomprensión acerca de la función biológica de la música en el ser humano. Sin embargo, se trata de un fenómeno ciertamente transcultural, al igual que la existencia del lenguaje o de las emociones, y cuya magnitud conduce inexorablemente a la conclusión de que en nuestro cerebro existe un impulso básico que nos anima a escuchar o a producir música y, por tanto, ha de existir un sustrato neurobiológico que sustente tal función y que justifique la habilidad musical implícita del cerebro humano. Efectivamente, para ser algo carente de significación concreta, el esfuerzo empleado en crear o reproducir música es realmente ingente. Sin hablar de la inversión económica que supone y de las incontables obras que existen, transcritas o no. La habilidad musical, sin embargo, y al contrario que la ligüística, no es universal, sino que es desarrollada únicamente por algunas personas. Aún permanecen sin esclarecer las causas genéticas o ambientales que determinan la existencia o el desarrollo de tal habilidad, pero es evidente que la interpretación y la composición musical entrañan un número considerable de habilidades perceptivas sensoriovisuales, sensorioauditivas y sensoriomotoras.
Un paseo por la mente: el sustrato morfológico
Para poder abordar desde una perspectiva científica la experiencia musical, con el entramado de procesos que intervienen, tanto en la esfera cognitiva como en la emocional, hemos de iniciar un breve recorrido por los laberintos de nuestro cerebro. No es tarea fácil, ya que se trata de la estructura más compleja de todas las que conocemos, cuya construcción no se atiene a principios o a propósitos conocidos.
El cerebro contiene unos cien mil millones de neuronas (el mismo orden de magnitud que las estrellas de la vía Láctea), que Don Santiago Ramón y Cajal definió como «las misteriosas mariposas del alma, cuyo batir de alas quién sabe si esclarecerá algún día el secreto de la vida mental». La neurona, en efecto, es la unidad funcional de nuestro cerebro, si bien no está sola en la misión de construir las señales informativas de nuestro cerebro. Otras estirpes celulares participan también en la generación y modulación de la actividad cerebral, permitiendo, por ejemplo, que la información viaje a una enorme velocidad a lo largo de las vías nerviosas. La neurona se caracteriza por poseer una compleja maquinaria celular, básicamente al servicio de la comunicación con otras neuronas. Esta maquinaria está orquestada desde el núcleo a través de la activación (o expresión) y del silenciamiento de genes concretos con un ritmo temporal y sujetos a los acontecimientos que se producen en el microentorno celular. Para establecer la comunicación con otras neuronas, cada una de ellas lanza prolongaciones (axones) que, a modo de largos cables, alcanzan el cuerpo o las prolongaciones de otras neuronas, siendo el punto de contacto denominado sinapsis. Pero, ¿cuál es el lenguaje que utilizan las neuronas? Se trata de un lenguaje eléctrico y químico, de forma que si introducimos un fino electrodo dentro del cuerpo neuronal podemos detectar la presencia de actividad eléctrica en ella. Cuando esta corriente eléctrica, el impulso nervioso, que se propaga a través de las prolongaciones neuronales, alcanza las sinapsis, se liberan al medio minúsculas cantidades de unas moléculas químicas que denominamos, en base a su función neurotransmisores. Estas moléculas transmiten una información que es interpretada por la neurona diana, y así, cuando ésta recibe la molécula química, se producen en su interior toda una serie de cambios celulares, que afectan incluso a la maquinaria genética. Las neuronas se encuentran organizadas a su vez en redes neuronales que comparten mecanismos similares de procesamiento de la información, de forma que elementos concretos de procesamiento concreto pueden, de hecho, localizarse en regiones cerebrales discretas.
Cada red posee además su propia memoria funcional (memoria auditiva, memoria visual, memoria ligüística o memoria musical). Sin embargo, es igualmente cierto que una sección dada de tejido nervioso participa en muchas redes neurales, de tal forma que las conductas o los conceptos derivan de sistemas neurales parcialmente superpuestos. Estas señales se producen como consecuencia de la experiencia, de los estímulos que rodean al individuo que, de esta forma, afectarán al funcionamiento de áreas cerebrales concretas, provocando finalmente una respuesta conductual del individuo. Esta respuesta no será siempre inmediata o refleja, sino que, en la mayor parte de los casos, el cerebro comparará con experiencias previas para decidir qué respuesta conductual es la más adecuada. Así, la conducta que da lugar a consecuencias indeseables se extingue, mientras que aquella que produce consecuencias gratificantes se refuerza y repite.
Es más, esta mente consciente, aún la más racional y planificadora, opera bajo la influencia permanente de la realidad afectiva. Las emociones condicionan en alto grado el desarrollo de la motivación y ésta es el elemento impulsor más poderoso de la conducta. Es evidente el importante componente afectivo del procesamiento musical; la música es un poderoso instrumento para evocar emociones y lo hace a través de las áreas cerebrales encargadas de esta función biológica, sugiriendo la existencia de una conexión directa de las áreas sensoriales corticales activadas con estas áreas subcorticales. Sin embargo, el análisis perceptivo de la experiencia sonora depende de áreas diferentes a las activadas por el componente emocional de ésta.
Música y emoción: están tocando nuestra canción
La música es capaz de evocar emociones de forma poderosa. Ello resulta intrigante, pues la música, al contrario de otros estímulos capaces de evocar emociones, como los olores, sabores o las expresiones faciales, no posee, al menos de forma obvia, un valor intrínseco biológico o de supervivencia. Se han caracterizado algunas de las respuestas fisiológicas que se producen en respuesta a la música, pero los correlatos neurales de las respuestas emocionales a la música, su relación con la percepción musical o con otras formas de emoción no han sido definidas. Una forma de poder objetivar estas repuestas es medir las emociones negativas generadas por las disonancias o la desafinación, que parecen ser relativamente consistentes y estables, sin estar influenciadas por las preferencias musicales. Sin embargo, la respuesta a la disonancia es un fenómeno cultural, de forma que los oyentes occidentales, acostumbrados a un tipo de música generalmente tonal responden de forma más intensa a la disonancia, incluso en ausencia de un entrenamiento musical. Ello refleja, posiblemente, la internalización de las reglas tonales, y la reacción frente a la trasgresión de éstas.
Se ha comprobado que la percepción de estímulos musicales placenteros o displacenteros produce cambios en algunos de los sistemas de neurotransmisión cerebrales. Así, la audición de estímulos musicales desagradables produce un incremento en los niveles cerebrales de serotonina, una neurohormona que ha sido relacionada con fenómenos cono la depresión o la agresividad e incluso se ha podido correlacionar el grado de displacer con el incremento de sus niveles (Evers y col., 2000).
El impacto de la experiencia musical sobre la esfera emocional es especialmente importante en determinados colectivo, como el de los adolescentes, en los que tiene una función integradora, ya que les permite formar una imagen del mundo exterior y satisfacer sus necesidades emocionales.
De todo ello podemos concluir que la música ejerce un poderoso impacto sobre una estructura en la enorme plasticidad del cerebro que emerge de la interacción de fuerzas de carácter genético y ambiental. En los últimos años se ha renovado el interés por estudiar al ser humano desde una perspectiva integradora, sin olvidar el sustrato neurobiológico sobre el que se asientan los fenómenos mentales, sin caer en el organicismo radical. En el momento actual existen innumerables argumentos científicos que sustentan un modelo de organización de sistemas en el que los aspectos físicoquímicos o celulares afectan a niveles superiores de organización. Así, los cambios neuroquímicos que la música es capaz de producir en la química del cerebro tendrán consecuencias conductuales claras, incluso en la esfera cognitiva.
Pero, ¿cómo podemos trasladar la actividad de una neurona o de una red neuronal a la complejidad de la conducta humana o, en nuestro caso, a la complejidad de la experiencia musical? Lo que resulta evidente en un primer golpe de vista, en un nivel que podríamos denominar macroestructural, es que el cerebro se divide en dos mitades, aparentemente iguales, los hemisferios cerebrales. La mitad izquierda recibe información y controla los movimientos de la parte derecha de nuestro cuerpo, de forma que las dos mitades de nuestro cerebro y de nuestro cuerpo están «cruzadas». Cada uno de los hemisferios parece cumplir una función biológica diferente. Así, en lo que se refiere a las habilidades musicales, diversos estudios de neuroimagen, que permiten detectar las áreas de activación cerebral durante la realización de una tarea particular, y el estudio de las consecuencias de lesiones cerebrales en áreas concretas han permitido inferir que el hemisferio izquierdo está implicado en la regulación precisa de las acciones motoras y en el establecimiento de un orden serial de secuencias motoras repetitivas. Desde el punto de vista perceptual, el hemisferio izquierdo participa en el análisis temporal de secuencias auditivas no verbales y desde hace tiempo es bien conocida su implicación fundamental en el procesamiento, comprensión y producción del lenguaje. Por el contrario, el hemisferio derecho controla la prosodia del lenguaje y la entonación en el canto. Así, las lesiones en el hemisferio derecho no alteran el lenguaje, pero dan lugar a la producción de un habla monótona, sin inflexiones. Contrariamente, las lesiones en áreas del hemisferio izquierdo hacen que el paciente no pueda hablar, pero, sin embargo, se mantiene la capacidad de cantar canciones con letra. En concreto, en la experiencia musical esta lateralización es muy evidente, y se dan procesos que implican primariamente a uno u otro hemisferio. El análisis de pacientes con lesión selectiva en uno u otro hemisferio cerebral ha permitido determinar la existencia de un procesamiento secuencial de la información musical, de tal forma que el hemisferio derecho realiza un reconocimiento inicial del contorno melódico y la métrica y, posteriormente, el hemisferios izquierdo realiza un análisis detallado de las características tonales y la identificación del intervalo y el ritmo. Ello permite sugerir la existencia de un sustrato neural fragmentado y específico para las dimensiones melódica y temporal, a cuya formación y desarrollo contribuirán la musicalidad y la conducta musical del individuo (Schuppert y col., 2000). El estudio neurológico de diversos casos de amusia (pérdida de la capacidad musical tras producirse una lesión cerebral) han permitido proponer que las tareas ligüísticas y musicales e incluso el procesamiento de la información de carácter melódico y rítmico dependen de estructuras cerebrales independientes. Esta disociación funcional tiene a su vez un correlato neurológico, de forma que podría hablarse de una organización en módulos funcionales. De hecho, la amusia puede producirse por la lesión de áreas discretas de muy pequeño tamaño, que con frecuencia se sitúan en un solo hemisferio cerebral. El análisis de estos casos de lesión concreta ha permitido concluir que el lóbulo temporal superior, una región específica de la corteza cerebral, juega un papel crucial en el procesamiento melódico.
La complejidad del procesamiento cerebral que lleva a cabo un músico implica una fenomenología biológica aún por esclarecer. Más aún cuando se ha podido comprobar que las áreas cerebrales activadas durante la audición musical son sustancialmente diferentes en personas con entrenamiento musical y en aquellas que no lo poseen. De entrada, se ha descrito una diferencia general entre personas «musicales» y «no musicales», sugiriendo que tal habilidad no se encuentra universalmente y, por tanto, asumiendo de forma implícita que existe un innatismo musical. Esto, en algunos casos, ha supuesto una cierta discriminación de aquellas personas que carecen de la habilidad musical innata. Un estudio británico sugería que más de tres cuartas partes de los educadores en música consideran que un niño no llegará a ser buen músico a menos que posea ese talento innato. De hecho, no existen por el momento evidencias científicas que apoyen la existencia de una base genética clara para la habilidad musical. El Estudio de gemelos de Minnesota establece un nivel de correlación para la habilidad musical mucho más bajo en aquellos gemelos criados separados que en los que han vivido en la misma familia, sugiriendo que la experiencia familiar contribuye sustancialmente al desarrollo de la habilidad musical. De igual manera, un estudio realizado con gemelos (Coon y Carey, 1989) concluyó que la habilidad musical en los adultos jóvenes está más influenciada por los aspectos educacionales que por los aspectos genéticos. Así pues, la propia plasticidad cerebral conlleva que no caigamos en la tentación de rechazar a aquellas personas que no poseen esta habilidad innata para el ejercicio de la música.
La habilidad musical
Lo que podríamos denominar «habilidad musical» no es en realidad un concepto unitario. Se trata, en realidad, de un conjunto de habilidades y aptitudes musicales concretas que incluyen elementos perceptivos, ejecutivos y de memoria, tanto sensoriomotora como de memoria tonal, o imaginería auditiva. Dentro de las aptitudes concretas podríamos mencionar las relativas al tono, timbre, ritmo, intensidad o armonía, tanto en sus aspectos perceptivos como ejecutivos. Tales aptitudes concretas pueden ser específicas o aparecer de forma conjunta en un mismo individuo.
Elementos perceptivos
La audición es la función básica y fundamental de la conducta musical. El sonido es un fenómeno puramente mecánico producido por vibraciones físicas. Sin embargo, posee unos parámetros fundamentales: tono, timbre e intensidad, cuya discriminación requiere una complejísima organización neuroanatómica. Las ondas sonoras son recogidas por un conducto en cuyo extremo se halla una pequeña membrana interna, el tímpano. Las vibraciones del aire hacen que el tímpano vibre. Esta vibración del tímpano en respuesta a cambios de presión es solamente el inicio de una larga cadena de acontecimientos que, en última instancia, dan lugar a la percepción del sonido. La vibración del tímpano se transmite, aún en un proceso puramente mecánico, a través de tres pequeños huesecillos del oído medio hasta otra membrana, la ventana oval, una abertura ósea situada en la pared de la cóclea. Esto provoca la vibración de la membrana basilar, que traduce el estímulo mecánico en impulsos eléctricos. Estos impulsos eléctricos viajan a través de diversos haces de vías nerviosas (conjuntos de axones) hasta la corteza auditiva, donde es interpretado. Sin embargo, la discriminación auditiva permite diferenciar elementos concretos del estímulo sonoro organizado. Los tonos, por ejemplo, se reconocen porque estimulan regiones anatómicas diferentes en el oído interno y esta organización se mantiene a lo largo del recorrido del nervio auditivo que, a su vez, sinapta con áreas específicas de la corteza auditiva, en lo que denominamos una organización tonotópica. Actualmente, se admite que existe una corteza auditiva de procesamiento «grosero» del estímulo auditivo, cuya misión es categorizar el estímulo sonoro y otra más especializada, responsable de la integración de la sensación auditiva con conceptos e ideas almacenadas en la memoria, permitiendo, por comparación con experiencias previas, la interpretación de esta sensación en el marco de cánones estéticos, culturales o personales.
Esta percepción categórica auditiva nos permite reconocer múltiples variaciones de una misma señal, agrupándolas en unidades mayores. Esta habilidad es lo que nos permite reconocer las sílabas o las notas musicales. Así, la modalidad sensorial auditiva incluye dos procesos cognitivos cualitativamente diferentes: lingüísticos y musicales. Existe, de hecho, una relación estrecha entre música y lenguaje en el nivel perceptual, de forma que ambos sistemas pueden ser considerados como sistemas formales elaborados, capaces de transmitir una información concreta, pero también unos valores culturales, sociales, emocionales e intelectuales.
El estudio de diversos casos de lesión cerebral ha demostrado que el hemisferio derecho produce una discapacidad específica para el reconocimiento de la información musical. Por el contrario, lesiones en el hemisferio izquierdo producen alteraciones en tareas de memoria musical (Ayotte y col., 2000). Por otra parte, en diferentes estudios en los que se han empleado técnicas de imaginería cerebral, se ha podido demostrar que los músicos establecen una percepción categórica para los tonos similar a la que se establece para las consonantes en el lenguaje. Para ello, la información musical se lateraliza de forma diferente en los profesionales de la música que en aquellas personas cuya relación con la experiencia musical es meramente recreativa, de forma que la información musical es interpretada en los primeros por el hemisferio izquierdo, estableciendo un nivel profundo de análisis, mientras que en los segundos la información se dirige hacia el hemisferio derecho, en el que únicamente se capta el contorno melódico, sin penetrar en un nivel analítico profundo. Así, podemos concluir que el sonido musical organizado se articula en diversos parámetros, cuya discriminación y análisis son realizados por el sistema auditivo. La integración y reelaboración de esta información depende de la habilidad tonal innata y de la experiencia previa de cada individuo.
En lo que se refiere al procesamiento cognitivo de la experiencia musical, existen pocos trabajos que aborden esta cuestión de forma sistemática. Uno de ellos evalúa las variaciones en la actividad eléctrica cerebral ante el estímulo musical. En concreto, investiga la influencia de un precontexto musical sobre el procesamiento de la información en músicos y en personas no dedicadas profesionalmente a esta actividad. En el estudio se introdujeron en secuencias de acordes elementos sonoros no esperados. Estos sonidos provocaban una activación básicamente en el hemisferio derecho, que se correlacionaba directamente con la experiencia musical o el contexto armónico previo (Koelsch y col., 2000).
Existen, dentro del sistema cerebral de percepción auditiva, otros elementos interesantes que constituyen lo que denominamos «habilidades tonales» específicas. Así, somos capaces, por ejemplo, de establecer una audición selectiva. Es decir, podemos ignorar determinados estímulos sonoros y esto se consigue, desde el punto de vista biológico, impidiendo la transmisión del impulso nervioso a través de los haces de axones. Una de las habilidades tonales más apreciadas es lo que se denomina tono u oído absoluto. Se trata de la capacidad de producir a voluntad una frecuencia concreta, sin un sonido de referencia. Esta habilidad, que en algunos ámbitos culturales ha sido considerada como indispensable para poder realizar estudios musicales, se traduciría, a nivel biológico, en una representación cerebral estable del tono. Se ha discutido largamente acerca del innatismo de esta cualidad, sin embargo, no se ha podido establecer con claridad si aparece de forma congénita o es algo adquirido a través de la experiencia auditiva temprana. Actualmente sabemos que los músicos que lo poseen presentan una asimetría en una de las regiones cerebrales más relacionadas con el lenguaje, el planum temporale. Muchos aspectos del procesamiento melódico dependen de la integridad de las cortezas temporal superior y frontal y, más específicamente, las regiones de corteza auditiva situadas en el giro temporal superior derecho se encuentran implicadas en el análisis del tono y el timbre. De igual forma, la memoria de trabajo para los tonos musicales depende de la interacción entre las cortezas temporal y frontal. Al contrario que el oído absoluto, la habilidad armónica y el sentido del centro tonal, van aumentando con la edad y son fenómenos básicamente culturales, de forma que las preferencias por la consonancia o la disonancia no son en absoluto transculturales.
Otro elemento que condiciona de forma muy importante el tipo de habilidad musical es la memoria tonal, o memoria para configuraciones secuenciales de tonos. Esta memoria va aumentando con la edad, pero no con el grado de experiencia musical, si bien esta habilidad se pierde más fácilmente en individuos con una experiencia musical limitada. Más aún, niveles elevados de experiencia musical en personas de edad avanzada atenúan el efecto negativo de la edad sobre la memoria y la velocidad de percepción (Meinz, 2000). Relacionada con esta cualidad está la imaginería auditiva, entendida como la representación auditiva musical en ausencia de sonido físico. Ambas son muy apreciadas entre determinados sectores de músicos profesionales, como los directores o los compositores.
Elementos ejecutivos
La música requiere el desarrollo y la integración de programas motores complejos y elevados niveles de competencia en tareas visuoespaciales, secuenciales y propioceptivas en relación con tareas motrices concretas, que se refieren, de forma más específica, a aspectos de motricidad fina. Es necesario, asimismo, para poder ejecutar una pieza instrumental, desarrollar una exquisita coordinación bimanual de actividades bien similares o bien divergentes. Sin embargo, estas tareas puramente motoras deben estar sustentadas por un fino ajuste audiomotor y por una memoria específica para tareas motoras complejas. Los elementos neurológicos que sustentan tales funciones son la corteza sensorial y motora, básicamente a nivel del hemisferio izquierdo, donde se realiza el análisis temporal y la regulación precisa de las secuencias motoras, y el cerebelo, que ajusta los movimientos de forma precisa otorgándoles las cualidades de velocidad, fuerza y localización requeridas. Es importante subrayar aquí que el desarrollo más lento y tardío de los sistemas cerebrales motores hacen que las limitaciones madurativas sean más importantes en los aspectos sensoriomotores. El aprendizaje de secuencias motoras exige no solamente un desarrollo mecanicista, sino un complejo ajuste audiomotor que relacione de forma muy fina la audición con la respuesta motora. En este aprendizaje, el elemento reforzador más importante es la combinación del tacto y la propiocepción.
De hecho, se ha podido comprobar que la experiencia musical temprana influye sobre la organización estructural del cerebro de forma que la edad de inicio de la enseñanza musical afecta al grado de crecimiento de la corteza sensorial. Sin embargo, este efecto no solamente tiene consecuencias sobre las habilidades perceptivas, sino que afecta al desarrollo de las funciones cognitivas. Así, se ha relacionado la dedicación a la música con el desarrollo de determinados tipos de memoria o con la ejecución de determinadas tareas cognitivas. En este sentido la ejecución de tareas sensoriomotoras finas se puede adaptar a la velocidad de la música, de forma que secuencias tonales rápidas la aceleran, pero sin embargo, no se modifica en función de un metrónomo (Nittono y col., 2000). Asimismo, la realización de una prueba de matemáticas se ve incrementada por la audición de música de Bach o de Mozart (Bridgett y Cuevas, 2000).
De todo lo expuesto se concluye que la audición e interpretación musical desarrollan aptitudes motoras, perceptivas y cognoscitivas y activan procesos afectivos y de socialización, hasta el punto de que se ha considerado la actividad musical como un sistema de introducción en el marco cultural. Pensemos que una de las características más sobresalientes del cerebro humano es precisamente su capacidad para modificar su propia estructura y función en respuesta a la experiencia a la que se le somete. Esta capacidad plástica es común a todo el cerebro, pero presenta una clara especialización regional, con una precisa topografía sensorial, motora y asociativa, de tal forma que la estimulación de una áreas influye no solamente en el desarrollo de esa área concreta, sino sobre el desarrollo general del cerebro.
Mara Dierssen Sotos es organizadora y coordinadora de la «Semana Mundial del Cerebro de Barcelona», el mayor evento mundial para la promoción de las neurociencias. Es investigadora del Centro de Regulación Genómica (CRG) y presidenta del IBANGS (International Behavioral and Neural Genetics Society).
Más información en Biomedia:
Dossier: Neurología
Seis preguntas sobre el cerebro, objeto y sujeto de las neurociencias. Entrevista a Mara Dierssen, investigadora del CRG. Raimundo Roberts (24/10/03)
Premio Ramón Trias Fargas para Mara Dierssen, del Centro de Regulación Genómica (13/06/03)
Más información en la red:
Laboratorio de Análisis neuroconductual. Programa de Genes y Enfermedad, CRG: http://www.crg.es/proyectos.asp?WebIdioma=Castella&ingid=30
Bibliografía
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[Este artículo fue realizado para Eufonía, en el 2001]
