LA MÚSICA, EL OÍDO Y EL CEREBRO LAFARGA & SANZ (2002) Revista Música y Educación

1. Naturaleza del sonido 2. Fenomenología de la audición 3. Nociones de psicoacústica 4. Música y Cerebro 4.1. Circuitos 4.2. Lesiones cerebrales en músicos 4.3. Síndromes “musicales” _____________________________________________________________

Abstract El artículo describe de modo preciso y riguroso, si bien básico y general, la naturaleza del sonido y de su percepción, en sus aspectos físicos (ondas y fenómenos vibratorios), biológicos (audición en otras especies), anatómicos (anatomía auditiva humana) y neurológicos (lesiones cerebrales y síndromes musicales, también llamados amusias). Se introduce el concepto de onda estacionaria o periódica que habitualmente llamanos “sonidos musicales”, y cuya modulación es utilizada por numerosas criaturas para comunicarse. A continuación se describe el trayecto de la información auditiva en el hombre, desde su recepción y análisis en la cóclea hasta su destino final en el córtex. Por último, se introduce el concepto de amusia en tanto entidad clínica y su historia reciente, prestando especial atención al caso del famoso compositor Maurice Ravel y a ciertos niños que sufren un trastorno específico conocido como “síndrome de Williams”, y que desarrollan un alto grado de habilidad musical. Palabras clave: amusia, percepción auditiva, córtex, Maurice Ravel, música, sonido, síndrome de Williams.

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. Naturaleza del sonido El sonido es el resultado de un fenómeno puramente mecánico producido por vibraciones físicas. Del mismo modo que una piedra al golpear la superficie del agua (la empuja y la comprime y el agua, por ser un medio fluido y elástico, se vuelve a descomprimir, ... y vuelta a empezar) produce ondulaciones en su superficie, los cuerpos físicos, al vibrar, producen perturbaciones en el aire que se propagan en todas direcciones. La idea de que el sonido se propaga en forma de ondas, como las olas del mar, se atribuye a Marco Vitrubio Polio, arquitecto e ingeniero al servicio de Julio César, en el siglo I a. de C. Su tratado De archtectura es el único libro sobre esta disciplina [arquitectura] que nos ha llegado desde el mundo antiguo. Las variaciones de la presión del aire que nos rodean llegan a nuestros oídos y son despcompuestas por dos sensores especializados llamados cócleas, que envían la información al cerebro. El sonido es una sensación generada a este último nivel, en una cierta estructura dentro del órgano que rige nuestra percepción [cerebro], y que lamamos córtex. Las ondas son patrones de movimiento que se propagan en un determinado medio: oscilaciones (periódicas o no) que se apartan de un estado de equilibrio. Una onda es radicalmente diferente de una partícula: no tiene consistencia material excepto las formas que adopte el medio que la sostiene, ni está confinada a un punto(s) concreto del espacio. Transmite, en cambio, energía, es decir, información. Las ondas se propagan mucho más deprisa que las partículas. Gracias a las ondas vemos TV, oímos radio, usamos ordenadores y teléfonos móviles, obtenemos imágenes del interior de nuestro cuerpo y de lugares recónditos y remotos, y hemos “viajado” más allá de los confines de nuestro sistema solar. La luz que impresiona nuestras retinas (y nuestro cerebro) se propaga también en forma de ondas: la propagación de la luz es el único fenómeno conocido que se puede explicar aludiendo a la vez a las dos formas básicas que se encuentran en el Universo (materia y energía). Las ondas sonoras (o de presión) viajan más deprisa cuanto más sólido es el medio en el que lo hacen. En el agua, permiten a las ballenas escuchar sonidos de alta frecuencia a miles de kilómetros. En la tierra, les permitía a los indios americanos detectar ruido de cascos de caballos a una distancia de horas. Nuestros sentidos mayores (oído, vista y tacto) perciben el mundo en forma de ondas.

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2. Fenomenología de la audición Existen tres tipos básicos de perturbación dentro de los cuales podemos clasificar las ondas: 1. El medio propaga un solo pulso. 2. El medio propaga varios pulsos desiguales. 3. El medio propaga varios pulsos iguales. En el primer caso oímos un ruido o chasquido puntual (“click”). En el segundo caso oímos una palabra (“paquete de ondas”). En el tercero, oímos un tono musical (“tren periódico de ondas”). Aunque percibimos toda vibración periódica como un solo tono de altura definida y estable, en la Naturaleza no existen los “tonos puros”. Todos los cuerpos vibran de forma compleja y, por tanto, producen vibraciones (o tonos) complejos. Toda vibración periódica (tono complejo o sonido musical) se compone de frecuencias más simples (serie armónica), múltiplos de la frecuencia fundamental, según una proporción constante, sea cual sea el sonido percibido. La serie, en teoría, es infinita, y nos permite, además distinguir unas fuentes sonoras de otras (p.e., unos instrumentos musicales de otros o unas voces de otras), cualidad que llamamos timbre. Este fenómeno recibe el nombre de fenómeno físicoarmónico. El único “tono puro” que podemos oir no es, como se cree, el del diapasón, sino cualquiera de los componentes de los tonos complejos que haya sido “aislado” a través de un proceso previo de grabación y de tratamiento digitalizado (p.e. con un sintetizador o con una mesa de mezclas). Los sonidos modernos y las voces “sintetizados” se construyen de este modo. El diapasón produce un tono complejo de exactamente 440 Hz — ciclos (o vibraciones) por segundo. En un pasado remoto, el oído y el tacto constituían un sentido común. Todavía hoy subsisten algunas especies de peces como las mixinas, que desde hace 330 millones de años conservan un órgano eléctrico, conocido como la línea lateral o línea media. Tal sentido (sensor para la recogida información) hace en el agua lo que el oído en el aire: detectar variaciones de la presión ambiental. El tacto hace cosas parecidas: la piel del pulpo, por ejemplo, es tan sensible, que puede detectar la presencia de un pez de 1 m. de largo a 30 metros de distancia. De hecho, percibimos las frecuencias inferiores a 16 Hz por la piel y no por el oído, razón por la cual tenemos a veces una sensación de vacío en el estómago al oir las notas graves del órgano de una catedral. El ritmo es en buena medida percibido de la misma manera, como lo prueban las personas sordas. La percepción de la frecuencia tiene una enorme importancia en muchísimas criaturas: muchas de ellas se comunican gracias a modulaciones de frecuencia.

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Por ejemplo, las aves que se agrupan en el orden Passseriformes, son las llamadas cantoras, y constituyen casi la mitad de las especies de aves existentes. Sus repertorios varían en muchos grados de complejidad, el mayor de los cuales es el de algunos canarios, que aprenden cantos nuevos cada verano. Los cantos de algunos pájaros llegan a constituirse en “dialectos” (variaciones en función de familias y territorios) derivados a partir de melodías o producciones básicas, y cumplen funciones de cortejo y de delimitación del territorio, entre otras de índole social. El murciélago puede volar y cazar de noche gracias a un sofisticado tipo de “radar” biológico: emite chillidos de muy alta frecuencia (viajan muy deprisa) que rebotan en los objetos del mundo, formándose a partir de ellos una “imagen auditiva” inmediata de su entorno. Los ultrasonidos son percibidos también por otras muchas criaturas, p.e., hecho popularizao por los famoso silbatos para perros. La percepción de la frecuencia exacta tiene en el mosquito Anapheles subpictus una importancia crucial: la hembra bate sus alas a un ritmo periódico de 380 Hz, y es localizada por el macho (que las bate 540 veces por segundo) gracias a su órgano de Johston. El órgano de la hembra no detecta la presencia del macho, pero le sirve para controlar su propio vuelo. Gracias al tono musical de su vuelo podemos identificar igualmente a estas encantdoras criaturas. Las ballenas y los delfines también perciben y utilizan estas elevadas frecuencias. Al cerebro del delfín (que posee un enorme número de circunvoluciones) se lo ha llamado también “el cerebro auditivo”. No conocemos todavía el significado de los complejos cantos de estos animales que utilizan, indudablemente, para comunicarse. 3. Nociones de psicoacústica Las ondas periódicas, debido a su regularidad, tienden a mantenerse más tiempo (antes de amortiguarse y ser integradas de nuevo a la estabilidad del medio), así como a propagarse a mayor distancia. Tienen muchas más resonancia. Son lo que llamamos frecuencias, tonos o sonidos musicales. El más grave que podemos oir vibra (oscila) exactamente 16 veces cada segundo (Hz), y el más agudo unas 20.000. Los tonos musicales son sonidos complejos, y por tanto poseen componentes y atributos. Todas nuestras vocales son, literalmente, tonos musicales. Los principales de estos atributos son:    

Intensidad (sensación débil/fuerte): la determina la amplitud o energía de la onda. Altura (sensación grave/agudo): la determinan el período y la frecuencia (número de oscilaciones periódicas por segundo). Duración (sensación breve/largo): es función del tiempo. Timbre (sensación cualitativa de la fuente sonora): lo es del número e intensidad de los armónicos percibidos por la cóclea. LAFARGA & SANZ (2002)

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El principal de ellos es la altura, seguido del ritmo. Su combinación con todos los demás elementos configura la enorme variedad de melodías y de piezas musicales. Los sonidos musicales se combinan e intervalos y en acordes; éstos en melodías y armonías que se entrelazan y que, a su vez, se combinan y encadenan en múltiples modos para generar una forma o un discurso musical. El oído occidental ha perseguido con el devenir histórico de la producción musical, un tipo de música que obedece las reglas de la armonía, en donde existe una jerarquía tonal para los intervalos y las construcciones polifónicas que reproduce las leyes naturales del sonido periódico y que permite el tránsito por una serie de tonalidades o color armónico. Los intervalos fundamentales (los primeros que aparecen en la serie) son comunes a todas las culturas, y además el de octava, en el que la frecuencia del segundo sonido es exactamente el doble de la del primero, recibe el mismo nombre en aquellas que poseen un alfabeto musical, indicando que son perceptivamente equivalentes. La octava es también el primer intervalo en la serie armónica, y el que más veces aparece. Es, por tanto, la primera regularidad que el oído percibe, así como la más prominente. Todas las culturas conocen y utilizan los intervalos de octava (8ª), y los de quinta (5ª) y cuarta (4ª), segundo y tercer intervalos de la serie, respectivamente. Los llamamos “intervalos universales”. A partir de una cuerda tensada (cuyas vibraciones son, evidentemente, periódicas o regulares), pueden obtenerse todos los sonidos de la escala dividiéndola en fracciones o razones numéricas, hecho ya conocido hace miles de años por todas las grandes culturas antiguas, y ha corrido a través de la historia gracias a un instrumento llamado monocordio. La división de la octava en diferentes fracciones origina los diferentes intervalos, y constituye el fundamento de los sistemas tonales del mundo: a partir del sonido que emite una cuerda tensada, obtenemos la 8ª haciendo sonar sólo su mitad (1/2); la 5ª haciendo sonar su fracción 2/3; y la 4ª, con la fracción ¾. Los bebés reconocen mejor los cambios que ocurren en melodías que incluyen estos intervalos que los que ocurren en otras con intervalos distintos, lo cual parece indicar que el oído detecta tales regularidades (8ª, 5ª y 4ª) desde los primeros momentos de la vida. El La central del piano (La4) se estableció por convención en 440 Hz. Del músico capaz de producir o reconocer la altura exacta de los sonidos sin referencia previa de qué nota inicia el tema, se dice que posee “oído absoluto”, rara y apreciada habilidad que parece garantizar el éxito (al menos académico) en el quehacer musical.

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4. Música y Cerebro 4.1. Circuitos En el hombre, las variaciones de las ondas de presión del aire llegan a la oreja y sus recovecos las concentran dirigiéndolas al tubo que conduce a la membrana del tímpano, que se comporta como el parche de un tambor (está hecho, literalmente, de piel. El tímpano amortigua la fuerza o intensidad del sonido unas 200 veces, y transmite el mismo número y (forma) de impulsos a los huesecillos: martillo, yunque y estribo. El estribo es quien, al final de la cadena de transmisión mecánica, “informa a la cóclea (o caracol), en cuyo interior la información es convertida (“traducida”) a impulsos eléctricos, código en el cual será transmitida al cerebro. Este proceso poco conocido recibe el nombre de transducción. El proceso es el mismo para todas las fuentes de sonido que utilizan el oído como canal de acceso al cerebro, incluyendo al lenguaje y a la música. El sistema auditivo es el más complejo de nuestros sentidos a nivel central. Sabemos por estudios en animales que la informacion auditiva es enviada al cerebro (en donde es integrada de nuevo como un solo estímulo complejo y con otros tipos de información) a través de diferentes canales después de ser decodificada por la cóclea. Existen al menos 6 estaciones de tránsito desde la cóclea hasta su destino final en el córtex, pero se sabe poco acerca de lo que acontece con las señales en las estructuras en donde se produce el relevo neuronal. Tales núcleos (en realidad, complejos de núcleos) son, en orden ascendente: a) cóclea b) núcleos cocleares c) complejo olivar / cuerpo trapezoide d) colículo inferior e) cuerpo geniculado medial (en el tálamo) f) giro transverso de Heschl (áreas corticales auditivas número 41 y 42 según terminología de Brodmann) o córtex auditivo primario. Cada cóclea se proyecta al hemisferio contralateral (del lado opuesto) y, a continuación, el cuerpo calloso (unos 200 millones de fibras, aproximadamente) se encarga de conectar la información que posee cada uno de los hemisferios. A nivel cortical, el área de Wernicke (área 22 de Brodmann) del lado izquierdo es un área crítica en relación con la comprensión del lenguaje, y acaso lo sea también con otros códigos: decodifica la información ligüística a través del canal auditivo (fonemas y sílabas), del visual (lectura normal de símbolos fonéticos o de ideogramas y lenguas de gestos), y del táctil (percepción háptica de caracteres braille en sujetos ciegos). LAFARGA & SANZ (2002)

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Gottfried SCHLAUGH (1995) demostró que dicha área era casi el doble en músicos que poseían oído absoluto que en hablantes no-músicos. El córtex es la estructura más moderna en la escala filogenética, la última en aparecer en el curso de la evolución. La llamamos materia gris (en realidad tiene un tono rosado). Ocupa sólo los 3 ó 4 milímetros más externos de nuestro cerebro, y su superficie desplegada ocuparía una hoja de papel tamaño Din A3. En él, las neuronas se distribuyen en 6 capas principales según su forma, función y especialización. Korbinian Brodmann (1906) identificó 52 áreas corticales de este modo (citoarquitectura), pero hoy sabemos que en el cerebro adulto existen más de 200 áreas especializadas. Se cree que el córtex visual (ficha nº 25) se divide al menos en 32, dedicadas a diferentes aspectos del procesamiento visual. El córtex contiene 2/3 de todas las neuronas y 3/4 de todas las sinapsis (puntos de contacto entre las neuronas). Una neurona puede tener desde unos cientos hasta varias decenas de miles de ellas. Todo cuanto aprendemos, recordamos, o pensamos, tiene su sede en él. También se lo ha llamado la mente generativa. En la imagen, vista del hemisferio derecho. 4.2. Lesiones cerebrales en músicos El término “amusia” describe la pérdida o incapacidad sufrida en la competencia musical previa que poseía una determinada persona antes de una lesión cerebral. Fue acuñado por STEINHALS en 1871. En propiedad, sólo debería aplicarse, en efecto, a alguien que haya sido instruido en música en mayor o menor grado. No diríamos “afásico” de alguien que antes de la lesión no hablaba. Del mismo modo, “amusia” se refiere a la pérdida sufrida por alguien que previamente “musicaba”. Probablemente se dan muchos más casos de déficits en funciones “musicales” que los que se detectan en la práctica clínica: una persona va rápidamente al neurólogo si pierde el habla o la motricidad, pero no lo hace si el déficit es sutil (p.e., percepción de tonos) y si su actividad cotidiana no se relaciona directamente con la percepción de tonos. Además, en nuestra sociedad, sólo recibe instrucción musical una parte reducida de la población, con lo cual el número de casos reales detectados disminuye todavía más. Los casos de amusia son informados con regularidad desde aproximadamente principios del siglo XIX 1. De entonces a hoy, se han descrito numerosas variedades en la perturbación de la función musical: alexia musical, agrafía musical, amusia vocal, “sordera” para los tonos, incapacidad motora, incluso déficit selectivo en el copiado de música en copistas profesionales. Todos estos déficits (y algunos más) pueden darse 1

Incluso en la actualidad, muchos neurólogos no examinan la competencia “musical” de sus pacientes, a no ser que su actividad profesional se relacione directamente con la práctica musical. LAFARGA & SANZ (2002)

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aislados o en combinación con éstos u otros síntomas de disfunción cerebral. La literatura es rica en casos de músicos que han perdido una u otra faceta del quehacer o de la percepción musical: se puede dejar de distinguir los timbres (cualidad sonora que distingue a un instrumento o a una voz de otra) de forma selectiva, sin otro déficit perceptivo-musical, o los tonos, o el ritmo, o la representación gráfica de un símbolo musical, aún cuando se siga comprendiendo su significado. Una cuestión diferente y que será tratada en otro artículo de pronta aparición 2, es el de la asociación entre trastornos de la función lingüística (afasias) y trastornos de la función musical (amusias). Ambos códigos comparten determinados índices acústicos, y poseen evidentes similitudes. Es una cuestión abierta si la música y el lenguaje comparten substratos neuronales en todo o en parte, si son adyacentes, o por completo independientes. Hasta hoy, la evidencia clínica no nos ha permitido dilucidar esta cuestión. Uno de los casos más famosos de amusia fue el caso de Maurice Ravel. En 1923, sufrió un accidente en un taxi londinense en el que sufrió un traumatismo craneal sin aparentes consecuencias. Cinco años más tarde, en 1928, comenzó a cometer errores ortográficos que un alumno de composición detectó en las anotaciones de los ejercicios y las partituras. En esta época, en que escribió el famoso Bolero (en 1928), ya sufría estos estados de confusión, amnesia o somnolencia. El propio Ravel, experto nadador, había advertido que no podía coordinar sus miembros con precisión para avanzar en el agua. Más tarde, en 1933, tardó 1 semana en escribir una carta de 50 palabras, ¡con la ayuda de un diccionario!. Ravel sufrió una afasia mixta severa. Sólo entendía el habla dirigida a él mismo, apenas podía expresarse en sus últimos tiempos, pero era consciente, en cambio, de lo dramático de su situación. En una ocasión, expresó su pesar por no poder acabar su ópera “Juana de Arco”, afirmando que tenía la música en su cabeza, sabía qué quería oir, pero sabía también que le era imposible escribirlo. Otros muchos músicos, compositores (p.e., Benjamin Britten o George Gershwin) e intérpretes, padecieron lesiones cerebrales más o menos severas en diferentes momentos de su vida. Un caso famoso de lesión hemisférica izquierda, que no afectó significativamente la competencia musical fue el de Shebalin, profesor de composición en el Conservatorio de Moscú. Con su hemisferio derecho intacto siguió componiendo obras que Shostakovitch juzgó tan geniales como las compuestas antes de la lesión. La norma, no obstante, es la contraria: las personas que reciben instrucción musical gestionan el control y la percepción de tal actividad desde su hemisferio lingüístico, normalmente el izquierdo.

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Amusias: introducción al estudio de la localización cerebral de la función musical (en preparación). LAFARGA & SANZ (2002)

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4.3. Síndromes “musicales” Uno de los casos más famosos es el de Leslie, en Estados Unidos. Nunca recibió una sóla clase de música. Es autista, invidente, y deficiente en muchos aspectos de su vida mental, pero su madre advirtió pronto su extrema facilidad para tratar con los sonidos y facilitó y estimuló en todo cuanto pudo esta habilidad intacta: hoy, Leslie oye una melodía a varias voces una sóla vez y la reproduce a continuación sin errores sobre un teclado. Toca el órgano en la Iglesia de su comunidad todos los domingos, y lo extraordinario de su caso le ha hecho famoso en todo el mundo. Se han descrito otros niños en la literatura que, sin instrucción musical, podían recordar cientos de melodías o tocar de oído melodías famosas en diversos instrumentos. Existe, no obstante, un síndrome, que parece establecer una predisposición y facilidad hacia la música sorprendente. Se trata del mal conocido como “síndrome de Williams”. El trastorno tiene una prevalencia de 1 de cada 20.000 nacimientos. En la Edad Media, sus rasgos característicos inspiraron historias y narraciones que incluían personajes fantásticos como duendes, gnomos, elfos, etc. Comienzan andar en torno a los 21 meses, y muchos de ellos poseen habilidades musicales sorprendentes en personas que son deficitarias en otras áreas. Pocos, en cambio, aprenden a leer música. Algunos pueden disociar ritmos harto complejos en cada mano, otro canta canciones en 25 idiomas, otros tocan el violín, la guitarra, u otros instrumentos, o recuerdan durante años largos textos o configuraciones musicales complejas, incluyendo obras que han aprendido de oído, pero que no saben “leer”. El síndrome de Williams está siendo bien estudiado en la actualidad por Bárbara LENHOFF y colaboradores. Por último, cabe citar dos tipos diferentes, pero evidentemente relacionados, de entidad clínica: las llamadas “alucinaciones auditivas” — el paciente oye voces cantando, música, u otros sonidos significativos musicalmente en ausencia de estímulos externos reales — y las conocidas como “epilepsias musicogénicas”: en este segundo caso, la audición de determinados fragmentos o motivos musicales desencadena una crisis epiléptica.

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Abstract This paper describes in a precise and accurate way, although basic and general, the nature of sound in four aspects: physical (waves and vibratory events), biological (audition in other species), anatomical (human auditory anatomy), and neurological (brain lesions and musical syndromes, that are called amusias). The concept of stationary or periodic wave, which we call usually “musical sounds” and many criatures use to communication, are introduced. Next, circuitry of auditory information in man is described, from it ‘s reception at the cochlea to its final destination in the cortex. Last, the concept of amusia as clinical entity and its recent history is introduced, with special attention to both the case of a famous composer, Maurice Ravel, and to certain children who suffer a specific syndrome called Williams’ Syndrome, developing a higher degree of musical competence. Keywords: amusia, auditory perception, cortex, Maurice Ravel, music, sound, Williams’ Syndrome.

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