Przykładowy konspekt projektu badawczego

Grupa (proszę wpisać rok akademicki, semestr oraz imię i nazwisko i grupy): 2013/14, sem. zimowy, Adam Kowalski
Tryb: stacjonarny

1. Autorzy: Iwona Bednarska, Adam Kowalski, Ilona Kuzniar, Alicja Rosół, Radosław Zimiński

2. Tytuł: "Mózgowe korelaty wyobraźni: czy rzeczywiste granie na keyboardzie vs granie w myślach ma to samo podłoże neuronalne?"

3. Wprowadzenie (przedstawienie problemu badawczego):

W naszym codziennym życiu bardzo często wyobrażamy sobie różne rzeczy. Czasem wyobrażenia te są bardzo realistyczne, zwłaszcza jeśli dotyczą obiektów, lub czynności, z którymi stale mamy do czynienia. Interesujące wydaje się pytanie dzięki jakim mechanizmom mózgowym jesteśmy w stanie z taką precyzją wizualizować w naszym umyśle obiekty, czy czynności na które w danym momencie nie patrzymy. Czy jest to możliwe dzięki temu, że włączamy te same mechanizmy, które stanowią podstawę naszej percepcji realnego, rzeczywistego świata? Czy aktywność neuronalna jaka towarzyszy wyobrażeniom pokrywa się w jakimś stopniu z aktywnością mózgu wywołaną realnymi bodźcami? Dotychczasowe badania sugerują, że wyobrażanie sobie różnych obiektów, pomimo braku zewnętrznego pobudzenia dróg wzrokowych, wiąże się z pobudzeniem struktur mózgu, które są aktywne wówczas, gdy doznajemy rzeczywistych percepcji (Ganis i in., 2003). Jedyny wyjątek stanowi tu pierwszorzędowa kora wzrokowa odbierająca sygnały wzrokowe z niższych pięter układu wzrokowego. Podobnie, wyobrażanie sobie różnych aktywności np. tańca, jak i j obserwowanie tego samego tańca wykonywanego przez innych wiąże się z pobudzeniem w mózgu tych samych struktur. Co więcej, niedawne badania wykazują wysoką specyficzność pobudzenia w mózgu zależnie od rodzaju wyobrażanych obiektów. Wykazano np. że na podstawie wzorca aktywności mózgu można z dużym prawdopodobieństwem ocenić, czy człowiek wyobrażał sobie np. literę "O" czy "X" (Stokes i in. 2011).

Większość dotychczas przeprowadzonych badań dotyczyła wyobrażania sobie wzrokowych obiektów i związana była z aktowością mózgu w obrębie struktur wzrokowych. Dotąd jednak nie zbadano jakie aktywacje towarzyszą wyobrażeniom w innych modalnościach np. w modalności słuchowej. Nie jest też jasne co się dzieje wówczas, gdy mamy do czynienia ze złożoną aktywnością, w której obecne są zarówno komponenty słuchowe, ruchowe jak i wzrokowe np. podczas gry na fortepianie czy key-boardzie. Czy jeśli np. pianista wyobraża sobie, że gra na fortepianie określony utwór to automatycznie pobudzeniu ulegają u niego struktury słuchowe, wzrokowe oraz ruchowe kontrolujące ruchy palców? Ciekawe jest też pytanie, czy aktywność ta zależna jest od dotychczasowego doświadczenia tj. czy podobne aktywacje mają miejsce w mózgach osób będących zawodowymi pianistami jak i tych, którzy mają stosunkowo niewielkie doświadczenie muzyczne. Niniejszy projekt podejmuje ten temat.

4. Cel badania:

Celem projektu jest zbadanie: 1/ czy sieć neuronalna warunkująca wyobrażanie sobie granie na key-boardzie jest taka sama jak ta, która umożliwia rzeczywiste wykonywanie utworu oraz 2/ czy zależności te mają związek z doświadczeniem muzycznym.

5. Pytania badawcze:

P1. Czy wyobrażanie sobie gry na key-boardzie u muzyków wywołuje podobną aktywność w mózgu jak rzeczywiste wykonywanie utworu muzycznego? Jakie struktury (słuchowe, ruchowe, wzrokowe) są wówczas aktywne?

P2. Czy u osób z niewielkim doświadczeniem muzycznym aktywność wymienionych struktur podczas wyobrażania sobie gry na instrumencie jest mniejsza niż podczas rzeczywistego grania? Jakie struktury obejmuje?

P3. Czy podczas wyobrażania sobie gry muzycy wykazują ogólnie większa aktywność mózgową, niż osoby z małym doświadczeniem muzycznym?

P4. Czy rzeczywiste wykonywanie utworów u muzyków wiąże się z mniejszym pobudzeniem mózgu, niż u osób z małym doświadczeniem muzycznym?

6. Metoda:

6.1. Osoby badanie

W badaniu wezmą udział dwie grupy osób praworęcznych: Grupa 1 - muzycy z przynajmniej 2 letnim doświadczeniem zawodowym oraz Grupa 2 - osoby rozpoczynające naukę gry na instrumencie, lecz posiadające już zdolność do wykonywania prostych utworów muzycznych, w wieku podobnym jak zawodowi muzycy. Liczebność każdej z grup to 15 osób.

6.2. Procedura badania

Badanie zostanie przeprowadzone przy pomocy metody fMRI. Przed przystąpieniem do badania wszystkim osobom zostanie odegrana krótka, prosta melodia, łatwa do wykonania nie tylko dla zawodowych muzyków, ale też dla osób, które niedawno rozpoczęły naukę. Następnie osoby te otrzymają nuty i zadanie, by zagrały tę samą melodię na key-boardzie, prawą ręką. Będą one uczyć się tego krótkiego utworu, aż do jego dobrego opanowania. Następnie zostanie przeprowadzone badanie w skanerze rezonansu magnetycznego podczas dwóch sesji: 1/ gdy osoby będą grać wyuczoną melodię oraz 2/ gdy będą sobie wyobrażać, że odgrywają tę melodię. W skanerze MRI zostanie zainstalowana atrapa instrumentu (pozbawiona elementów metalowych, i nie wydając dźwięków) na odpowiedniej podpórce tak, by osoby mogły swobodnie grać prawą ręką w pozycji leżącej. Jednocześnie na ekranie będą widoczne dla osoby badanej nuty wyuczonej melodii. Osoby będą używać zatyczek do uszu w celu wytłumienia dźwięków wydawanych przez skaner.

6.3. Planowane porównania mające na celu uzyskanie odpowiedzi na postawione pytania

W celu uzyskania odpowiedzi na postawione pytania zostanie porównana aktywność u zawodowych muzyków z aktywnością mózgu osób bez większych doświadczeń muzycznych (grupa 1 - grupa 2) oddzielnie w dwóch sytuacjach: podczas rzeczywistego odgrywania utworu oraz podczas wyobrażania sobie grania tego utworu. Ponadto, w ramach każdej z grup zostanie porównana aktywność w sytuacji rzeczywistego grania oraz wyobrażania sobie gry (granie - wyobrażanie sobie gry).

Cytowana literatura

1. Ganis G, Thompson WL, Kosslyn SM. Brain areas underlying visual mental imagery and visual perception: an fMRI study. Brain Res Cogn Brain Res. 2004;20:226–241.

2. Stokes M, Saraiva A, Rohenkohl G, Nobre AC. Imagery for shapes activates position-invariśćnt representations in human visual cortex. Neuroimage. 2011;56:1540–1545