Kühlmann, A. R., Aniek de Rooij, M. G., De Zeeuw, C. I., & Jeekel, J. (2018). Music affects rodents: A systematic review of experimental research. Frontiers in behavioral neuroscience, 12.

Background: There is rapidly emerging interest in music interventions in healthcare.
Music interventions are widely applicable, inexpensive, without side effects, and easy
to use. It is not precisely known how they exert positive effects on health outcomes.
Experimental studies in animal models might reveal more about the pathophysiological
mechanisms of music interventions.
Methods: We performed a systematic review of experimental research in rodents. The
electronic databases EMBASE, Medline(ovidSP), Web-Of-Science, PsycINFO, Cinahl,
PubMed publisher, Cochrane, and Google scholar were searched for publications
between January 1st 1960 and April 22nd 2017. Eligible were English–written,
full-text publications on experimental research in rodents comparing music vs. a
control situation. Outcomes were categorized in four domains: brain structure and
neurochemistry; behavior; immunology; and physiology. Additionally, an overview was
generated representing the effects of various types of music on outcomes. Bias in studies
was assessed with the SYRCLE Risk of Bias tool. A meta-analysis was not feasible due
to heterogeneous outcomes and lack of original outcome data.
Results: Forty-two studies were included. Music-exposed rodents showed statistically
significant increases in neuro-chemistry, such as higher BDNF levels, as well as
an enhanced propensity for neurogenesis and neuroplasticity. Furthermore, music
exposure was linked with statistically significantly improved spatial and auditory learning,
reduced anxiety-related behavior, and increased immune responses. Various statistically
significant changes occurred in physiological parameters such as blood pressure and
(para)sympathetic nerve activity following music interventions. The majority of studies
investigated classical music interventions, but other types of music exerted positive
effects on outcomes as well. The SYRCLE risk of bias assessment revealed unclear risk
of bias in all studies.
Conclusions: Music interventions seem to improve brain structure and
neuro-chemistry; behavior; immunology; and physiology in rodents. Further research is
necessary to explore and optimize the effect of music interventions, and to evaluate its
effects in humans.

Background: c’è un rapido emergente interesse per gli interventi musicali nel settore sanitario.

Gli interventi musicali sono applicabili in molti campi, poco costosi, senza effetti collaterali e facili
da usare. Non è noto con precisione come essi esercitino effetti positivi sugli outcome di valutazione dello stato di salute.
Studi sperimentali su modelli animali potrebbero rivelare ulteriori informazioni sui meccanismi fisiopatologici degli interventi musicali.
Metodi: Abbiamo eseguito una revisione sistematica della ricerca sperimentale nei roditori. Sono stati utilizzati i database elettronici EMBASE, Medline (ovidSP), Web-Of-Science, PsycINFO, Cinahl, PubMed, Cochrane e Google Scholar e cercate le pubblicazioni tra il 1 ° gennaio 1960 e il 22 aprile 2017. Sono stati considerati idonei gli articoli di ricerca sperimentale sui roditori con confronto tra gruppo sperimentale con la musica e gruppo o di controllo, scritti in inglese, e con pubblicazioni full-text. I risultati sono stati suddivisi in quattro domini: struttura del cervello e
neuro-chimica; comportamento; immunologia e fisiologia. Inoltre, è stata fatta una panoramica sugli effetti di vari tipi di musica sui risultati. Il Bias negli studi è stato valutato con lo strumento SYRCLE Risk of Bias. Non è stato possibile effettuare una meta-analisi, a causa
dell’eterogeneità dei risultati e della impossibilità di attingere ai dati originali.
Risultati: sono stati inclusi quarantadue studi. I roditori esposti alla musica hanno mostrato aumenti statisticamente significativi nella neuro-chimica, come livelli più alti di fattore neurotrofico cerebrale (BDNF – Brain Derived Neurotrophic Factor), così come una maggiore propensione alla neurogenesi e alla neuroplasticità. Inoltre, l’esposizione musicale era collegata a un miglioramento statisticamente significativo nell’ apprendimento spaziale e uditivo, alla
riduzione del comportamento ansioso e  all’ aumento delle risposte immunitarie. A seguito degli interventi musicali, si sono verificati varie miglioramenti statisticamente significativi in parametri fisiologici come la pressione sanguigna e nell’attività del sistema para-simpatico. La maggior parte degli studi ha preso in considerazione interventi di musica classica, ma anche altri tipi di musica hanno esercitato un effetto positivo effetti sui risultati. Il rischio SYRCLE di valutazione di bias non ha rivelato un rischio preciso, in tutti gli studi.
Conclusioni: gli interventi musicali sembrano migliorare la struttura del cervello e la
neuro-chimica, il comportamento, attività immunologica e la fisiologia nei roditori. È necessaria  ulteriore ricerca per esplorare e ottimizzare l’effetto degli interventi musicali e valutarne l’impatto anche sugli esseri umani.

Keywords: music, acoustic stimulation, animal models, neurogenesis, anxiety, brain, systematic review

Hayase, S., Wang, H., Ohgushi, E., Kobayashi, M., Mori, C., Horita, H., … & Wada, K. (2018). Vocal practice regulates singing activity–dependent genes underlying age-independent vocal learning in songbirds. PLoS biology, 16(9), e2006537.
Abstract
The development of highly complex vocal skill, like human language and bird songs, is underlain by learning. Vocal learning, even when occurring in adulthood, is thought to largely depend on a sensitive/critical period during postnatal development, and learned vocal patterns emerge gradually as the long-term consequence of vocal practice during this critical period. In this scenario, it is presumed that the effect of vocal practice is thus mainly limited by the intrinsic timing of age-dependent maturation factors that close the critical period and reduce neural plasticity. However, an alternative, as-yet untested hypothesis is that vocal practice itself, independently of age, regulates vocal learning plasticity. Here, we explicitly discriminate between the influences of age and vocal practice using a songbird model system. We prevented zebra finches from singing during the critical period of sensorimotor learning by reversible postural manipulation. This enabled to us to separate lifelong vocal experience from the effects of age. The singing-prevented birds produced juvenile-like immature song and retained sufficient ability to acquire a tutored song even at adulthood when allowed to sing freely. Genome-wide gene expression network analysis revealed that this adult vocal plasticity was accompanied by an intense induction of singing activity-dependent genes, similar to that observed in juvenile birds, rather than of age-dependent genes. The transcriptional changes of activity-dependent genes occurred in the vocal motor robust nucleus of the arcopallium (RA) projection neurons that play a critical role in the production of song phonology. These gene expression changes were accompanied by neuroanatomical changes: dendritic spine pruning in RA projection neurons. These results show that self-motivated practice itself changes the expression dynamics of activity-dependent genes associated with vocal learning plasticity and that this process is not tightly linked to age-dependent maturational factors.
Author summary
How is plasticity associated with vocal learning regulated during a critical period? Although there are abundant studies on the critical period in sensory systems, which are passively regulated by the external environment, few studies have manipulated the sensorimotor experience through the entire critical period. Thus, it is a commonly held belief that age or intrinsic maturation is a crucial factor for the closure of the critical period of vocal learning. Contrary to this idea, our study using songbirds provides a new insight that self-motivated vocal practice, not age, regulates vocal learning plasticity during the critical period. To examine the effects of vocal practice on vocal learning, we prevented juvenile zebra finches from singing during the critical period by postural manipulation, which separated the contribution of lifelong vocal experience from that of age. When these birds were allowed to freely sing as adults, they generated highly plastic songs and maintained the ability to mimic tutored songs, as normal juveniles did. Genome-wide transcriptome analysis revealed that both juveniles and singing-prevented adults, but not normally reared adults, expressed a similar set of singing-dependent genes in a song nucleus in the brain that regulates syllable acoustics. However, age-dependent genes were still similarly expressed in both singing-prevented and normally reared adult birds. These results exhibit that vocal learning plasticity is actively controlled by self-motivated vocal practice.

Abstract:

Lo sviluppo di abilità vocali estremamente complesse, come il linguaggio umano e il “song” negli uccelli, è sottovalutato, nell’apprendimento. L’apprendimento vocale, anche quando si verifica in età adulta, dipende in gran parte da un periodo sensibile / critico durante lo sviluppo postnatale e gli schemi vocali appresi emergono gradualmente come conseguenza a lungo termine della pratica vocale durante questo periodo critico. In questo scenario, si presume quindi che l’effetto della pratica vocale sia  estremamente condizionato dalla tempistica intrinseca dei fattori di maturazione dipendenti dall’età che chiudono il periodo critico e riducono la plasticità neurale. Tuttavia, un’ipotesi alternativa, ma ancora non testata, è che la pratica vocale stessa, indipendentemente dall’età, regoli la plasticità dell’apprendimento vocale. Qui facciamo una discriminazione esplicita tra le influenze dell’età e quelle della pratica vocale, usando un modello di songbird. Abbiamo impedito ai fringuelli zebra di cantare durante il periodo critico dell’apprendimento sensorimotorio mediante manipolazione posturale reversibile. Questo ci ha permesso di separare l’esperienza vocale permanente dagli effetti dell’età. Gli uccelli a cui è stato impedito il canto hanno sviluppato un canto immaturo simile a quello dell’età giovanile e hanno conservato una sufficiente capacità di acquisire una canzone, anche nell’età adulta, quando sia stato permesso loro di cantare liberamente. L’analisi genica dell’intera rete genomica ha rivelato che questa plasticità vocale adulta era accompagnata da un’intensa induzione di geni dipendenti dall’attività canora, simile a quella osservata negli uccelli giovani, piuttosto che nei geni dipendenti dall’età. I cambiamenti trascrizionali dei geni dipendenti dall’attività si sono verificati nel nucleo motore vocale dei neuroni di proiezione dell’arcopallium (RA), che svolgono un ruolo fondamentale nella produzione della fonologia delle canzoni. Questi cambiamenti di espressione genica sono stati accompagnati da cambiamenti neuroanatomici: lil pruning dei dendriti nei neuroni di proiezione del RA. Questi risultati mostrano che la pratica vocale auto-motivata cambia la dinamica dell’ espressione di geni associati alla plasticità dell’apprendimento vocale e che questo processo non è strettamente legato ai fattori maturativi dipendenti dall’età.

Riassunto dell’autore

In che modo viene regolata la plasticità associata all’apprendimento vocale durante un periodo critico? Sebbene vi siano numerosi studi sul periodo critico nei sistemi sensoriali, che sono regolati passivamente dall’ambiente esterno, pochi studi hanno preso in considerazione la manipolazione dell’esperienza sensomotoria nell’intero periodo critico. Pertanto, è opinione comune che l’età o la maturazione intrinseca siano un fattore cruciale per la chiusura del periodo critico dell’apprendimento vocale. 
Contrariamente a questa idea, il nostro studio che usa gli uccelli canori fornisce una nuova intuizione che la pratica vocale auto-motivata, non l’età, regola la plasticità dell’apprendimento vocale durante il periodo critico. Per esaminare gli effetti della pratica vocale sull’apprendimento vocale, abbiamo impedito ai fringuelli zebra di cantare durante il periodo critico attraverso la manipolazione posturale, separando così il contributo dell’esperienza vocale permanente da quello dell’età. Quando a questi uccelli fu concesso di cantare liberamente da adulti, essi generarono canzoni altamente modificabili e mantennero la capacità di imitare le canzoni istruite, come facevano i giovani normali. L’analisi del trascrittoma ha rivelato che sia i giovani che gli adulti a cui era stato impedito il canto, ma non gli adulti allevati normalmente, hanno espressione simile di un insieme di geni nei nuclei cerebrali che regolano l’attività canora e l’analisi acustica delle sillabe. Tuttavia, i geni dipendenti dall’età erano ancora espressi in modo simile in entrambi gli uccelli adulti (quelli a cui era stato impedito il canto e quelli normalmente allevati). Questi risultati mostrano che la plasticità dell’apprendimento vocale è controllata attivamente da una pratica vocale auto-motivata.

Järvelä, I. (2018). Genomics studies on musical aptitude, music perception, and practice. Annals of the New York Academy of Sciences.

Abstract
When searching for genetic markers inherited together with musical aptitude, genes affecting inner ear development and brain function were identified. The alpha‐synuclein gene (SNCA), located in the most significant linkage region of musical aptitude, was overexpressed when listening and performing music. The GATA‐binding protein 2 gene (GATA2) was located in the best associated region of musical aptitude and regulates SNCA in dopaminergic neurons, thus linking DNA‐ and RNA‐based studies of music‐related traits together. In addition to SNCA, several other genes were linked to dopamine metabolism. Mutations in SNCA predispose to Lewy‐body dementia and cause Parkinson disease in humans and affect song production in songbirds. Several other birdsong genes were found in transcriptome analysis, suggesting a common evolutionary background of sound perception and production in humans and songbirds. Regions of positive selection with musical aptitude contained genes affecting auditory perception, cognitive performance, memory, human language development, and song perception and production of songbirds. The data support the role of dopaminergic pathway and their link to the reward mechanism as a molecular determinant in positive selection of music. Integration of gene‐level data from the literature across multiple species prioritized activity‐dependent immediate early genes as candidate genes in musical aptitude and listening to and performing music.

Abstract

Durante la ricerca di marcatori genetici ereditati all’attitudine musicale, sono stati identificati  geni che influenzano lo sviluppo dell’orecchio interno e la funzione cerebrale. Il gene alfa-sinucleina (SNCA), situato nella regione di collegamento più significativa per l’attitudine musicale, era sovraespresso durante l’ascolto e l’esecuzione di brani musicali. Il gene GATA-binding protein 2 (GATA2) era situato in una regione associata fortemente all’ attitudine musicale che regola il gene SNCA nei neuroni dopaminergici: i dati, quindi,  collegano gli studi basati sul DNA e sull’ RNA nell’attitudine alla musica. Oltre al SNCA, molti altri geni erano legati al metabolismo della dopamina. Le mutazioni in SNCA predispongono alla demenza del corpo di Lewy e causano la malattia di Parkinson negli esseri umani e influenzano la produzione di canzoni negli uccelli canori. Nell’analisi del trascrittoma, sono stati trovati diversi altri geni del canto degli uccelli, suggerendo un background evolutivo comune della percezione e della produzione del suono negli esseri umani e negli uccelli canori. Le regioni di selezione positiva con attitudine musicale contenevano geni che influenzano la percezione uditiva, le prestazioni cognitive, la memoria, lo sviluppo del linguaggio umano, la percezione del canto e la produzione di uccelli canori. I dati supportano il ruolo della via dopaminergica e il loro legame con il meccanismo della ricompensa come determinante molecolare nella selezione positiva della musica. L’integrazione dei dati a livello genetico dalla letteratura su più specie ha dato priorità ai geni precoci dipendenti dall’attività come geni candidati nell’attitudine musicale e nell’ascolto e esecuzione della musica.