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The cerebral organization of absolute pitch within the framework of music and speech


Oechslin, Mathias S. The cerebral organization of absolute pitch within the framework of music and speech. 2011, University of Zurich, Faculty of Arts.

Abstract

In cognitive neuroscience research the question whether musical expertise affects or even facilitates language processing has been increasingly addressed in recent years. The assumption that language acquisition and ability of absolute pitch (AP) develop in parallel, let suggest that AP ability might be regarded as a model of cortical plasticity for deliberate practice and musicianship. From a neurophysiological point of view AP has been shown to be associated with morphological changes and adaptations in the planum temporale (PT), which is also considered to be involved in speech perception processes. However, a direct link between speech processing and AP has hitherto not been addressed. Insofar in this thesis I introduce two different perspectives on this issue: first, an experiment with functional magnetic resonance imaging (fMRI) in which the presence of meaning and intonation in German spoken language were systematically varied; second, an analysis of diffusion tensor imaging (DTI) data in musicians with AP, which enables to measure neural connectivity in speech relevant white matter pathways as a function of musical expertise.
The results let conclude that structural and functional alterations due to musicianship do not only manifest in exceptional acuity of music processing, but affects speech processing in that sense that AP represents a comprehensive analytical proficiency for acoustic signal decoding.

Im Bereich der kognitiven Neurowissenschaften gewinnt die Frage ob eine musikalische Expertise positive Auswirkungen auf die Verarbeitung von Sprache haben könnte, zunehmend an Wichtigkeit. Aus neurophysiologischer Sicht konnte das absolute Gehör mit hirnmorphologischen Adaptionen – speziell des Planum Temporale (PT) – in Verbindung gebracht werden. Da diese Struktur aber offenbar einen wichtigen Beitrag zur basalen Sprachverarbeitung leistet, stellt sich die Frage inwiefern diese mit der Fähigkeit des absoluten Gehörs im Zusammenhang stehen könnte. Insofern stellt die vorliegende wissenschaftliche Arbeit im Rahmen meiner Dissertation den ersten Versuch dar, sich mit diesem Themenfeld zu befassen. Zur Untersuchung dieser Fragestellung dienten die folgenden beiden methodischen Ansätze: Erstens, in einer experimentellen Situation wurden bei gesprochener Sprache prosodische und lexikalische Informationen systematisch manipuliert, während die sich ausbreitende Hirnaktivität mittels funktioneller Magnet-resonanztomographie aufgezeichnet wurde; zweitens, mittels Diffusions-Tensor Magnetresonanztomographie wurden zum ersten Mal Musiker mit absolutem Gehör gemessen, was die Möglichkeit eröffnete, neuronale Konnektivität als Funktion musikalischer Expertise in sprachrelevanten Nervenfaserbündeln zu studieren. Aus den vorliegenden Resultaten lässt sich schlussfolgern, dass sich strukturelle und funktionelle Plastizität bei Musikern nicht nur – wie hinlänglich bekannt - bei der Verarbeitung von Musik äussert, sondern darüber hinaus die Sprachverarbeitung von Musikern mit absolutem Gehör dahingehend beeinflusst, dass sich dieses als ausserordentliche analytische Fähigkeit im Hinblick auf akustische Signaldekodierung begreifen lässt.

Abstract

In cognitive neuroscience research the question whether musical expertise affects or even facilitates language processing has been increasingly addressed in recent years. The assumption that language acquisition and ability of absolute pitch (AP) develop in parallel, let suggest that AP ability might be regarded as a model of cortical plasticity for deliberate practice and musicianship. From a neurophysiological point of view AP has been shown to be associated with morphological changes and adaptations in the planum temporale (PT), which is also considered to be involved in speech perception processes. However, a direct link between speech processing and AP has hitherto not been addressed. Insofar in this thesis I introduce two different perspectives on this issue: first, an experiment with functional magnetic resonance imaging (fMRI) in which the presence of meaning and intonation in German spoken language were systematically varied; second, an analysis of diffusion tensor imaging (DTI) data in musicians with AP, which enables to measure neural connectivity in speech relevant white matter pathways as a function of musical expertise.
The results let conclude that structural and functional alterations due to musicianship do not only manifest in exceptional acuity of music processing, but affects speech processing in that sense that AP represents a comprehensive analytical proficiency for acoustic signal decoding.

Im Bereich der kognitiven Neurowissenschaften gewinnt die Frage ob eine musikalische Expertise positive Auswirkungen auf die Verarbeitung von Sprache haben könnte, zunehmend an Wichtigkeit. Aus neurophysiologischer Sicht konnte das absolute Gehör mit hirnmorphologischen Adaptionen – speziell des Planum Temporale (PT) – in Verbindung gebracht werden. Da diese Struktur aber offenbar einen wichtigen Beitrag zur basalen Sprachverarbeitung leistet, stellt sich die Frage inwiefern diese mit der Fähigkeit des absoluten Gehörs im Zusammenhang stehen könnte. Insofern stellt die vorliegende wissenschaftliche Arbeit im Rahmen meiner Dissertation den ersten Versuch dar, sich mit diesem Themenfeld zu befassen. Zur Untersuchung dieser Fragestellung dienten die folgenden beiden methodischen Ansätze: Erstens, in einer experimentellen Situation wurden bei gesprochener Sprache prosodische und lexikalische Informationen systematisch manipuliert, während die sich ausbreitende Hirnaktivität mittels funktioneller Magnet-resonanztomographie aufgezeichnet wurde; zweitens, mittels Diffusions-Tensor Magnetresonanztomographie wurden zum ersten Mal Musiker mit absolutem Gehör gemessen, was die Möglichkeit eröffnete, neuronale Konnektivität als Funktion musikalischer Expertise in sprachrelevanten Nervenfaserbündeln zu studieren. Aus den vorliegenden Resultaten lässt sich schlussfolgern, dass sich strukturelle und funktionelle Plastizität bei Musikern nicht nur – wie hinlänglich bekannt - bei der Verarbeitung von Musik äussert, sondern darüber hinaus die Sprachverarbeitung von Musikern mit absolutem Gehör dahingehend beeinflusst, dass sich dieses als ausserordentliche analytische Fähigkeit im Hinblick auf akustische Signaldekodierung begreifen lässt.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Jäncke Lutz, Meyer Martin
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:Unspecified
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2011
Deposited On:24 May 2019 08:25
Last Modified:25 Sep 2019 00:13
Number of Pages:67
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod006642364&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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