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Física del sonido, percepción y canto

Hay muchas personas que se definen como “malas cantoras”. Cantar mal es una expresión que engloba una serie de características de las que iremos hablando poco a poco. Quizás el problema sea la extensión vocal, es decir, que la voz no consiga llegar cómodamente a las notas graves o a los agudos. A lo mejor la calidad de la voz no es agradable, chilla mucho, la voz suena nasalizada, forzada, etc. Pero una gran mayoría de personas asocian “cantar mal” al problema de no conseguir afinar las notas, desafinar.

¿Por qué hay personas que pueden entonar, independientemente de la calidad de la voz, y personas que son incapaces? La ciencia aún tiene mucho que decir de ese gran desconocido que es el cerebro, pero para hablar de este tema, debemos primero tener algunas nociones de la anatomía y fisiología de la percepción del sonido y, nos guste o no, eso supone hablar de física, aunque estamos seguros que no será la primera entrada que dediquemos a esta materia tan densa.

El sonido es energía vibracional que parte de un emisor y que desplaza las partículas del medio a través del cuál se propaga convirtiéndose en energía cinética hasta llegar a un receptor que convierte esa energía cinética en acústica. Ya explicamos en una entrada anterior cómo se podía visualizar el sonido y las formas que las ondas adquirían.

Las forma de medir las ondas sonoras es mediante Hertzios, Hercios o Hz, nombrados así en honor al físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894). Los hercios miden la frecuencia o cantidad de ondas por segundo que tiene un sonido determinado. A mayor cantidad de hercios, más agudo el sonido y viceversa.

Representación de onda sonora: arriba, sonido grave; abajo, sonido agudo. (Fuente de la imagen: https://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia#/media/File:Frecuencia.svg)

Como hemos mencionado más arriba, el sonido parte del emisor a una determinada frecuencia y desplaza las partículas del medio. De este medio depende la conducción del sonido. ¿Qué partículas son estas y qué medio? Las partículas son las moléculas del conductor y el conductor puede ser cualquier elemento líquido, sólido o gaseoso, pero de ese elemento depende la conductividad de sonido. Si el medio es el agua la conducción no será tan efectiva como por el aire. Las moléculas que componen el medio de conducción, como porcentaje de oxígeno o hidrógeno o cualquier otro será lo que determine la conductividad del medio.

Pulsar la figura para ver el movimiento de las partículas por un medio. (Fuente de la animación: http://www.eumus.edu.uy/eme/ensenanza//acustica/apuntes/material-viejo/fisica_r/)

Estas ondas de presión y movimiento de partículas llegan al oído humano y el conducto auditivo las recoge a través del pabellón auditivo (oreja) y las comprime a través del conducto auditivo externo. El tímpano es el encargado de convertir esas oleadas de presión en vibración y las transmite a los huesecillos del oído medio, el martillo, el yunque y el estribo, que se mueven y ponen en funcionamiento la cóclea.

La cóclea pertenece al sistema del oído interno y es un órgano que tiene forma de caracol. Dentro está dividida en varias partes y rellena de un fluido que se mueve según los impulsos transmitidos por el oído medio, los huesecillos. El movimiento de los fluidos pone en movimiento las llamadas células ciliadas que transforman esa energía acústica en eléctrica y la envían a través del nervio auditivo al cerebro.

(Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=XAeqDHsvfjU)

Si “desenrollamos” la cóclea y le damos un corte transversal observamos que está dividida en varias secciones. Las células ciliadas están en el llamado órgano de Corti (llamado así por el anatómico Alfonso Corti) y asentadas en la membrana basilar cuyos movimientos, debidos a las fluctuaciones de los fluidos que contiene el resto de la cóclea, son los que disparan los impulsos eléctricos de dichos cilios.

División interna de la cóclea, corte transversal. (Fuente: http://audiologiaacademica.blogspot.com.es/2013/11/anatomia-oido-oido-interno.html)

En el siguiente vídeo se puede observar cómo se mueve una célula ciliada:

La cóclea está organizada tonotópicamente. Eso quiere decir que cada célula ciliada responderá mejor a una determinada frecuencia. La zona más interna responde a las frecuencias graves y la más externa y próxima al oído medio, a las frecuencias agudas. Por eso, a medida que nos hacemos mayores perdemos audición en las zonas más agudas que son las que están en la parte más expuesta.
Organización tonotópica de la cóclea. (Fuente: http://audiosocial.es/2012/06/26/el-mapa-tonotopico-de-la-coclea/)

Y en esta animación podemos ver la cóclea en una acción maravillosa:

La audición implica, pues, cuatro diferentes transducciones: las ondas sonoras se convierten en vibración en el tímpano, el estribo golpea la llamada ventana oval creando movimientos de fluidos en el interior de la cóclea, estos movimientos activan las células ciliadas que liberan un neurotransmisor y el neurotransmisor convierte ese sonido que oímos en impulsos eléctricos que viajan a la corteza auditiva primaria a través del octavo par craneal, el nervio auditivo o vestibulococlear que atraviesa primero diferentes zonas subcorticales.

Las cuatro transducciones del sonido que se producen en el sistema auditivo periférico, (Silverthorn, 2008: 350).

La corteza auditiva primaria se sitúa en el lóbulo temporal y es ahí donde se produce un primer procesamiento de la información auditiva. Se organiza también tonotópicamente. La lesión en la corteza auditiva primaria dificulta la capacidad de procesar combinaciones de sonidos como la música o el lenguaje. Es esta zona la encargada de clasificar según intensidad, frecuencia o duración de los sonidos. La corteza auditiva secundaria establece en cambio la relación entre varios tonos o frecuencias. Pero, además, según el hemisferio, el hemisferio derecho se concentra en las relaciones armónicas entre los tonos y el izquierdo en la percepción del ritmo. La corteza auditiva terciaria es la que integra toda esa información (Rubia, 2009).

Comparativa entre el cerebro de un músico y el de un no-músico. (Fuente: http://musinetwork.com/el-cerebro-de-un-musico/)

En el caso del habla, la información del habla que proviene de la cóclea llega a la corteza auditiva primaria de ambos hemisferios, y mientras que el hemisferio izquierdo es el que suele procesar los fonemas, el derecho se encarga de la información melódica y entonativa. Las señales se envían al área de Wernicke donde se lleva a cabo la comprensión del lenguaje. La fluidez del habla en cambio parece depender del espesor de la corteza cerebral (Porter, 2011).

En cuanto al área de Wernicke, las lesiones en este área provocan un tipo de afasia. Según la definición de la Real Academia Española, la afasia consiste en la “pérdida o el trastorno de la capacidad del habla debida a una disfunción en las áreas del lenguaje de la corteza cerebral”. La afasia que no permite la producción vocal es la afasia producto de una lesión en el área llamada de Broca. En cambio, las personas que padecen de afasia de Wernicke tienen dificultades para entender el lenguaje hablado, aunque su propia habla es fluida y la prosodia correcta, pero los afectados de afasia severa, cuando hablan, lo hacen sin que el mensaje tenga sentido (Carson, 1996).

Sentido de la información en la producción del habla según se trate de repetir un estímulo que viene vía auditiva o visual. (Fuente: https://sites.google.com/site/anatomiabellaguarda3/_/rsrc/1470422179278/expresion-y-comunicacion-corporal/motricidad/control%20lenguaje.jpg)

Pero retomemos el tema que originó esta extensa entrada: ¿por qué hay personas que pueden entonar y personas que no?

Al igual que ocurre con el habla, la música también es recogida por el oído externo, pasa al medio y a la cóclea y sube por el nervio auditivo hasta la corteza auditiva primaria que lo procesa y clasifica las frecuencias, el timbre, los patrones rítmicos, etc. Hay veces que el estímulo no es reconocido. Genéricamente se denomina agnosia al no reconocimiento del estímulo y la profundidad de la agnosia puede variar. Las agnosias auditivas son las que tienen que ver con lo que se oye. En ese sentido, la afasia de Wernicke de la que hemos hablado anteriormente, es un tipo de agnosia. Otro tipo de agnosia en lo relativo a la música es la amusia.

Las amusias sensoriales son las que tienen que ver con la percepción, desde la incapacidad de reconocer patrones rítmicos o sonidos de diferente tonalidad o, incluso, canciones completas. Las amusias motoras tienen que ver con la producción musical, bien la entonación o el ritmo.

Si pincháis en el siguiente enlace, podréis ver una noticia de Televisión Española sobre la amusia. Es un vídeo muy cortito, pero muy interesante sobre esta cuestión:

En futuras entradas hablaremos de los problemas de producción: la afasia de Broca, relativa al habla, y de las amusias que tiene  que ver con la música y la entonación. Y, por favor, si alguien os dice que cantáis mal, no os preocupéis, eso no quiere decir que tengáis amusia. Lo más normal es que sea un pequeño problema de afinación o de calidad vocal. Consultad con un especialista fiable que os sabrá orientar.

El Instituto Español de la Voz está realizando una investigación en relación a la amusia y a la desafinación. Si queréis participar u os interesa de algún modo, escribidnos: ievoz.info@gmail.com En asunto, poned “amusia”. ¡Muchas gracias por vuestra colaboración!

Para saber más:

  • Carlson, N. R. (1996). Fundamentos de psicología fisiológica. Pearson educación.
  • Kalat, J. W. (2004). Psicología biológica. Editorial Paraninfo.
  • Nieuwenhuys, R., Voogd, J. y Van Huijzen, C. (2009). El Sistema Nervioso Central Humano. Ed. Médica Panamericana.
  • Porter, J. N., Collins, P. F., Muetzel, R. L., Lim, K. O., & Luciana, M. (2011). Associations between cortical thickness and verbal fluency in childhood, adolescence, and young adulthood. Neuroimage55(4), 1865-1877.
  • Silverthorn, D. U. (2008). Fisiología humana. Ed. Médica Panamericana.
  • http://www.tendencias21.net/neurociencias/Musica-y-Cerebro_a14.html

Publicado por Pilar Lirio, septiembre 2017


Cómo citar esta entrada:

Lirio, P. (2017). Física del sonido, percepción y canto. Sottovoce [Blog]. Recuperado de: https://sottovoce.hypotheses.org/943