Música e o Cérebro

Qual é o segredo do estranho poder da música? Buscando uma resposta, os cientistas estão montando uma imagem do que acontece no cérebro de ouvintes e músicos.

por: Norman M. Weinberger

A música nos rodeia – e não queremos que seja de outra maneira. Um estimulante crescendo orquestral pode trazer lágrimas aos nossos olhos e causar arrepios em nossa espinha. As trilhas sonoras adicionam um toque de emoção a filmes e programas de TV. Músicos em eventos esportivos nos unem e nos fazem levantar, aplaudindo. Os pais cantam suavemente para os bebês para acalmá-los.

E o nosso gosto pela música tem raízes profundas: temos feito música desde o alvorecer da cultura. Há mais de 30 mil anos, os primeiros humanos já tocavam flautas de osso, instrumentos de percussão e harpas – e todas as sociedades conhecidas em todo o mundo tiveram música [*]. De fato, nossa apreciação parece ser inata. Bebês com apenas dois meses se voltarão para sons consonantes, ou agradáveis, e se afastarão dos dissonantes [ver quadro ao lado]. E os mesmos tipos de centros de prazer acendem-se no cérebro de uma pessoa, quer ela esteja se arrepiando ouvindo o desfecho de uma sinfonia ou comendo chocolate, fazendo sexo ou usando cocaína.

Aí reside um intrigante mistério biológico: por que a música – universalmente amada e singularmente poderosa em sua capacidade de agitar as emoções – é tão penetrante e importante para nós? Poderia seu surgimento ter melhorado a sobrevivência humana de alguma forma, como um auxílio ao namoro, conforme Geoffrey F. Miller, da Universidade do Novo México, propôs? Ou, como sugerido por Robin I.M. Dunbar, da Universidade de Liverpool, na Inglaterra, ela nos ajudou originalmente, promovendo a coesão social em grupos que tinham crescido demais para serem controlados? Por outro lado, para usar as palavras de Steven Pinker, da Universidade de Harvard, a música é apenas um cheesecake auditivo – um feliz acidente de evolução que faz cócegas na fantasia do cérebro?

Os neurocientistas ainda não têm as respostas definitivas. Mas nos últimos anos, começamos a obter uma compreensão mais firme sobre onde e como a música é processada no cérebro, o que deve estabelecer as bases para responder a questões evolutivas. Coletivamente, estudos de pacientes com lesões cerebrais e exames por imagem de indivíduos saudáveis inesperadamente não demonstraram nenhum centro cerebral especializado para a música. Em vez disso, a música envolve muitas áreas distribuídas por todo o cérebro, incluindo aquelas que geralmente estão envolvidas em outros tipos de cognição. As áreas ativas variam de acordo com as experiências individuais e o treinamento musical da pessoa. O ouvido tem o menor número de células sensoriais de qualquer órgão sensorial – 3.500 células ciliadas internas ocupam o ouvido, contra 100 milhões de fotorreceptores no olho. Contudo, nossa resposta mental à música é notavelmente adaptável; até mesmo bem pouco estudo pode reajustar a maneira como o cérebro lida com os estímulos musicais.

Canções Internas

Até o advento das modernas técnicas de exames por imagem, os cientistas obtiveram insights sobre o funcionamento musical interno do cérebro, principalmente estudando pacientes – incluindo compositores famosos – que haviam experimentado déficits cerebrais como resultado de lesões, derrame ou outras doenças. Por exemplo, em 1933, o compositor francês Maurice Ravel começou a exibir sintomas do que pode ter sido uma degeneração cerebral focal, um distúrbio no qual áreas discretas de tecido cerebral se atrofiam. Suas habilidades conceituais permaneceram intactas – ele ainda podia ouvir e lembrar suas antigas composições e tocar escalas. Mas ele não conseguia escrever música. Falando sobre sua pretendida ópera Joanna d’Arc , Ravel confidenciou a um amigo “… esta ópera está aqui, na minha cabeça. Eu ouço, mas nunca vou escrever. Acabou. Eu não posso mais escrever minha música.” Ravel morreu quatro anos depois, após um procedimento neurocirúrgico malsucedido. O caso deu credibilidade à ideia de que o cérebro pode não ter um centro específico para a música.

A experiência de outro compositor sugeriu adicionalmente que a música e a fala eram processadas de forma independente. Depois de sofrer um derrame cerebral em 1953, Vissarion Shebalin, um compositor russo, não pôde mais falar ou entender a fala, mas manteve a capacidade de escrever música até sua morte 10 anos depois. Assim, a suposição de processamento independente parece ser verdadeira, embora trabalhos mais recentes tenham produzido um entendimento mais sutil, relacionado a duas das características que a música e a linguagem compartilham: ambos são um meio de comunicação, e cada um tem uma sintaxe, um conjunto de regras que governam a combinação adequada de elementos (notas e palavras, respectivamente). Segundo Aniruddh D. Patel, do Instituto de Neurociências de San Diego, descobertas a partir de imagens sugerem que uma região no lobo frontal permite a construção adequada da sintaxe da música e da linguagem, enquanto outras partes do cérebro lidam com aspectos relacionados ao processamento da linguagem e da música.

Estudos de imagem também nos deram um quadro bastante refinado das respostas do cérebro à música. Esses resultados fazem mais sentido quando colocados no contexto de como o ouvido transmite sons em geral para o cérebro [veja quadro abaixo].

Como outros sistemas sensoriais, o da audição é organizado hierarquicamente, consistindo em uma série de estações de processamento neural do ouvido até o nível mais alto, o córtex auditivo. O processamento de sons, como tons musicais, começa com o ouvido interno (cóclea), que classifica sons complexos produzidos por, digamos, um violino, em suas frequências constituintes elementares. A cóclea então transmite essa informação ao longo de fibras afinadas separadamente do nervo auditivo como uma sucessão de descargas neurais. Eventualmente estas descargas alcançam o córtex auditivo no lobo temporal. Células diferentes no sistema auditivo do cérebro respondem melhor a certas frequências; as células vizinhas têm curvas de afinação sobrepostas, de modo que não há lacunas. De fato, como as células vizinhas estão afinadas em frequências semelhantes, o córtex auditivo forma um mapa de frequência em toda a sua superfície [ver quadro abaixo, à direita].

A resposta à música em si, contudo, é mais complicada. A música consiste em uma sequência de tons, e sua percepção depende da compreensão das relações entre os sons. Muitas áreas do cérebro estão envolvidas no processamento dos vários componentes da música. Considere o tom, que abrange as frequências e o volume de um som. Há algum tempo, os investigadores suspeitavam que as células afinadas para uma frequência específica respondiam sempre da mesma maneira quando essa frequência era detectada.

Mas no final da década de 1980, David Diamond, Thomas M. McKenna e eu, trabalhando em meu laboratório na Universidade da Califórnia, Irvine, levantaram dúvidas sobre essa noção quando estudamos o contorno, que é o padrão de tons ascendentes e descendentes, que é a base para todas as melodias. Construímos melodias consistindo em contornos diferentes usando os mesmos cinco tons e, em seguida, registramos as respostas de neurônios individuais nos córtices auditivos de gatos. Descobrimos que as respostas celulares (o número de descargas) variaram com o contorno. As respostas dependiam da localização de um determinado tom dentro de uma melodia; as células podem disparar mais vigorosamente quando esse tom é precedido por outros tons, e não quando é o primeiro. Além disso, as células reagem de maneira diferente ao mesmo tom quando este faz parte de um contorno ascendente (de tons baixos para altos) do que quando faz parte de um contorno descendente ou mais complexo. Essas descobertas mostram que o padrão de uma melodia é importante: o processamento no sistema auditivo não é como a simples transmissão de som em um telefone ou sistema estéreo.

A maioria das pesquisas se concentra na melodia, mas o ritmo (a duração relativa e o espaçamento das notas), a harmonia (a relação de dois ou mais tons simultâneos) e o timbre (a diferença característica no som entre dois instrumentos tocando o mesmo tom) também são de interesse. Estudos de ritmo concluíram que um hemisfério é mais envolvido, embora discordem sobre qual hemisfério. O problema é que tarefas diferentes e até estímulos rítmicos diferentes podem exigir diferentes capacidades de processamento. Por exemplo, o lobo temporal esquerdo parece processar estímulos mais breves do que o lobo temporal direito e, portanto, estaria mais envolvido quando o ouvinte estivesse tentando discernir o ritmo enquanto ouvia sons musicais mais breves.

A situação é mais clara para a harmonia. Estudos de imagem do córtex cerebral encontram maior ativação nas regiões auditivas do lobo temporal direito quando os pacientes estão se concentrando em aspectos da harmonia. O timbre também recebeu uma preferência do lobo temporal direito. Os pacientes cujo lobo temporal foi removido (como em procedimentos para eliminar convulsões) apresentam déficits na discriminação do timbre se o tecido do hemisfério direito, mas não do esquerdo, for retirado. Além disso, o lobo temporal direito torna-se ativo em indivíduos normais quando discriminam entre diferentes timbres.

As respostas do cérebro também dependem das experiências e do treinamento do ouvinte. Até mesmo um pouco de treinamento pode alterar rapidamente as reações do cérebro. Por exemplo, até cerca de 10 anos atrás, os cientistas acreditavam que a afinação era fixa para cada célula no córtex auditivo. Nossos estudos sobre o contorno, entretanto, nos fizeram suspeitar que a afinação celular pode ser alterada durante o aprendizado, de modo que certas células se tornam mais sensíveis a sons que atraem a atenção e são armazenados na memória.

Para descobrir isso, Jon S. Bakin, Jean-Marc Edeline e eu conduzimos uma série de experimentos durante os anos 90, nos quais perguntamos se a organização básica do córtex auditivo á alterada quando um animal aprende que um certo tom é de alguma forma importante. Nosso grupo apresentou inicialmente a cobaias muitos tons diferentes e registrou as respostas de várias células no córtex auditivo para determinar quais tons produziam as maiores respostas. Em seguida, ensinamos aos animais que um tom específico e diferente do preferido era importante, fazendo com que ele um sinal para um leve choque nos pés. As cobaias aprenderam essa associação em poucos minutos. Em seguida, determinamos as respostas celulares novamente, imediatamente após o treinamento e em vários momentos até dois meses depois. As preferências de afinação dos neurônios haviam mudado de suas frequências originais para as do tom de sinal. Assim, o aprendizado altera a afinação do cérebro para que mais células respondam melhor a sons significativos do ponto de vista comportamental. Esse processo de ajuste celular se estende pelo córtex, editando o mapa de frequências de modo que uma área maior do córtex processe tons importantes. Pode-se dizer quais frequências são importantes para um animal simplesmente determinando a organização da frequência de seu córtex auditivo [ver quadro ao lado].

A alteração nas frequências foi notavelmente durável: tornou-se mais forte ao longo do tempo sem treinamento adicional e durou meses. Essas descobertas iniciaram um crescente corpo de pesquisas indicando que uma maneira pela qual o cérebro armazena a importância aprendida de um estímulo é dedicar mais células cerebrais ao processamento desse estímulo. Embora não seja possível registrar a partir de neurônios individuais em humanos durante o aprendizado, estudos de imagens cerebrais podem detectar mudanças na magnitude média das respostas de milhares de células em várias partes do córtex. Em 1998, Ray Dolan e seus colegas da University College London treinaram pacientes humanos em um tipo semelhante de tarefa, ensinando-lhes que um determinado tom era significativo. O grupo descobriu que o aprendizado produz o mesmo tipo de alterações de frequência vistas em animais. Os efeitos a longo prazo da aprendizagem por meio da alteração de frequências podem ajudar a explicar por que podemos reconhecer rapidamente uma melodia familiar em uma sala barulhenta e também por que as pessoas que sofrem perda de memória por doenças neurodegenerativas como Alzheimer ainda podem lembrar de música que aprenderam no passado.

Mesmo quando um som audível está ausente, todos nós podemos ouvir uma peça musical ao nos lembrarmos dela. Pense em qualquer peça que você conheça e execute-a em sua cabeça. Onde no cérebro esta música está tocando? Em 1999, Andrea R. Halpern, da Bucknell University, e Robert J. Zatorre, do Instituto Neurológico de Montreal, da McGill University, conduziram um estudo no qual examinaram os cérebros de não-músicos que, ou ouviam música, ou apenas imaginavam ouvir a mesma música. Muitas das mesmas áreas nos lobos temporais que estavam envolvidas na audição das melodias também foram ativadas quando aquelas melodias foram meramente imaginadas.

Cérebros Bem Desenvolvidos

Estudos de músicos ampliaram muitos dos achados observados acima, confirmando dramaticamente a capacidade do cérebro para modificar suas conexões neurais em apoio a atividades musicais. Assim como algum treinamento aumenta o número de células que respondem a um som quando ele se torna importante, o aprendizado prolongado produz respostas mais marcantes e mudanças físicas no cérebro. Os músicos, que costumam praticar muitas horas por dia durante anos, mostram esses efeitos – suas respostas à música diferem das de não-músicos; eles também exibem um hiperdesenvolvimento de certas áreas em seus cérebros.

Christo Pantev, então na Universidade de Mnster, na Alemanha, liderou um desses estudos em 1998. Ele descobriu que quando músicos ouvem um piano tocando, cerca de 25% mais de suas regiões auditivas do hemisfério esquerdo respondem do que em não-músicos. Esse efeito é específico para tons musicais e não ocorre com sons semelhantes, mas não musicais. Além disso, os autores descobriram que essa expansão da área de resposta é maior quanto menor a idade em que as aulas começaram. Estudos com crianças sugerem que a experiência musical inicial pode facilitar o desenvolvimento. Em 2004, Antoine Shahin, Larry E. Roberts e Laurel J. Trainor, da Universidade McMaster, em Ontário, registraram respostas cerebrais ao piano, violino e tons puros em crianças de quatro e cinco anos de idade. Os jovens que tinham recebido maior exposição à música em suas casas mostraram atividade auditiva cerebral aumentada, comparável à de crianças não expostas cerca de três anos mais velhas.

Os músicos podem exibir respostas maiores aos sons, em parte porque seu córtex auditivo é mais extenso. Peter Schneider e seus colegas de trabalho na Universidade de Heidelberg, na Alemanha, relataram em 2002 que o volume desse córtex em músicos era 130% maior. As porcentagens de aumento de volume foram vinculadas a níveis de treinamento musical, sugerindo que a aprendizagem musical proporcionalmente aumenta o número de neurônios que o processam.

Além disso, os cérebros dos músicos dedicam mais área ao controle motor dos dedos usados para tocar um instrumento. Em 1995, Thomas Elbert, da Universidade de Konstanz, na Alemanha, e seus colegas relataram que as regiões do cérebro que recebem informações sensoriais do segundo ao quinto dedo da mão esquerda eram significativamente maiores nos violinistas; esses são precisamente os dedos usados para fazer movimentos rápidos e complexos no violino. Em contraste, eles não observaram aumento das áreas do córtex que controlam os impulsos da mão direita, que controla o arco e não requer movimentos especiais dos dedos. Não músicos não exibem essas diferenças. Além disso, Pantev, agora no Rotman Research Institute da Universidade de Toronto, relatou em 2001 que os cérebros de trompetistas profissionais reagem de uma maneira tão intensificada apenas ao som de um trompete – e não, por exemplo, ao de um violino.

Os músicos também devem desenvolver uma maior capacidade de usar as duas mãos, especialmente para tocar teclado. Assim, pode-se esperar que esta coordenação aumentada entre as regiões motoras dos dois hemisférios tenha um substrato anatômico. Parece ser o caso. O corpo caloso anterior, que contém a faixa de fibras que interliga as duas áreas motoras, é maior em músicos do que em não músicos. Novamente, a extensão do aumento é maior quanto antes as lições de música começaram. Outros estudos sugerem que o tamanho real do córtex motor, assim como o do cerebelo – uma região na parte de trás do cérebro envolvida na coordenação motora – é maior em músicos.

Ode à alegria – ou à Tristeza

Além do exame de como o cérebro processa os aspectos auditivos da música, os pesquisadores estão explorando como ele evoca fortes reações emocionais. Um trabalho pioneiro em 1991, de John A. Sloboda, da Universidade de Keele, na Inglaterra, revelou que mais de 80% dos adultos da amostra estudada relataram respostas físicas à música, incluindo emoções, risadas ou lágrimas. Em um estudo realizado em 1995 por Jaak Panksepp, da Bowling Green State University, 70% das várias centenas de jovens entrevistados disseram que gostavam de música porque provocavam emoções e sentimentos. Em apoio a essas pesquisas há o resultado de um estudo de 1997 feito por Carol L. Krumhansl, da Universidade de Cornell. Ela e seus colegas registraram a frequência cardíaca, a pressão arterial, a respiração e outras medidas fisiológicas durante a apresentação de várias peças que foram consideradas como expressando felicidade, tristeza, medo ou tensão. Cada tipo de música provocou um padrão diferente, mas consistente, de mudança fisiológica entre os pacientes.

Até recentemente, os cientistas sabiam pouco sobre os mecanismos cerebrais envolvidos. Uma pista, no entanto, vem de uma mulher conhecida como RI (iniciais usadas para manter a privacidade) que sofreu danos bilaterais nos seus lobos temporais, incluindo regiões corticais auditivas. Sua inteligência e memória geral são normais e ela não tem dificuldades de linguagem. No entanto, ela não consegue perceber nem reconhecer nenhuma música, seja uma peça previamente conhecida ou uma nova peça que ela tenha ouvido repetidamente. Ela não consegue distinguir entre duas melodias, não importa quão diferentes sejam. No entanto, ela tem reações emocionais normais a diferentes tipos de música; sua capacidade de identificar uma emoção com uma determinada seleção musical é completamente normal! A partir desse caso, aprendemos que o lobo temporal é necessário para compreender a melodia, mas não para produzir uma reação emocional, a qual é tanto subcortical quanto também envolve aspectos dos lobos frontais.

Flauta de osso, de um sítio arqueológico na França, datando de pelo menos 32.000 anos – evidência de que os seres humanos têm estado tocando música desde o despertamento da cultura. [*]

Um experimento de imagem em 2001 por Anne Blood e Zatorre de McGill procurou especificar melhor as regiões do cérebro envolvidas em reações emocionais à música. Este estudo utilizou estímulos emocionais leves, associados à reação das pessoas à consonância musical versus dissonância. Os intervalos musicais consoantes são geralmente aqueles para os quais existe uma simples razão de frequências entre dois tons. Um exemplo é o Dó central (cerca de 260 hertz, ou Hz) e o Sol central (cerca de 390 Hz). A razão entre eles é de 2:3, formando um intervalo de quinta justa, o qual soa de forma agradável quando os tons são tocados simultaneamente. Em contraste, o Dó central e o Dó sustenido (cerca de 277 Hz) têm uma razão complexa de cerca de 17:18 e são considerados desagradáveis, tendo um som áspero.

Quais são os mecanismos cerebrais subjacentes dessa experiência? A tomografia por emissão de pósitrons (PET) realizada enquanto os pacientes ouviam acordes consonantes ou dissonantes mostrou que regiões cerebrais localizadas em pontos diferentes estavam envolvidas nas reações emocionais. Acordes consonantes ativaram a área orbito-frontal (parte do sistema de recompensa) do hemisfério direito e também parte de uma área abaixo do corpo caloso. Em contraste, os acordes dissonantes ativaram o giro para-hipocampal direito. Assim, pelo menos dois sistemas, cada um lidando com um tipo diferente de emoção, estão em ação quando o cérebro processa emoções relacionadas à música. Como os diferentes padrões de atividade no sistema auditivo podem estar especificamente ligados a essas regiões diferencialmente reativas dos hemisférios ainda precisam ser descobertos.

No mesmo ano, Blood e Zatorre acrescentaram mais uma pista de como a música evoca o prazer. Quando escanearam o cérebro de músicos que experimentaram arrepios de euforia ao ouvir música, descobriram que a música ativava alguns dos mesmos sistemas de recompensa estimulados por comida, sexo e drogas que causam dependência.

No geral, as descobertas até o momento indicam que a música tem uma base biológica e que o cérebro tem uma organização funcional para a música. Parece bastante claro, mesmo neste estágio inicial da investigação, que muitas regiões do cérebro participam de aspectos específicos do processamento musical, seja apoiando a percepção (como apreender uma melodia) ou evocando reações emocionais. Os músicos parecem ter especializações adicionais, particularmente o hiperdesenvolvimento de algumas estruturas cerebrais. Esses efeitos demonstram que o aprendizado altera a afinação no cérebro, aumentando tanto as respostas de células individuais quanto o número de células que reagem fortemente a sons que se tornam importantes para um indivíduo. À medida que as pesquisas sobre música e o cérebro continuam, podemos antecipar uma maior compreensão não apenas sobre a música e suas razões de existência, mas também sobre como ela é realmente multifacetada.

Norman M. Weinberger, que recebeu seu Ph.D. em psicologia experimental da Western Reserve University, trabalha no departamento de neurobiologia e comportamento da Universidade da Califórnia, em Irvine. Ele é um dos fundadores do Centro de Neurobiologia da Aprendizagem e Memória da UCI e do MuSICA – Music and Science Information Computer Archive (Arquivo de Informática de Informação de Música e Ciência). Pioneira no campo da aprendizagem e da memória no sistema auditivo, Weinberger faz parte do conselho editorial da revista Neurobiology of Learning and Memory.

Para saber mais:

• The Origins of Music (As Origens da Música) – Editado por Nils L. Wallin, Björn Merker e Steven Brown. MIT Press, 1999.
• The Psychology of Music (A Psicologia da Música), segunda edição – Editado por Diana Deutsch. Academic Press, 1999.
• Music and Emotion: Theory and Research (Música e Emoção: Teoria e Pesquisa) – Editado por Patrik N. Juslin e John A. Sloboda. Oxford University Press, 2001.
• The Cognitive Neuroscience of Music (A Neurosciência Cognitiva da Música) – Editado por Isabelle Peretz e Robert J. Zatorre. Oxford University Press, 2003.

Observação: Os editores do Música Sacra e Adoração não compactuam com a visão evolucionista implícita nesta afirmação, mas a mantiveram por respeito ao autor do texto. Em nossa cosmovisão, a música foi dada ao homem por Deus, e ela tem sido praticada com o uso de instrumentos desde logo após a saída do Éden, conforme Gênesis 4:21 – “E o nome do seu irmão era Jubal; este foi o pai de todos os que tocam harpa e órgão.” [flauta]

Fonte: Revista Scientific American de Novembro de 2004, páginas 88 a 95.

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Traduzido por Levi de Paula Tavares em Agosto de 2018