Structural grey matter changes induced by sound environment: a voxel-based morphometry study

Abstract

Musiikki on universaali, joskin subjektiivisesti hahmotettava taidemuoto, jota voidaan käyttää terapeuttisesti psykiatristen ja somaattisten sairauksien hoidossa. Aktiivinen musiikin harjoittaminen on todettu toimivaksi terapiamenetelmäksi, mutta viime aikoina on myös raportoitu passiivisen musiikin kuuntelun vähentävän masentuneisuutta ja hämmentyneisyyttä aivohalvauksen jälkeen.

Tässä diplomityössä koehenkilöinä oli 51 aivohalvauspotilasta, jotka jaettiin satunnaisesti musiikki-, äänikirja- ja kontrolliryhmiin. Toipumisensa aikana musiikki- ja äänikirjaryhmät kuuntelivat päivittäin itse valitsemaansa musiikkia tai äänikirjoja. Analyysissä käytettiin akuuttivaiheessa ja kuusi kuukautta myöhemmin otettuja magneettikuvia, joista etsittiin vokselipohjaista morfometriaa (VBM) käyttäen alueita, joilla harmaan aineen määrä oli muuttunut seurannan aikana.

Tulokset osoittavat, että verrattuna äänikirja- ja kontrolliryhmiin, musiikkiryhmällä harmaa aine lisääntyi enemmän tai väheni vähemmän oikeassa insulassa, presentraalipoimussa sekä alemmassa frontaalipoimussa koehenkilöillä, joilla oli leesio oikeassa aivopuoliskossa.

Lisäksi havaittiin harmaan aineen lisääntyvän frontaalisilla ja limbisillä aivoalueilla suhteellisesti enemmän musiikkiryhmällä kuin muilla ryhmillä. Harmaa aine väheni frontaalialueilla kaikilla kolmella ryhmällä, mutta musiikkiryhmällä harmaa aine ei vähentynyt ollenkaan oikeassa aivopuoliskossa toisin kuin äänikirja- ja kontrolliryhmillä. Harmaan aineen määrän frontaalisilla alueilla havaittiin myös korreloivan kognitiivista paranemista mittaavien neuropsykologisten testien sekä mielialamittarien kanssa.

Tämä tutkimus tarjoaa näyttöä siitä, että musiikin kuunteleminen voi muokata aivoja ja edistää neuraalista plastisiteettia tietyillä aivoalueilla, ja siten kannustaa kuuntelemaan musiikkia aivohalvauksen jälkeen. Musiikin vaikutusten yksityiskohtaisempi tutkimus on tärkeää myös jatkossa.

Music is a universal yet subjectively perceived form of art, which can be used as a therapeutic means in the treatment of various psychological disorders and medical conditions. While actively participating in making music is found to be beneficial, also passive music listening can decrease depressed and confused mood and improve cognitive outcome after stroke.

In this thesis, the subjects were 51 stroke patients randomly assigned to a music group, an audio book group, or a control group. During the recovery, the music and the audio book group listened daily to self-selected music or audio books, while the control group received no listening material. Magnetic resonance (MR) images within two weeks of stroke onset and six months later were analysed using voxel-based morphometry (VBM) to detect regions with decreased and increased grey matter volumes in each group.

The results show that compared to the audio book group and the control group, the music group experienced more recovery-related changes in grey matter volume in the insula, in the precentral gyrus, and in the inferior frontal gyrus in the right hemisphere when studying the subjects with right hemisphere damage (RHD).

In addition, the music group experienced relatively more grey matter increase in the frontal and limbic areas than the audio book group or the control group. All the three groups underwent grey matter decrease in the frontal lobes, but the music group differed from the two other groups by showing no decrease at all in the right hemisphere. Furthermore, grey matter volumes in frontal areas correlated with neuropsychological test scores measuring cognitive outcome as well as with mood scores.

This study provides evidence that listening to music can shape the brain and promote neural plasticity in certain brain regions and encourages the use of music listening in stroke rehabilitation. Future research would be important to investigate the effects of music on the brain in more detail.