Mapeo fMRI de la actividad cerebral asociada con la producción vocal de los intervalos consonante y disonante

El objetivo general de esta metodología es monitorizar las activaciones neuronales asociadas a la producción vocal de intervalos consonánticos y disonantes, mediante el uso de imágenes de resonancia magnética funcional. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurociencia cognitiva auditiva, como por ejemplo, ¿cómo difiere la integración de la retroalimentación externa de los sistemas auditivo y sensoriomotor al cantar intervalos consonánticos y disonantes? La principal ventaja de esta técnica es que está diseñada para rastrear la actividad tanto del sistema motor como del auditivo, al mismo tiempo que se obtiene una medida de la precisión vocal durante el canto.

Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque es difícil grabar algunos tonos fielmente desde el interior del escáner, ya que la totalidad del escáner es extremadamente ruidosa. Lucero Pacheco, una estudiante de posgrado de mi laboratorio, demostrará el procedimiento. Para comenzar a producir tonos puros que abarquen dos octavas desde G cuatro hasta G seis, abra una nueva carpeta de proyecto en el software de edición de sonido.

Luego, en el menú generar, seleccione tono. En la ventana que aparece, seleccione una forma de onda sinusoidal, una amplitud de 0,8 y una duración de un segundo. Introduzca el valor de la frecuencia que corresponde a la nota deseada y haga clic en el botón Aceptar.

En el menú de archivos, seleccione exportar. En la ventana que se abre, ingrese el nombre deseado para el archivo de audio y elija wav como el tipo de archivo deseado. Haga clic en Guardar.

A continuación, genere todas las combinaciones posibles de notas correspondientes a dos intervalos de consonantes y dos disonantes en el rango entre G cuatro y G seis. Para hacer esto, para cada intervalo, abra un nuevo proyecto en el software de edición de sonido y elija importar audio en el menú de archivos para importar los dos archivos wav que se van a concatenar. Coloque el cursor en cualquier punto sobre el segundo tono y haga clic para seleccionar.

Haga clic en seleccionar todo en el menú de edición. En el mismo menú, haga clic en copiar. A continuación, coloque el cursor en cualquier punto sobre el primer tono y haga clic.

En el menú de edición, haga clic en mover el cursor al final de la pista y luego haga clic en pegar en el mismo menú. Finalmente, en el menú de archivos, seleccione exportar. En la ventana que se abre, ingrese el nombre deseado para el archivo de audio y elija wav como el tipo de archivo deseado.

Haga clic en Guardar. Comience haciendo que el participante se siente frente a una computadora portátil y use los auriculares provistos. Asegúrese de que el nivel de sonido sea cómodo para el participante.

Utilice el software de investigación del comportamiento para abrir dos tareas creadas previamente con e-run. En la ventana que aparece, introduzca el número de sesión y asunto y haga clic en aceptar. Luego, para las dos tareas alternativas de elección de fuerza, pida a los participantes que identifiquen si los intervalos que escuchan son consonantes o disonantes presionando c en el teclado de la computadora para consonante y d para disonante.

A continuación, en las cuatro tareas alternativas de elección de fuerza, haga que los participantes identifiquen los intervalos por sí mismos presionando los números cuatro, cinco, siete y ocho en el teclado de la computadora, para identificar los intervalos de una cuarta aumentada. Quinto perfecto. Séptima mayor.

Y octava respectivamente. Finalmente, al final de cada tarea presione OK para guardar automáticamente los resultados de cada participante. Comience conectando un auricular no magnético compatible con RM a una computadora portátil y asegúrese de que el nivel de sonido sea cómodo para el participante.

Luego, conecte un pequeño micrófono de condensador a una interfaz de audio que a su vez está conectada a la computadora portátil mediante un cable triplete trenzado blindado. Para comprobar la respuesta de frecuencia del micrófono, inicie un nuevo proyecto en el software de edición de sonido y seleccione el micrófono de condensador como dispositivo de entrada. A continuación, genere un tono de prueba de 440 hercios con una duración de 10 segundos.

Una vez generado el tono, utilice el software de reproducción de sonido para pulsar el botón de reproducción y enviar el tono de prueba a través de los auriculares a dos ubicaciones. En el interior, en la parte superior del reposacabezas y fuera del escáner en la sala de control, con el micrófono colocado entre los lados de los auriculares en cada caso. A continuación, presione grabar en el software de edición de sonido para grabar aproximadamente un segundo del tono de prueba en cada ubicación.

A continuación, seleccione el espectro de trazado en el menú de análisis para cada caso y compare la respuesta del micrófono al tono de prueba, tanto dentro como fuera del escáner comprobando que la frecuencia fundamental de la señal recibida en cada ubicación es de 440 hercios. Finalmente, pegue el micrófono de condensador al cuello del participante, justo debajo de la laringe, y pídale que use los auriculares. Luego, coloque al participante en el escáner de resonancia magnética.

Comience abriendo el paquete de software MRUI de la interfaz de usuario de resonancia magnética. Dentro del software MRUI, seleccione la opción paciente en el menú en pantalla. Ingrese el nombre, la edad y el peso del participante.

A continuación, haga clic en el botón de examen. Primero, elija cabeza y luego cerebro de las opciones disponibles. A continuación, seleccione 3D y luego T1 isométrico con los siguientes valores para los parámetros relevantes: el tiempo de repetición es igual a 10,2 milisegundos, el tiempo de eco es igual a 4,2 milisegundos, el ángulo de volteo es igual a 90 grados y el tamaño del vóxel es igual a uno por uno por un milímetro al cubo.

Luego, haga clic en programa y comience la adquisición del escaneo funcional de la cabeza completa ponderada en estrella T2 con los valores de los parámetros relevantes de la siguiente manera: TE equivale a 40 milisegundos, TR equivale a tres segundos, campo de visión equivale a 256 milímetros cuadrados, ángulo de giro es igual a 90 grados, dimensiones de la matriz es igual a 64 por 64, retraso en TR es igual a siete segundos. Tenga en cuenta que en este caso TR es el tiempo total durante el cual se lleva a cabo la adquisición. Utilice la opción ficticia para adquirir cinco volúmenes introduciendo un valor de 55 para el número total de volúmenes.

Haga clic en copiar para hacer una copia de esta secuencia. Coloque el cursor en la parte inferior de la lista de secuencias y, a continuación, haga clic en pegar dos veces para configurar tres secuencias de muestreo dispersas consecutivas. A continuación, haga clic en iniciar para comenzar la adquisición del volumen anatómico ponderado T1.

Por último, presente tres carreras al participante. Sincronice el inicio de las ejecuciones con la adquisición por parte del escáner mediante el cuadro de activación del escáner y diferencie cada ejecución mediante el número de sesión. A continuación, guarde los resultados de cada ejecución.

Este estudio identificó la actividad neuronal durante el canto en las regiones que se sabe que constituyen la red de canto, que coinciden con las reportadas en la literatura previa. Los resultados de un análisis de varianza de medidas repetidas de dos vías indicaron que para el contraste resultante del canto disonante en lugar de los intervalos consonánticos, se observaron mayores activaciones en la corteza somatosensorial primaria derecha, la corteza auditiva primaria derecha, el mesencéfalo izquierdo, la ínsula posterior derecha, la amígdala izquierda y el putamen izquierdo. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en cuatro horas por sujeto.

Si se realiza correctamente, teniendo en cuenta, el test de comportamientos, la sesión de fMRI y el análisis de datos. Al intentar este procedimiento, es importante recordar verificar que el equipo de grabación esté funcionando correctamente e instruir claramente a los participantes que deben cantar tarareando, moviendo la cabeza lo menos posible para evitar artefactos. Siguiendo este procedimiento, que se utiliza para rastrear las diferencias en la activación cerebral entre condiciones binarias, se puede realizar una versión modificada del método para estudiar, por ejemplo, las diferencias entre los intervalos amplios y estrechos del canto.

Después de cada desarrollo, la técnica de resonancia magnética funcional allana el camino para que los investigadores en el campo de la neurociencia auditiva exploren los mecanismos neuronales asociados con la audición y la producción vocal. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo usar fMRI para monitorear la actividad de los sistemas motor y auditivo durante el canto, con el fin de estudiar los correlatos neuronales de la producción vocal. No olvide que trabajar con un escáner de resonancia magnética puede ser extremadamente peligroso y siempre se debe tener mucho cuidado para mantener los objetos metálicos alejados del escáner.