Homo musicus: meccanismi cerebrali e implicazioni cliniche in neuropsicologia

Homo musicus: meccanismi cerebrali e implicazioni cliniche in neuropsicologia

Frontespizio

Università degli Studi Guglielmo Marconi

Facoltà di Scienze della formazione

Corso di laurea magistrale in Psicologia LM51

“Homo musicus: meccanismi cerebrali e implicazioni cliniche in neuropsicologia”

Relatore: Prof.ssa Giuliana Lucci

Candidato: Manuela Picozzi

Anno accademico 2023/24

Indice

• Introduzione 3
• Cap. 1 Basi neurologiche della percezione musicale; meccanismi cerebrali di elaborazione degli stimoli musicali 6
• 1.1 Consonanza e dissonanza 8
• 1.2 L’aspetto temporale della percezione: tempi, ritmi, durate, silenzi 17
• Cap. 2 La funzione adattativa dei meccanismi della percezione musicale: ricerche sull’organizzazione funzionale della corteccia uditiva e della sua integrazione con altri centri corticali 25
• 2.1 Metro, ritmo, movimento 26
• 2.2 Udito e/o tatto? 31
• 2.3 Musica e linguaggio verbale 35
• 2.4 Funzione adattativa dei meccanismi della percezione musicale 45
• Cap. 3 Elaborazione centrale della musica: operazioni percettive e cognitive legate alla memoria e alle emozioni 59
• 3.1 Emozioni: quando, come, perché 60
• 3.2 Memoria: tra apprendimento e prestazione 70
• 1
• Cap. 4 Il “cervello musicale”: studio degli effetti di lesioni cerebrali di varia natura e localizzazione 76
• 4.1 Ritmo e Parkinson 76
• 4.2 Musica e demenza 84
• 4.3 Depressione e ansia 90
• 4.4 Musica e lesioni cerebrali 93
• 4.5 L’amusia 96
• Cap. 5 Casi famosi: l’amusia di Maurice Ravel e di George Gershwin 103
• 5.1 Maurice Ravel 103
• 5.2 George Gershwin 108
• Conclusioni 112
• Bibliografia 118
• 2

Introduzione

La musica, un fenomeno culturale e universale, possiede una capacità unica di influenzare le emozioni, la cognizione e il comportamento umano. Questa affascinante interazione tra musica e mente umana ha attirato l'attenzione di ricercatori, musicisti e terapeuti, dando vita a un campo di studio che coniuga le discipline della neuropsicologia e della musicologia. La neuropsicologia, in particolare, offre strumenti preziosi per comprendere come il cervello elabora e risponde agli stimoli musicali, rivelando i meccanismi neurobiologici sottostanti.

La percezione musicale è il risultato di un'interazione complessa tra l'orecchio, che funge da ricevitore e trasduttore dei suoni, e il cervello, che elabora e interpreta questi stimoli. Il sistema cervello-orecchio comprende diverse strutture e processi che consentono di trasformare onde sonore in esperienze musicali ricche e significative.

L'elaborazione della musica non è un processo lineare, ma coinvolge un'interazione dinamica tra diverse aree del cervello. La percezione musicale integra informazioni uditive con risposte emotive, memorie e funzioni cognitive superiori, creando un'esperienza complessa e arricchente.

Negli ultimi anni, gli avanzamenti nelle tecnologie di imaging cerebrale e nelle metodologie di ricerca hanno permesso di ottenere nuove e più approfondite conoscenze su come la musica possa influenzare il cervello e la mente. Questi studi 3 hanno rivelato che l'esperienza musicale coinvolge una vasta gamma di processi neuropsicologici, inclusi quelli legati alla percezione uditiva, alla memoria, alle emozioni e al movimento.

La musica non solo evoca forti risposte emotive, ma può anche migliorare le funzioni cognitive, facilitare il recupero di ricordi e promuovere la neuroplasticità. Ad esempio, è stato dimostrato che la formazione musicale può portare a cambiamenti strutturali e funzionali nel cervello, migliorando abilità come la memoria verbale, la capacità di attenzione e le funzioni esecutive.

Un aspetto particolarmente interessante di questa disciplina è il ruolo della musica nella riabilitazione neuropsicologica. Terapie basate sulla musica sono state utilizzate con successo per trattare una varietà di disturbi neurologici, come l'ictus, la malattia di Parkinson, la demenza.

La musica può stimolare aree del cervello danneggiate o inattive, aiutando i pazienti a recuperare abilità perdute o a sviluppare nuove strategie compensative.

Questo lavoro di tesi si propone di esplorare in profondità la relazione tra neuropsicologia e musica, esaminando sia le basi neurobiologiche dell'esperienza musicale sia le applicazioni di terapie supportate dalla musica, prendendo in considerazione la letteratura scientifica evidence-based, quindi interventi terapeutici supportati da prove scientifiche rigorose e che dimostrino efficacia reale.

Attraverso una revisione della letteratura esistente e l'analisi di “casi famosi” di compositori che hanno sofferto di patologie 4 neurologiche, si cercherà di delineare come la musica possa essere utilizzata come strumento per migliorare la qualità della vita e le capacità cognitive e emotive degli individui.

In conclusione, comprendere i meccanismi attraverso cui la musica influenza il cervello non solo arricchisce la nostra conoscenza scientifica, ma apre anche nuove vie per interventi terapeutici innovativi e efficaci. 5

Cap. 1 Basi neurologiche della percezione musicale; meccanismi cerebrali di elaborazione degli stimoli musicali

«”Qualcuno ha detto», sussurrò Alice, «che ognuno lo fa pensando agli affari propri!”

“Ah, bene! Significa più o meno la stessa cosa," disse la Duchessa, affondando il suo piccolo mento affilato nella spalla di Alice mentre aggiungeva, "e la morale è:" Prenditi cura dei sensi, e i suoni si prenderanno cura di sé stessi”». 1

Sebbene da secoli la musica sia stata oggetto di riflessione sia da parte della filosofia, soprattutto per quanto riguarda il potere di evocare emozioni e sentimenti, che da parte di psicologi, fisiologi e psicofisiologi, che invece se ne sono occupati dal punto di vista delle basi fisiche e dei parametri fondamentali, per lo più nell’ambito della percezione, da alcuni anni anche i ricercatori nell’ambito delle moderne neuroscienze stanno lavorando con nuovi mezzi sempre più sofisticati (prima dell’impiego delle tecniche di neuroimmagine gli studi erano condotti su pazienti cerebrolesi e con la tecnica dell’ascolto dicotico) per scoprire le basi neurologiche della percezione musicale e quindi i meccanismi con cui lo stimolo musicale viene elaborato dal cervello.

Oggi si discute di neuromusicologia come una disciplina che collega gli studi scientifici sulla musica con quelli sul sistema nervoso umano, in particolare concentrandosi sul cervello. 1 L. CARROLL, Alice’s adventures in Wonderland, Milano, Mondadori, 2021, cap IX, p. 88 6

Quando, oltre a questi aspetti, si aggiunge la ricerca sperimentale in ambito psicologico, si parla invece di neuropsicomusicologia. Questa si occupa di analizzare e valutare le diverse funzioni legate alle capacità cognitive 2 globali.

In questa direzione, due sono le linee di ricerca principali: da una parte, individuare se alla base dell’apprezzamento per la musica che è comune a tutte le culture si possano rilevare componenti innate e, se effettivamente esistano, quali esse siano; dall’altra si tratta di una questione fondamentale, perché naturalmente possono essere state conservate solo le caratteristiche innate, più o meno adattative, sottoposte alla selezione naturale. L’organizzazione del cervello musicale è uno dei principali interessi delle neuroscienze contemporanee. Ciò riflette la crescente sofisticazione degli strumenti (in particolare le tecniche di imaging) per esaminare l’anatomia e la funzione del cervello in condizioni di salute e malattia, e il riconoscimento che la musica fornisce intuizioni uniche su una serie di aspetti della funzione cerebrale non verbale. Il quadro che emerge è complesso ma coerente e va oltre le vecchie idee di musica come territorio di una singola area o emisfero del cervello verso il concetto di musica come fenomeno dell'"intero cervello". La musica coinvolge un insieme distribuito di moduli corticali che elaborano diverse componenti percettive, cognitive ed emotive con varia selettività. Il "perché" piuttosto che il "come" il cervello elabora la musica rappresenta una sfida 3 fondamentale per il futuro.

2 C.M. SCAGLIOSO, Suonare come parlare. Linguaggi e neuroscienze, Roma, Armando, 2008 7

1.1 Consonanza e dissonanza

La musica e le sue componenti – ritmo, timbro, melodia, armonia – hanno per secoli stimolato le riflessioni e le speculazioni dei filosofi e dei dotti, che ne hanno spesso evidenziato le caratteristiche di attivazione di stati emotivi, del potere di suscitare emozioni e sentimenti, come si legge per esempio nel Complexus effectuum musices, trattato di un famoso teorico del tempo, in cui la considerazione della musica si sposta - dopo secoli - dalla sfera della speculazione su base religiosa e platonica a quella della psicologia umana e dell’estetica. Questi, secondo Johannes Tinctoris, alcuni degli effetti della musica sull’animo umano:

• Eccitare gli animi a pietà
• Scacciare la tristezza
• Sciogliere la durezza del cuore
• Mettere in fuga il diavolo
• Mandare in estasi
• Elevare la mente terrena
• Stornare la cattiva volontà
• Allietare gli uomini
• Risanare i malati
• Attenuare le fatiche
• Incitare gli animi alla battaglia…». 4

3 J. WARREN, How does the brain process music, “Clinical Medicine”, 8, 1, pp. 32-36

4 J. TINCTORIS, Complexus effectuum musice, 147-7, in Gallico, C., L’età dell’Umanesimo e del Rinascimento, Storia della Musica, Vol. 3, Torino, Edt, 1986, p. 107 8

In tempi decisamente più recenti, le ricerche di acustica, fisiologia e psicofisiologia hanno allargato il campo d’indagine, perlopiù con studi incentrati sulla percezione del suono. Riporto in sintesi (estrema) la definizione e il campo d’indagine relativi formulata da Jean-Pierre Changeaux, neurobiologo:

«In termini fisici, la musica è composta di suoni, cioè di vibrazioni meccaniche e di onde che si propagano in maniera longitudinale in un mezzo elastico. I suoni sono oscillazioni ripetute nel tempo di cui si può definire il periodo, che è la durata di un’oscillazione, e la frequenza, che è il numero dei periodi al secondo. L’orecchio umano può percepire da 16 oscillazioni al secondo, o Hertz (l’Hertz è l’unità di misura della frequenza), a circa 20000 (...) In altre parole non percepiamo tutti i suoni possibili della natura: il nostro apparato uditivo e, beninteso, anche il nostro sistema nervoso, limitano fin dall’origine un campo di suoni disponibili e accessibili per percepire la musica». 5

Ciò che rende possibile distinguere un suono da un rumore è la presenza dei cosiddetti armonici: un suono prodotto dalla voce umana o dagli strumenti è costituito da un suono fondamentale e da un gruppo di armonici le cui frequenze sono multiple di quelle del fondamentale, quindi la loro somma forma il suono naturale. Il rumore invece è composto da frequenze aleatorie e con la stessa energia.

Nel mondo della musica, di qualsiasi civiltà e qualsiasi epoca, le scale musicali sono state costruite a partire dagli armonici 5 P. BOULEZ, J.P., CHANGEAUX, Ph. MANOURY, I neuroni magici. Musica e cervello, Roma, Carocci, 2016, pp. 79-80 9 e dagli intervalli della serie degli armonici. Inoltre, lo stesso suono a frequenza raddoppiata (e con lo stesso ordine di armonici) mantiene caratteristiche tali da essere percepito sì come sempre più acuto ma sostanzialmente identico a livello d’intonazione.

Un suono a 110, 220, 440, 880 Hz sarà infatti percepito progressivamente più acuto, ma manterrà comunque una certa identità. Questo accade perché, raddoppiando la frequenza, si passa da una nota alla sua ottava, il che significa che il nome della nota rimane invariato nei vari sistemi musicali, sia occidentali che non. Questa relazione non è casuale, ma è collegata alla presenza di suoni armonici.

Ad esempio, un La a 110 Hz include un armonico a 220 Hz, che è il più rilevante dopo la frequenza fondamentale di 110 Hz. Di conseguenza, la percezione dell'intervallo di ottava è già implicita nel segnale acustico. I sistemi percettivi e i vari sistemi musicali si sono quindi evoluti in armonia con le serie armoniche dei suoni. Non è un caso che la relazione di ottava sia presente in tutti i sistemi musicali conosciuti e persino in alcuni mammiferi. L'ottava è fondamentale per organizzare le note in un sistema musicale, creando una struttura circolare e limitata: ogni volta che si raggiunge un'ottava 6 superiore, si ritorna al punto di partenza.

La capacità di distinguere suoni (e quindi sceglierne alcuni piuttosto che altri) grazie all’apparato uditivo, come alcune D. SCHÖN, Il cervello musicale, Bologna, Il Mulino, 2018, pp. 28-35 6 10 7 recenti ricerche dimostrano, si compie attraverso importanti connessioni efferenti (il fascio olivo cocleare) che dal cervello giungono alla coclea e alle cellule ciliate esterne, che possiedono una innervazione esclusivamente efferente quindi non trasmettono gli impulsi al cervello ma da questo ricevono “istruzioni” per modulare i segnali in uscita dalla coclea. Il sistema cervello-orecchio funziona quindi a doppio senso, e può anche essere modificato e potenziato grazie all’educazione musicale e all’attività musicale nei professionisti.

Ritrovamenti eccezionali (datati tra i 30 e i 40 mila anni fa, quindi antichissimi) confermano che gli esseri umani “prediligono” determinati suoni rispetto ad altri: si tratta di flauti in osso e avorio, o meglio frammenti di questi strumenti, ritrovati in alcune grotte in Svevia presso Ulma.

Si tratta della scoperta più antica fatta fino ad oggi (già altri oggetti simili sono stati rinvenuti in altre zone di Francia e Austria che però erano molto più “recenti”), la loro costruzione forse attribuibile all’uomo di Neanderthal.

Nel 1996, infatti, gli scavi di una grotta di Neanderthal nella Slovenia nordoccidentale portarono alla luce quella che sembra essere la sezione di un flauto traverso ricavato dall'osso del femore di un giovane orso. Questo frammento osseo era perforato con quattro fori rotondi la cui forma e allineamento suggerivano fortemente che si trattasse, M. CRISTOPHE, S. KHALFA, X PERROT, L. COLLETT, Difference in cochlear 7 efferent between musicians and not musicians, ”Neuroreport”, 8, 1997, pp.1047-50 11 effettivamente, dei resti di uno strumento a fiato di Neanderthal.

In ogni caso ciò che colpisce è che questi flauti presentano fori distribuiti a diverse altezze, che producono determinati intervalli che in epoca moderna si definiscono consonanti, «quando sarebbe stato più immediato, per una mente musicalmente primitiva, fare dei fori a caso o magari 8 scegliere cinque note pressoché equispaziate».

Il posizionamento unico dei fori nel flauto dimostra 9 chiaramente che era accordato su una scala diatonica. Questa scoperta fornisce una potente prova pratica a sostegno dell'idea di un fondamento naturale o acustico per l'evoluzione della scala diatonica e dimostrerebbe come anche l’uomo del paleolitico superiore fosse in grado di percepire e distinguere suoni in rapporto di consonanza, e che forse gli strumenti erano tagliati, come si dice in linguaggio tecnico, per una determinata intonazione in modo da poter essere suonati insieme in gruppi di strumenti o di voci accompagnate da strumenti. L’ipotesi è molto suggestiva ma suscita naturalmente alcune perplessità: rimane un'ipotesi affascinante ma difficilmente dimostrabile.

Rimane però la questione: come agisce allora la “consonanza” e perché viene preferita?

A. FROVA, Dal flauto del paleolitico alle neuroscienze passando per Galileo, 8 Pianeta “Galileo: 2009 / Regione Toscana”, Consiglio regionale; a cura di Alberto Peruzzi. Centro Stampa del Consiglio regionale della Toscana, pp. 163-171

9 Scala diatonica: Per scala diatonica si intende una scala musicale di sette note (eptafonica) comprese nell'ambito di un'ottava 12

Diversi studi in ambito neuroscientifico si sono focalizzati sull’osservazione delle reazioni dei circuiti cerebrali quando l’orecchio percepisce un insieme di note musicali. Si è visto che i treni di impulsi neurali che raggiungono la corteccia in seguito all’onda sonora sono caratterizzati da costanza e periodicità e poco rumore di fondo se si tratta di intervalli consonanti (lo studio è stato fatto sui bicordi, cioè intervalli 10 di 2 note simultanee), a differenza di quelli dissonanti.

Questi studi hanno consentito di utilizzare parametri oggettivi rilevabili attraverso tecniche d'indagine decisamente più attendibili delle ricerche svolte in passato, che si avvalevano per esempio di questionari con scale bipolari (composte di aggettivi opposti), che intendevano misurare le qualità espressive dei bicordi proposti all'ascolto, applicando il parametro consonanza/dissonanza al differenziale 11 semantico. In questi ultimi studi il campo d'indagine si restringe alla rilevazione dell'attivazione bi