Mekaniken av oktavcirkularitet i auditiva hjärnan
Före 2004 var det inte känt om människans hjärna har en fast utrustning för uppfattningen av oktavcirkularitet. I alla avancerade musikkulturer upprepas namnen av tonerna i tonskalor när oktavintervallet (frekvensrelation 2:1) nås. Till exempel, i det europeiska musiksystemet har de oktavrelaterade tonerna av 110, 220, och 440 Hz alla samma namn A. Bara i tekniska beskrivningar tillfogas oktavläget, som A, a, och a1. Den universella praktiken av cirkularitet vid tonnamnen tyder på ett lika universellt cirkularitet vid uppfattningen av tonhöjd. Oktavcirkularitet visades också hos apor.

Det var tidigare känt av katten och kaninen att den ventrala delen av nucleus geniculatis medialis (MGN) i thalamus är den enda delen i däggdjurets auditiva hjärna som har en oktavarkitektur. Här finns staplade neuronskikt med en frekvenskartering som har oktavstegar tvärs skiktena och en fingradering längs skiktena.

Nervnätverket mellan neuronskiktena är så utformat att alla signaler som utlöses av toner i oktavavstånd, som A, a, och a1, troligen integreras. De kunde sedan transkoderas till en ytterligare signal för en generell A. Detta skulle förklara varför alla toner A, oavsett oktaven, har en gemensam kvalitet, som kallas tonens kroma. Därför kan den auditiva thalamus anses som den anatomiska basen för vår intern kromakarta.

For a short summary of the main findings: The Octave - History of a Discovery

Evolutionär fördel: Komplexa harmoniska ljud, som rop av djur, vokaler, eller fioltoner, är ofta oktavmångtydiga. Om en av deltonerna 1, 3, eller 5 har en låg amplitud i klangspektret, så kan deltonerna 2, 4, 6, och 8 uppfångas av tonhöjdsdetektorn som deltonerna 1, 2, 3, och 4 av ett olikt ljud som ligger ett oktav högre. Därför gör även erfarna musiker oktavförväxlingar. Till synes hade oktavförväxlingar ingen betydelse i hörsels evolution. Däremot ökade tonstabiliteten inom en en-oktavram genom sammankoppling av alla tonhöjdskandidater efter deras extraktion i auditiva mitthjärnan. Detta sammankopplingen i auditiva thalamus är sådeles det andra steget i hela tonhöjdextraktionen.

Data över tonhöjdsskiftet orsakat av medikamentet carbamazepin och över statistiken av innerörats egna spontana toner (SOAEs) har nu visat de första fysiologiska bevisen för en fast oktavanläggning i människans hjärna.

Publications:

Braun, M., Chaloupka, V. (2005) Carbamazepine induced pitch shift and octave space representation. Hear. Res. 210, 85-92. Abstract, ask for PDF

Braun, M. (2006) A retrospective study of the spectral probability of spontaneous otoacoustic emissions: Rise of octave shifted second mode after infancy. Hear. Res. 215, 39-46. Abstract, ask for PDF (Main result three years later replicated)

Back to: First Page Swedish, NOM Home Page