Modellen, utvecklad av forskare i Frankrike, använder kopplade oscillatorer för att representera olika hjärnområden som är involverade i rytmbearbetning. Oscillatorerna simulerar den elektriska aktiviteten hos neuroner och deras kommunikation med varandra. Interaktionerna mellan oscillatorerna ger upphov till kollektiva beteenden som efterliknar hur hjärnan reagerar på rytmiska stimuli.
"Vi hoppas att vårt arbete kommer att bidra till en bättre förståelse av brister i rytmbearbetning som observerats i många neuropsykiatriska störningar, inklusive schizofreni, autism och Parkinsons sjukdom", säger studiens medförfattare Vincent Torre vid Sorbonne-universitetet i Paris.
Att hålla takten i musiken beror på integration och koordinering av sensorisk information med motoriska handlingar, förklarade Torre. Den matematiska modellen kan göra det möjligt för forskare att bättre förstå hur dessa olika komponenter – såväl som de olika områdena i hjärnan som är involverade – samverkar för att förmedla rytmuppfattning och produktion.
Modellen emulerade framgångsrikt mänsklig prestation på experimentella mått på rytmuppfattning, produktion och synkronisering, enligt studien. Till exempel kunde modellen exakt förutsäga hur deltagarna skulle trycka på en metronom när tempot fluktuerade. Modellen replikerade också observationer av hur uppfattningen av rytmiska stimuli beror på den hastighet med vilken stimuli presenteras.
"Vår modells förmåga att reproducera empirisk data validerar de underliggande principerna som den är baserad på," sa Torre. "Det ger en användbar testbädd för att undersöka mekanismerna för rytmbehandling i större detalj."
Torre sa att modellen bara är ett första steg mot att förstå den neurala grunden för rytmbearbetning. Framtida arbete skulle kunna inkludera ytterligare hjärnområden och signalsubstanssystem, samt ta hänsyn till effekterna av inlärning och minne.
"Vi tror att vårt ramverk har potential att främja rytmforskningen och ge nya insikter om hjärnans inre klocka," sa Torre.
