[論文レビュー] Neural (EEG) Response during Creation and Appreciation: A Novel Study with Hindustani Raga Music

Archi Banerjee, Shankha Sanyal+6 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2017

Neural dynamics and brain function参考文献 27被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、ヒンドゥスタン音楽の奏者を対象に、EEGを用いてラーガ・ジャイ・ジャイアントィの心的即興（創作）と聴取（鑑賞）の際のアルファおよびテータリズムの神経的相関を調査した。創作時には頭頂小脳および前頭頭頂領域に強い活性化が観察された。聴取時には、前頭側頭および頭頂側頭領域に明確な保持的アルファ／テータ相関が認められ、音楽認知における状態特異的脳ネットワークダイナミクスの重要性が示された。

ABSTRACT

What happens inside the performers brain when he is performing and composing a particular raga. Are there some specific regions in brain which are activated when an artist is creating or imaging a raga in his brain. Do the regions remain the same when the artist is listening to the same raga sung by him. These are the questions that perplexed neuroscientists for a long time. In this study we strive to answer these questions by using latest state of the art techniques to assess brain response. An EEG experiment was conducted for two eminent performers of Indian classical music, when they mentally created the imagery of a raga Jay Jayanti in their mind, as well as when they listened to the same raga. The beauty of Hindustani music lies in the fact that the musician is himself the composer and recreates the imagery of the raga in his mind while performing, hence the scope of creative improvisations are immense. The alpha and theta frequency rhythms were segregated from each of the time series data and analyzed using robust non MFDXA technique to quantitatively assess the degree of cross-correlation of each EEG frequency rhythm in different combination of electrodes from frontal, occipital and temporal lobes. A strong response was found in the occipital and fronto occipital region during mental improvisation of the raga, which is an interesting revelation of this study. Strong retentive features were obtained in regard to both alpha and theta rhythms in musical listening in the fronto temporal and occipital temporal region while the features were almost absent in the thinking part. Further, other specific regions have been identified separately for the two separate conditions in which the correlations among the different lobes were the strongest.

研究の動機と目的

• インド古典音楽奏者の音楽的創作と鑑賞の背後にある神経メカニズムを解明すること。
• 心的即興によるラーガの創作時に特異的に活性化する脳領域および周波数バンド（アルファ、テータ）を同定すること。
• 自分自身が演奏した同じラーガを心的即興で創作する状態と、それを聴取する状態との間で、神経的反応を比較すること。
• 高度な信号解析技術を用いて、前頭、頭頂、側頭領域間の相関を定量すること。

提案手法

• 2名の著名なヒンドゥスタン音楽奏者から、ラーガ・ジャイ・ジャイアントィの心的即興と、同じラーガの録音を聴取する2条件におけるEEGデータを収集した。
• EEG時系列からバンドパスフィルタを用いてアルファおよびテータ周波数帯域を抽出した。
• 電極ペア間の相互相関を定量するため、強固な非マルコフ的関数的依存性解析（non-MFDXA）手法を適用した。
• 前頭、頭頂、側頭側頭の領域から電極ペアを選定し、領域間の機能的結合性を評価した。
• 統計解析では、2条件間における相関強度および空間的分布の有意差を同定することに焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヒンドゥスタン音楽のラーガを心的即興する際、どの脳領域に神経活動が顕著に高まるか？
• RQ2 奏者において、創造的（即興）状態と受容的（聴取）状態の間で、アルファおよびテータリズムの相関はどのように異なるか？
• RQ3 ラーガの創作と鑑賞のどちらかに特に強く活性化する特定の領域間神経ネットワークは存在するか？
• RQ4 同じ脳領域が両状態で一貫して活性化するのか、それともそれぞれ異なるのか？

主な発見

• ラーガ・ジャイ・ジャイアントィの心的即興時には、頭頂および前頭頭頂領域に強い神経活性化が観察され、音楽的創作における視覚的および統合的処理の重要な役割が示された。
• 聴取時には、前頭側頭および頭頂側頭領域に顕著な保持的アルファおよびテータリズムの特徴が認められ、聴覚的および記憶関連処理における持続的神経的関与が示唆された。
• 聴取時には、頭頂および側頭側頭領域における脳領域間の相関強度が最も高かったが、即興時には前頭頭頂ネットワークにおける相関が最も強かった。
• 各状態に特異的な神経ネットワークが特定された：創作時には前頭頭頂ネットワークが優位であり、聴取時には前頭側頭／頭頂側頭ネットワークが優位であった。