Канадські вчені провели довгострокове фМРТ-дослідження, під час якого вчили добровольців, які лежать у сканері, грати на віолончелі, і з'ясували, що під час навчання поліпшуються функціональні зв'язки аудиторних і моторних відділів головного мозку. У статті, опублікованій в журналі, повідомляється, що подібна пластичність не залежить від успіхів у навчанні, а обумовлена самим тренуванням.
Про здатність головного мозку змінюватися з часом - як функціонально, так і анатомічно - відомо досить давно. Вважається, що подібна нейропластичність формується не тільки в процесі дорослішання і старіння, але також - під впливом досвіду. Наприклад, знамените дослідження за участю лондонських таксистів і водіїв автобуса показало, що через необхідність запам'ятовувати численні міські маршрути обсяг їх гіпокампу (структура головного мозку, багато в чому відповідає за роботу просторової пам'яті) значно вище, ніж у інших людей.
Іншим прикладом може служити гра на музичних інструментах. Вона вимагає ефективної роботи аудиторних і моторних систем, яка поліпшується з часом і досвідом, досі, однак, до кінця не ясно, як саме. Більшість робіт з пластичності аудиторних і моторних нейронних систем головного мозку музикантів також присвячені дослідженням гри на фортепіано: гра на інших інструментах, наприклад, струнних, вимагає асиметричної моторики, і відповідальна за неї активність мозку може бути складнішою.
У тому, як пластичність зв'язків між аудиторними та моторними відділами налагоджується при навчанні грі на віолончелі, вирішила розібратися група вчених з Монреальського неврологічного інституту Університету Макгілла під керівництвом Роберта Заторре (Robert Zatorre). У їх дослідженні взяли участь 13 добровольців, яких протягом місяця двічі на тиждень практикувалися в грі на МРТ-віолончелі - музичному інструменті, створеному з немагнітних і непровідних матеріалів (скловолокна, дерева, пластику і кетгуту), звук з якого записується за допомогою двох оптичних сенсорів, закріплених на струнах, і одночасно подається в навушники граючому.
Під час навчання учасники лежали в спеціальній картонній конструкції, що імітує справжній МРТ-сканер. Саме сканування проводили тричі: до початку, через тиждень після початку і після закінчення навчання. Під час фМРТ-експерименту добровольцям було необхідно або самим грати на інструменті, або просто слухати вивчені мелодії.
Дослідники вивчили функціональні зв'язки між моторними та аудиторними відділами мозку: додаткової та дорсальної частини моторної кори, аудиторною корою (частиною скроневих часток) і лівою теменною зоною, що також бере участь в обробці слухових стимулів. Ефективність навчання грі на віолончелі оцінювали, підраховуючи кількість зроблених помилок.
В результаті навчання учасники стали робити менше помилок як в темпі, так і висоті. Активність моторних і лівої теменної зон при пасивному прослуховуванні вивчених мелодій значно (p < 0,004) збільшилася в процесі навчання в порівнянні з першим днем експерименту. Значне (p = 0,06) підвищення функціональних зв'язків з часом і набуттям досвіду гри на віолончелі спостерігалося між ділянками всередині дорсального аудиторно-моторного шляху: додатковою моторною зоною, аудиторною корою і лівою теменною зоною.
Цікаво, що поліпшення функціональних зв'язків не було пов'язане з точністю гри і відбувалося виключно завдяки активному процесу навчання. Від індивідуальних успіхів у навчанні, однак, залежала, наприклад, активність гіпокампа, що відповідає за пам'ять і моторний контроль.
Проведене дослідження в черговий раз показує можливість мозку змінюватися під впливом досвіду. Різні складові отримання подібного досвіду, тим не менш, впливають на мозок по-різному: що стосується гри на віолончелі, то покращує роботу аудиторно-моторного нейронного шляху сам факт навчання, а не його якість або індивідуальні успіхи. В цілому, отримані результати можуть бути корисні в педагогіці та реабілітації. Автори також зазначили, що надалі використання максимально наближених до реальних умов завдань може підвищити екологічну валідність подібних досліджень.
Музиканти стають об'єктами психофізіологічних досліджень досить часто. Наприклад, вчені показували, що активність дзеркальних нейронів (клітин головного мозку, активних як при виконанні дії, так і при спостереженні за його виконанням) при спостереженні за грою на фортепіано вище у професійних музикантів. Крім того, джазові піаністи набагато швидше класичних адаптуються до зміни ладу, а мозок музикантів (поряд з мозком білінгвів) в цілому працює набагато ефективніше.