In questo articolo Chan e colleghi, attraverso un esperimento di registrazione corticale dimostrano in maniera inequivocabile il substrato neuronale dell'effetto Tomatis. Il prof. Alfred Tomatis, nella sua comunicazione all'Accademia Nazionale di Medicina, affermò quella che poi venne denominata La Prima Legge Tomatis, ovvero: "la voce emette quello che l'orecchio sente".
La dimostrazione empirica arrivò nel 1957 dal lavoro di Husson: effettuò audiogrammi e registrò sonogrammi dimostrando che la modificazione degli uni si rifletteva in corrispondenti variazioni degli altri. Questa ricerca fornisce le "neuroimmagini" dei circuiti
neuronali che Tomatis aveva postulato per l'integratore audio-vocale.
La registrazione è stata condotta utilizzato un dispositivo per indurre una perturbazione in tempo reale della frequenza mentre i soggetti partecipanti allo studio pronunciavano un suono prolungato della vocale 'a'. Il segnale del microfono veniva quindi manipolato in modo da creare un aumento o una diminuizione di 200Hz (due semitoni) rispetto alla frequenza di emissione (condizione di emissione). Questo feedback uditivo modificato in frequenza veniva registrato e riproposto ai soggetti (condizione di ascolto). Sono state in seguito valutate le registrazioni delle aree neurali di soppressione e di aumento dell'attività confrontando le risposte in condizioni di ascolto rispetto a quelle in condizioni di emissione. Gli Autori sono stati così in grado di correlare l'attività neurale con i cambiamenti dell'emissione vocale suscitati dalla perturbazione della frequenza.
L'atto del parlare può indurre una modulazione bidirezionale della corteccia uditiva: una soppressione durante la normale vocalizzazione, quando il target acustico è coerente con le aspettative prodotte dall'output motorio; e un aumento dell'attività, durante la vocalizzazione col feedback alterato in frequenza, quando le aspettative di emissione non sono soddisfatte. Attraverso la registrazione ad alta risoluzione spaziale Chan ed al. sono stati in grado di correlare i due fenomeni, dimostrando che la soppressione non è predetta dall'aumento. I risultati emersi supportano un modello di controllo motorio della voce che pervede un grande contributo della corteccia uditiva nella compensazione movimento-guidata dell'emissione vocale.
Network sensorimotorio corticale umano alla base del circuito a feedback di controllo dell'intonazione
Riassunto. Il controllo della vocalizzazione è strettamente dipendente dal feedback uditivo. In questo lavoro, utilizzando la registrazione corticale diretta, abbiamo identificato il network peri-Silviano della parola che media, nell'uomo, il feedback di controllo dell'intonazione. I soggetti emettevano suoni mentre un processore in tempo reale perturbava brevemente la frequenza da loro emesso (condizione di emissione). I soggetti in seguito ascoltavano la registrazione del loro feedback uditivo (condizione d'ascolto). Nel giro temporale postero-superiore, una parte delle aree mostrava una risposta di soppressione al feedback normale, mentre altre aree spazialmente indipendenti mostravano un aumento della risposta al feedback modificato. Da un punto di vista comportamentale, i soggetti compensavano la perturbazione modificando la loro intonazione. L'analisi dei dati ha rivelato che i cambiamenti vocali compensatori erano predetti dall'ampiezza delle risposte alle perturbazioni nelle aree sia uditive sia, conseguentemente, premotorie ventrali. Inoltre, le aree in cui le risposte alla perturbazione erano aumentate nelle condizioni di emissione hanno evidenziato una correlazione più stretta col comportamento. Il network corticale sensorimotorio sembra sottolineare un controllo a feedback basato sull'udito nel controllo dell'intonazione negli umani.
Human cortical sensorimotor network underlying feedback control of vocal pitch.
Chang EF, Niziolek CA, Knight RT, Nagarajan SS, Houde JF. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Feb 12;110(7):2653-8.
Abstract. The control of vocalization is critically dependent on auditory feedback. Here,we determined the human peri-Sylvian speech network that mediates feedback control of pitch using direct cortical recordings. Subjects phonated while a real-time signal processor briefly perturbed their output pitch (speak condition). Subjects later heard the same recordings of their auditory feedback (listen condition). In posterior superior temporal gyrus, a proportion of sites had suppressed responses to normal feedback, whereas other spatially independent sites had enhanced responses to altered feedback. Behaviorally, speakers compensated for perturbations by changing their pitch. Single-trial analyses revealed that compensatory vocal changes were predicted by the magnitude of both auditory and subsequent ventral premotor responses to perturbations. Furthermore, sites whose responses to perturbation were enhanced in the speaking condition exhibited stronger correlations with behavior. This sensorimotor cortical network appears to underlie auditory feedback-based control of vocal pitch in humans.
