Perfekte Tonhöhe kann durch Verbindung zwischen zwei Gehirnregionen erklärt werden

Absolute Tonhöhe oder perfekte Tonhöhe ist die Fähigkeit, einen Musikton ohne Referenztonhöhe sofort zu identifizieren oder zu singen. Solch eine Fähigkeit ist relativ selten in der allgemeinen Bevölkerung, aber ist häufiger unter professionellen Musikern; Beethoven, Mozart und Nat King Cole wurden gemunkelt, um perfekte Tonhöhe zu haben. Aber was passiert im Gehirn, das einige Menschen dazu bringt, dieses erstaunliche Talent zu besitzen? Eine neue Studie von Forschern der Universität Zürich in der Schweiz könnte Aufschluss geben.
Menschen mit perfekter Tonhöhe haben laut Forschern eine starke funktionale Verbindung zwischen zwei Gehirnregionen - dem auditorischen Kortex und dem dorsalen Frontallappen.

Das Forschungsteam um Prof. Lutz Jäncke von der Abteilung für Neuropsychologie entdeckte, dass die absolute Tonhöhe durch eine funktionelle Verbindung zwischen zwei Hirnregionen entstehen kann: dem auditorischen Kortex und dem dorsalen Frontallappen.

Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse in Das Journal der Neurowissenschaft.

Prof. Jäncke und sein Team sagen, dass die Forschung in der Vergangenheit zwei Theorien vorgelegt hat, warum manche Menschen absolute Tonhöhe haben.

Erstens gibt es die Idee, dass solche Individuen jede Musiknote in den frühen Stadien der Klangverarbeitung kategorisieren. Dies bedeutet, dass sie Töne genauso verarbeiten können, wie sie Sprachlaute verarbeiten und bestimmten Kategorien zuordnen. Unter dieser Theorie wird angenommen, dass bei Personen mit perfekter Tonhöhe Musiktöne im primären und sekundären Kortex ihres Gehirns vorverarbeitet werden.

Andere Forschungen legen nahe, dass Personen mit absoluter Tonhöhe später im Leben Musiktöne verarbeiten und jeden Musikton unterbewusst mit einer Erinnerung assoziieren. Dieser Prozess soll laut Prof. Jäncke und seinem Team hauptsächlich im oberen Frontallappen des dorsalen Frontalcortex des Gehirns auftreten.

"Beide Theorien treffen daher völlig unterschiedliche Aussagen über den Zeitpunkt und den anatomischen Ort der speziellen Verarbeitung, und es gibt Hinweise, die beide Theorien stützen", sagt Jäncke.

Vor diesem Hintergrund versuchte das Team, die neurologischen Mechanismen der absoluten Tonhöhe besser zu verstehen.

Enge Arbeitsverbindungen zwischen wahrnehmungs- und erinnerungsbezogenen Hirnregionen

Die Forscher verwendeten Elektroenzephalographie (EEG), um die Gehirnaktivität unter einer Stichprobe von Musikern zu analysieren, von denen einige absolute Tonhöhe hatten.

Insbesondere untersuchten sie die Ruhezustandskonnektivität zwischen dem linken auditorischen Kortex (ARC), der für Wahrnehmungsfunktionen verantwortlich ist, und dem linken dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC), der für die späten Gedächtnisfunktionen verantwortlich ist.

Das Team fand eine starke Synchronisation zwischen diesen beiden Gehirnregionen unter Teilnehmern mit absoluter Tonhöhe, was auf eine enge Arbeitsverbindung während eines schlafenden Zustands hindeutet. Unter den Teilnehmern ohne absolute Tonhöhe wurde keine solche Verbindung gefunden.

"Diese Kopplung ermöglicht einen besonders effizienten Informationsaustausch zwischen dem auditorischen Kortex und dem dorsalen frontalen Kortex bei Menschen mit absoluter Tonhöhe, so dass die Wahrnehmung und die Gedächtnisinformation schnell und effizient ausgetauscht werden können", erklärt Erstautor Stefan Elmer.

"Unsere Studie zeigt, wie zwei Gehirnregionen, nämlich der auditorische Kortex und der dorsale Frontallappen, für die absolute Tonhöhe zusammenarbeiten. Dabei kombinieren wir zwei im Wesentlichen gegensätzliche Erklärungsansätze für das Phänomen."

Das Team sagt, dass ihre Ergebnisse ein besseres Verständnis sowohl der absoluten Tonhöhe als auch der effizienten auditiven Verarbeitung ermöglichen.

"Die auditive Wahrnehmung hängt nicht nur von der Integrität des auditorischen Kortex ab", sagt Prof. Jäncke, "sondern vor allem auch von der Verknüpfung des auditorischen Kortex mit übergeordneten Gehirnstrukturen, die Gedächtnisinformationen verarbeiten."

Im vergangenen Monat, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Studie, die darauf hindeutet, dass das Erlernen eines Musikinstruments als Kind die Entwicklung des Gehirns fördern kann.

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