一次聴覚野
聴覚野は脳において最も強く組織化された音処理のユニットである。この皮質領域は聴覚、及びヒトにおける言語、音楽の処理の神経的な要所となっている。
聴覚野は一次、二次、三次聴覚野の3領域に分けられる。これらの領域は同心円状に並び、一次聴覚野が内側、三次聴覚野が外側に存在する。
一次聴覚野はトノトピーに従って構造を成している。つまり、聴覚野のある領域のニューロンは特定の周波数の音に対して反応する。このことは聴覚系の経路を通じて保存されている興味深い機能である。この領域は音高や音量などの、音楽の基本的な部分を同定することが出来ると考えられる。このことは視床の内側膝状体からの直接の入力を受けていることからも分かる。二次聴覚野はハーモニー、メロディ、リズムのパターンの処理を担っていることが示唆されている。三次聴覚野は全てを音楽の全体的な体験へと統合する役割を担うと推測されている。
クリンケ (Klinke) らによる先天的に聾唖の子猫の誘起電位の研究では、電場電位を利用して聴覚野の皮質可塑性が計測された。先天的に聾唖の子猫に人工内耳と音処理装置を埋め込んで刺激した結果、この子猫から計測される電場電位は正常な聴覚の猫よりも強いものとなった。この結果は、音楽教育を受けた生徒は受けてない生徒に比べて皮質の活動が増加するとしたエッカート (Eckart Altenmuller) らによる研究と一致する。
聴覚野はガンマ波周波数に関して不思議な現象を示す。3、4周期の40ヘルツのクリック音に曝された被験者の脳波には、他の刺激では現れない異常なスパイクが現れる。この周波数に関連して生じる神経活動のスパイクは、聴覚野のトノトピーに依存するものではない。この周波数は脳の特定領域の“共鳴周波数”であると考えられ、この活動は視覚野にも影響を及ぼしている。
ガンマ波 (20 から 40 Hz の脳波) は感覚的な出来事の知覚や、認識の処理の際に現れる。ニーフ (Knief) らの2000年の研究では、ヤンキードゥードゥル (Yankee Doodle : アルプス一万尺) やフレール・ジャック (Frere Jacques : かねがなる) といったよく知られている曲から8音を、まず被験者に呈示した。その次に、ランダムに6、7番目の音符を省略して呈示し、その時の脳活動を脳波計と脳磁図を用いて調べた。その結果、聴覚課題によって発生するガンマ波は、被験者のこめかみ付近で観測された。省略された刺激に対する反応 (OSR : omitted stimulus response) は、わずかに異なる位置で計測され、その位置は通常の曲に比べて、7 mm前方、13 mm内側、13 mm上方であった。