Psicologia della musica (anatomia e fisiologia dell’udito) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio Il sistema uditivo periferico si suddivide in tre parti principali: L’orecchio esterno (timpano e meato acustico) [medium aria] L’orecchio medio (sistema degli ossicini) [medium aria] L’orecchio interno (coclea e nervo uditivo) [medium liquido] a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio esterno Dell’orecchio esterno fanno parte: il padiglione auricolare il dotto (o condotto) uditivo Non hanno funzione attiva, ma modificano in modo passivo i suoni che ci raggiungono Per via di una sua risonanza caratteristica, l’orecchio esterno amplifica le frequenze tra i 1000-6000-Hz a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio medio L’onda sonora colpisce il timpano che comincia a vibrare La vibrazione del timpano mette in moto il sistema degli ossicini (i più piccoli del corpo umano): incudine staffa martello La staffa preme sulla finestra ovale a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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L’orecchio medio Gli ossicini trasformano vibrazioni deboli su superficie grande (timpano) in vibrazioni forti su superficie piccola (finestra ovale) rapporto timpano/finestra-ovale: 20/1 Gli ossicini agiscono come un trasformatore d’impedenza fuori c’è aria, dentro c’è liquido e i due materiali hanno impedenze diverse, ovvero, trasmettono il suono in modo diverso a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio medio Staffa e martello sono controllati da muscoli Questi muscoli irrigidiscono il loro movimento quando il suono che arriva supera i ~75-dB SPL Tuttavia, questa contrazione: è efficace per lo più per le basse frequenze è lenta ad attivarsi (60-120-ms) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio interno Il movimento della finestra rotonda si trasmette alla coclea La coclea è il meccanismo entro cui avviene il processo di trasduzione Fa parte della stessa struttura di cui fanno parte i canali semicircolari a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’orecchio interno a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La coclea La coclea somiglia ad un tubo arrotolato su sé stesso E’ lunga c.a. 3-cm ed ha un diametro di c.a. 2-mm più larga alla base più fine sulla punta a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La coclea E’ divisa lungo la sua lunghezza da due membrane la membrana di Reissner la membrana basilare Queste due pareti interne creano tre spazi, dette rampe: la rampa vestibolare la rampa media la rampa timpanica a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La coclea a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La coclea Sopra la membrana basilare si trova la membrana tettoria Tra la membrana tettoria e la membrana basilare c’è l’organo del Corti L’organo del Corti contiene le cellule ciliate interne ed esterne Le cellule ciliate sono dotate alla sommità di “cilia” a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

scala vestibuli scala media membrana di Reissner membrana tettoria terminazioni nervose membrana basilare scala timpani a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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La membrana basilare Entra in vibrazione quando giunge un suono Alla sua base è stretta e rigida: questa parte è sensibile alle alte frequenze Al suo apice è più larga e flessibile: questa parte è sensibile alle basse frequenze Ogni punto della sua lunghezza si caratterizza per un frequenza caratteristica a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La membrana basilare La membrana basilare si comporta come un banco di filtri passa-banda in parte sovrapposti Tali filtri vengono chiamati filtri uditivi Ogni filtro ha una sua frequenza caratteristica a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

I filtri uditivi a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

I filtri uditivi Dato un suono complesso (dotato di molte componenti di frequenza) ciascuna componente ecciterà massimamente un filtro diverso Tale scomposizione dello spettro del suono nelle sue componenti si attua in modo “meccanico” a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

I filtri uditivi a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

L’onda viaggiante Data una certa frequenza f in ingresso essa produrrà un onda viaggiante (von Békésy, premio Nobel 1961) L’onda viaggiante avrà il suo picco in un certo punto della lunghezza della membrana basilare Quel punto corrisponderà alla frequenza caratteristica di un dato filtro uditivo Le onde sviluppate da basse frequenze viaggiano di più a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Trasduzione Anche se ci possono essere delle eccezioni (es. allucinazioni, stimolazioni elettriche imposte etc.) nella maggior parte dei casi avviene un processo di trasduzione a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Trasduzione La trasduzione è il processo tramite il quale lo stimolo fisico genera un potenziale elettrico nel recettore Il potenziale elettrico deve essere capace di portare informazioni di due tipi: quantitativo: intensità della stimolazione (poco/molto suono) qualitativo: caratteristica della stimolazione (suono acuto oppure grave) Tali processi assumono il nome di codificazione a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Trasduzione Visione Udito il processo di trasduzione è chimico il processo di trasduzione è meccanico a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La trasduzione Avviene per opera delle cellule ciliate All’arrivo della vibrazione, le stereocilia si schiacciano contro la membrana tettoria scatenando dei potenziali elettrici che vengono raccolti e convogliati verso il nervo acustico a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Organizzazione tonotopica Tuttavia, le cellule ciliate rispondono ad una particolare frequenza perché sono attaccate ad un punto della membrana con una certa frequenza caratteristica Da qui in poi si può parlare di organizzazione tonotopica mappatura spaziale (topos) delle frequenze sonore (tonos) L’organizzazione tonotopica si trova per tutta la lunghezza del sistema uditivo es. fino alla corteccia a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Quantità e qualità L’informazione di “qualità” (acuto/grave) viene veicolata dalla organizzazione tonotopica L’informazione di “quantità” (suono debole/intenso) viene veicolata dalla frequenza di scarica (spike/sec) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Attività nel tempo a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Ancoraggio alla fase Le cellule cigliate scaricano sincronicamente al picco di fase dell’onda sonora ancoraggio alla fase Questo fenomeno è importante per: la codifica dell’altezza tonale la localizzazione dei suoni nello spazio Per singole fibre l’ancoraggio alla fase si verifica fino ai 200-Hz a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Ancoraggio alla fase a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Volley theory a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Ancoraggio alla fase L’ancoraggio non è così evidente come da figura Ogni tipo di ancoraggio (anche combinando la risposta di più fibre assieme) sparisce per frequenze superiori a 5000-Hz a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Dopo il nervo acustico Dopo il nervo acustico il segnale nervoso viene trasmesso a diversi centri intermedi prima di arrivare alla corteccia Inoltre, il segnale nervoso incrocia (dx/sx) in molti punti in quello visivo l’incrocio è a livello del chiasma ottico a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Dopo il nervo acustico Questi molteplici incroci rendono difficile lo studio della fisiologia uditiva “dopo” la membrana basilare Per tale motivo si studia (per lo più) quello che succede nel sistema uditivo periferico (MB in particolare) o nella corteccia a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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La corteccia uditiva Si sa ancora poco di ciò che accade in corteccia Come per tutti gli organi di senso: aree primarie -> elaborazioni semplici aree secondarie -> elaborazioni complesse Non è ancora chiaro quale sia lo stimolo migliore per studiare la risposta corticale a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Plasticità cerebrale Il training musicale prolungato produce modifiche nel sistema nervoso centrale del musicista Tali cambiamenti sono tanto più evidenti quanto il training è precoce Modifiche anatomiche: più materia grigia cervelletto più voluminoso parte anteriore del corpo calloso più ampia maggiore profondità del solco centrale (corteccia motoria) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Plasticità cerebrale Modifiche nella risposta: sovra-attivazione nel planum temporale sx (orecchio assoluto) migliore sincronizzazione con l’evento uditivo più ampia risposta all’evento uditivo a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Mancate Plasticità Plasticità maladattiva La “focal dystonia” è un disturbo tipico dei musicisti che colpisce un gruppo di muscoli (es. quelli della mano) e che causa la contrazione involontaria di tali muscoli a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Training musicali Negli ultimi anni si sono sviluppati un certo numero di training basati sulla musica Questi si rivolgono a: pazienti con problemi uditivi (es. impianto cocleare) anziani affetti da presbiacusia? pazienti affetti da altri tipi di patologie afasia non fluente autismo a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Sordità Il sistema uditivo si caratterizza per due tipi di funzionamento: meccanico (es. il timpano) elettrico (es. la corteccia uditiva) Per tale motivo sono possibili due principali eziologie alla base della sordità: meccanica nervosa a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Sordità Sordità da invecchiamento: Sordità per perdita di elasticità negli ossicini viene curata con protesi che amplificano la pressione delle onde sonore a livello periferico Sordità di tipo nervoso (degenerazione di qualche porzione nel percorso uditivo nervoso) viene curata con impianti cocleari che stimolano la coclea con impulsi elettrici se però il danno è più rostrale non si può far nulla Sordità da invecchiamento: presbiacusia a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Protesi vs impianto a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Training musicali: risultati ottenuti Impianto cocleare: miglioramento nella percezione musicale nessun transfert alla percezione del parlato Presbiacusia: i musicisti anziani hanno una abilità uditiva migliore dei non musicisti di pari età: non si sa ancor se questa differenza si rifletta sulla capacità di percepire il parlato non si sa ancora se questa differenza si rifletta in una migliore prestazione cognitiva a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Afasici e autistici La musica viene anche utilizzata per permettere di “parlare” a pazienti afasici non fluenti melodic intonation therapy (MIT) Il paziente viene fatto cantare così utilizza le aree di dx del cervello (intatte) invece che quelle sx I training musicali vengono anche utilizzati con bambini autistici a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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