fNIRS-EEG study of focal interictal epileptiform discharges

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) acquired with electroencephalography (EEG) is a relatively new non-invasive neuroimaging technique with potential for long term monitoring of the epileptic brain. Simultaneous EEG-fNIRS recording allows the spatio-temporal reconstruction of the hemodynamic response in terms of the concentration changes in oxy-hemoglobin (HbO) and deoxy-hemoglobin (HbR) associated with recorded epileptic events such as interictal epileptic discharges (IEDs) or seizures. While most previous studies investigating fNIRS in epilepsy had limitations due to restricted spatial coverage and small sample sizes, this work includes a sufficiently large number of channels to provide an extensive bilateral coverage of the surface of the brain for a sample size of 40 patients with focal epilepsies. Topographic maps of significant activations due to each IED type were generated in four different views (dorsal, frontal, left and right) and were compared with the epileptic focus previously identified by an epileptologist. After excluding 5 patients due to the absence of IEDs and 6 more with mesial temporal foci too deep for fNIRS, we report that significant HbR (respectively HbO) concentration changes corresponding to IEDs were observed in 62% (resp. 38%) of patients with neocortical epilepsies. This HbR/HbO response was most significant in the epileptic focus region among all the activations in 28%/21% of patients.

Effets du vieillissement sur les index électrophysiologiques de l’évaluation des relations spatiales en mémoire de travail visuelle

Le processus de vieillissement humain est un processus complexe qui varie grandement d’une personne à l’autre. Malgré l’ampleur des recherches faites sur le sujet, il reste encore beaucoup à explorer et à comprendre. Cette thèse propose trois expériences qui nous permettent d’améliorer notre compréhension des changements qui s’opèrent dans la mémoire de travail visuelle et l’attention visuospatiale avec la prise en âge. La première expérience propose d’examiner les changements dans les capacités de mémoire de travail visuelle entre des jeunes adultes, des adultes âgés sains et des personnes atteintes de trouble cognitif léger (TCL). De plus, grâce à un suivi fait avec les personnes ayant un TCL, nous avons pu examiner si des différences existaient au niveau comportemental entre les âgés qui ont déclinés vers un type de démence et ceux dont l’état est resté stable. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour étudier les effets du vieillissement sur le cerveau. Les tests neuropsychologiques et les tâches comportementales présentées dans la première expérience en sont un exemple. La neuroimagerie peut aussi s’avérer particulièrement utile. En effet, certaines mesures électrophysiologiques, aussi appelées potentiels reliés aux évènements (PRE), sont associées à des fonctions cognitives précises. Ces composantes nous permettent de suivre ces processus et d’observer les modulations causées par les caractéristiques des stimuli ou l’âge par exemple. C’est le cas de la N2pc (négativité 2 postérieure controlatérale) et de la SPCN (sustained posterior contralateral negativity), des composantes électrophysiologiques liées respectivement à l’attention visuospatiale et la mémoire de travail visuelle. On connait bien ces deux composantes ainsi que les facteurs qui les modulent, or elles sont peu utilisées pour les changements qui occurrent dans l’attention et la mémoire de travail visuelle dans le cadre du processus de vieillissement. Les deuxième et troisième expériences proposent d’utiliser une tâche de recherche visuelle (nombre d’items de couleur et identification d’une relation spatiale entre deux items de couleur) afin d’explorer les changements observables sur ces composantes électrophysiologiques. La deuxième expérience examine l’efficacité d’un paradigme à présentations multiples (‘multiple frame’) afin de mesurer la N2pc et la SPCN chez de jeunes adultes. La troisième expérience a pour but d’examiner les effets du vieillissement normal sur l’amplitude et la latence de la N2pc et la SPCN en utilisant le même type de tâche de recherche visuelle.

Marqueurs électroencéphalographiques du développement d’une maladie neurodégénérative dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Le trouble comportemental en sommeil paradoxal (TCSP) est une parasomnie se caractérisant par la perte de l’atonie musculaire, la paralysie qui accompagne généralement le sommeil paradoxal, suivie de l’apparition de comportements indésirables et souvent violents. Des études suggèrent que le TCSP idiopathique (TCSPi) est fortement lié au développement ultérieur de la maladie de Parkinson, de la démence à corps de Lewy et de l’atrophie multisystémique. En effet, des signes subtils de neurodégénérescence sont observés chez ces patients, notamment un ralentissement de l’activité électrique cérébrale (EEG) à l’éveil et la présence de troubles cognitifs. Le but de cette thèse est 1) d’évaluer sur le plan transversal la contribution du trouble cognitif léger (TCL) dans le ralentissement de l’EEG à l’éveil observé chez ces patients et 2) d’évaluer la valeur prédictive des mesures de l’EEG à l’éveil mesurées au temps de base par rapport au développement d’une maladie neurodégénérative (MND) lors du suivi longitudinal. Dans le cadre de la première étude, l’EEG à l’éveil d’un groupe de patients avec un TCSPi présentant des atteintes cognitives a été comparé à celui d’un groupe de patients sans troubles cognitifs et à des sujets témoins sains. Seuls les patients avec un TCL affichaient un ralentissement de l’EEG d’éveil plus prononcé au niveau postérieur, c’est-à-dire une puissance relative thêta plus élevée dans les régions pariétale, temporale et occipitale, une puissance relative alpha plus faible dans les régions occipitale et temporale, en plus d’un ratio spectral (ondes lentes sur ondes rapides) plus élevé dans ces régions en comparaison avec les deux autres groupes. De plus, le ratio spectral corrélait négativement avec les fonctions attentionnelles/exécutives, visuospatiales et la mémoire épisodique verbale. La deuxième étude a quant à elle évalué l’EEG à l’éveil au temps initial de patients qui ont développé une MND sur une période de 3,5 ans en comparaison à celui de patients qui sont demeurés idiopathiques et à un groupe de témoins sains. Les patients avec un TCSPi qui ont évolué vers une MND présentaient une augmentation de la puissance de l’activité absolue delta et thêta, en plus d’un ratio spectral plus élevé dans les cinq régions corticales en comparaison avec les deux autres groupes. Cette thèse suggère ainsi que le ralentissement de l’EEG à l’éveil dans le TCSPi est relié à la présence d’un TCL concomitant. De plus, ces anomalies sont associées à un plus grand risque de développer une maladie de Parkinson, une démence à corps de Lewy ou une atrophie multisystémique à court terme chez ces patients. Le ralentissement de l’EEG à l’éveil semble donc être un marqueur prometteur d’une neurodégénérescence cérébrale plus sévère chez les patients souffrant d’un TCSPi.

La représentation auditive motrice reflétée par la négativité de discordance chez l’enfant présentant un trouble du spectre de l’autisme

Il est maintenant bien établi que le cerveau humain est doté d’un système de neurones qui s’active tant à la perception qu’à l’exécution d’une action. Les neurones miroirs, ainsi que le système qu’ils forment avec des structures adjacentes appelées système neurones miroirs (SNM), ont été relié à la compréhension d’action et pourrait être impliqué dans les fonctions sociales de haut niveau tel que l’empathie et l’imitation. Dans la foulée spéculative reliant le SNM à la sphère sociale, le dysfonctionnement de ce système a rapidement gagné intérêt dans la genèse des anomalies du domaine social chez les personnes présentant le Trouble du spectre de l’autisme (TSA). Néanmoins, l’hypothèse voulant que le dysfonctionnement social des TSA repose sur une atteinte du SNM est controversée. En effet, les études soutenant cette hypothèse nécessitent des fonctions cognitives et sociales qui peuvent contribuer à l’obtention de résultats atypiques, telles que la compréhension des consignes, l’attention sur des stimuli sociaux ou la réalisation d’acte moteur. Récemment, un protocole auditif de négativité de discordance (MMN) utilisant des stimuli reliés à l’action humaine a été utilisé pour mesurer l’activité du SNM. Cette technique semble prometteuse dans la mesure où elle ne nécessite pas de capacités attentionnelles ou langagières, elle est brève et demande un montage minimal d’électrodes. Le premier article avait comme objectif principal de mesurer la validité de convergence du protocole MMN relié à l’action avec celui du rythme mu, le protocole le plus utilisé pour enregistrer l’activité miroir à l’aide de l’électroencéphalographie (EEG). Les modes de stimulation ont été délivrées en bloc successif à un groupe de 12 adultes en santé. Alors que les deux techniques ont modulé efficacement les régions fronto-centrales et centrales respectivement, mais ne sont pas corrélées, nous avons conclu qu’il est possible 2 qu’elles mesurent des aspects différents du SNM. Le deuxième article avait comme objectif principal de mesurer l’activité du SNM à l’aide du protocole MMN relié à l’action chez 10 enfants présentant un TSA ainsi que chez 12 enfants neurotypiques dans la même tranche d’âge (5-7ans). Chez les enfants TSA, nous avons montré un patron de latence inversée, comparativement aux enfants du groupe contrôle; ils traitaient plus rapidement les sons contrôles que les sons reliés à l’action humaine, alors que la tendance inverse était observée chez les contrôles. De plus, bien que les deux groupes différaient quant aux sons d’action, ils ne différaient pas quant aux sons contrôles. Quant à l’amplitude, les enfants TSA se distinguaient du groupe contrôle par une amplitude restreinte du son d’action provenant de la bouche. Par ailleurs, les mesures neurophysiologiques et neuropsychologiques n’étaient pas corrélées. En sommes, basé sur la prémisse que ce protocole MMN pourrait mesurer l’activité du SNM, cette thèse a comme but d’améliorer les connaissances quant à son utilisation chez l’adulte et l’enfant neurotypique ainsi que chez l’enfant TSA. Celui-ci pourrait ultimement être utilisé comme un biomarqueur potentiel du TSA.

Étude électrophysiologique de la suppression interoculaire : implication pour l'amblyopie

L’amblyopie est un trouble développemental de la vision binoculaire. Elle est typiquement caractérisée par des atteintes de l’acuité visuelle et de la stéréoscopie. Toutefois, de plus en plus d’études indiquent la présence d’atteintes plus étendues telles que les difficultés d’attention visuelle ou de lecture. L’amblyopie est généralement expliquée par une suppression interoculaire au niveau cortical, considérée comme chronique ou permanente à l’extérieur de la période développementale. Or, un nombre croissant d’études suggèrent que des interactions binoculaires normales seraient présentes chez les amblyopes adultes. Dans une première étude, nous avons tenté d’identifier un marqueur électrophysiologique de la vision binoculaire. Nous avons enregistré des potentiels évoqués visuels chez des observateurs normaux à qui l’on a induit une dysfonction binoculaire. Les interactions binoculaires étaient caractérisées à l’aide de patrons (facilitation, moyennage et suppression) en comparant les réponses monoculaires et binoculaires. De plus, ces interactions étaient quantifiées à partir d’index d’intégration continus en soustrayant la somme des réponses monoculaires de la réponse binoculaire. Les résultats indiquaient que les patrons d’interaction n’étaient pas optimaux pour estimer les performances stéréoscopiques. Ces dernières étaient, en revanche, mieux expliquées par notre index d’intégration binoculaire. Ainsi, cette étude suggère que l’électrophysiologie est un bon prédicteur de la vision binoculaire. Dans une deuxième étude, nous avons examiné les corrélats neuronaux et comportementaux de la suppression interoculaire chez des amblyopes adultes et des observateurs normaux. Des potentiels évoqués visuels stationnaires ont été enregistrés en utilisant un paradigme de suppression par flash. La suppression était modulée par un changement de contraste du stimulus flash (10, 20, 30, ou 100%), ou le suppresseur, qui était présenté soit dans l’œil dominant ou non-dominant (ou amblyope). Sur le plan comportemental, la suppression interoculaire était observée indépendamment de l’œil stimulé par le flash chez les contrôles. Au contraire, chez les amblyopes, la suppression était asymétrique (c’est-à-dire supérieure lorsqu’elle provenait de l’œil dominant), ce qui suggérait une suppression chronique. De manière intéressante, l’œil amblyope a supprimé l’œil dominant à haut niveau de contraste. Sur le plan électrophysiologique, l’effet de suppression interoculaire observé à la région occipitale était équivalent dans chaque groupe. Toutefois, les réponses électrophysiologiques à la région frontale chez les amblyopes n’étaient pas modulées comme celles des contrôles; la suppression de l’œil amblyope était manifeste même à bas contraste. Nous résultats supportent ainsi l’existence d’interaction binoculaire fonctionnelle chez les amblyopes adultes ainsi que l’implication d’un réseau cortical étendu dans la suppression interoculaire. En somme, l’amblyopie est une condition complexe dont les atteintes corticales et les déficits fonctionnels semblent globaux. L’amblyopie ne doit plus être considérée comme limitée à une dysfonction de l’aire visuelle primaire. La suppression interoculaire semble un point central de cette problématique, mais encore beaucoup d’études seront nécessaires afin de déterminer l’ensemble des mécanismes impliqués dans celle-ci.

Changements corticaux et sous-corticaux des événements du sommeil lent au cours du vieillissement

Les avancées techniques et méthodologiques de la neuroscience ont permis de caractériser le sommeil comme un état actif et dynamique où des événements neuronaux cohésifs organisent les fonctions cérébrales. Les fuseaux de sommeil et les ondes lentes sont les marqueurs électroencéphalographiques de ces événements, et la mesure de leurs paramètres reflète et nuance les interactions neuronales à l’oeuvre pendant le sommeil lent. Considérant leur implication dans les fonctions hypniques et cognitives, les événements du sommeil lent sont particulièrement pertinents à l’étude du vieillissement, où l’intégrité de ces fonctions est mise au défi. Le vieillissement normal s’accompagne non seulement de réductions importantes des paramètres composant les événements du sommeil lent, mais aussi de modifications précises de l’intégrité anatomique et fonctionnelle du cerveau. Récemment, les études ont souligné la régulation locale des événements du sommeil lent, dont l’évolution avec l’âge demeure toutefois peu explorée. Le présent ouvrage se propose de documenter les liens unissant la neurophysiologie du sommeil, le vieillissement normal et l’activité régionale du cerveau par l’évaluation topographique et hémodynamique des événements du sommeil lent au cours du vieillissement. Dans une première étude, la densité, la durée, l’amplitude et la fréquence des fuseaux de sommeil ont été évaluées chez trois groupes d’âge au moyen de l’analyse topographique et paramétrique de l’électroencéphalogramme. Dans une seconde étude, les variations hémodynamiques associées à l’occurrence et modulées par l’amplitude des ondes lentes ont été évaluées chez deux groupes d’âge au moyen de l’électroencéphalographie combinée à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Globalement, les résultats obtenus ont indiqué : 1) une dichotomie des aires corticales antérieures et postérieures quant aux effets d’âge sur les paramètres des fuseaux de sommeil; 2) des variations de la réponse hémodynamique associées aux ondes lentes dans une diversité de régions corticales et sous-corticales chez les personnes âgées. Ces résultats suggèrent la réorganisation fonctionnelle de l’activité neuronale en sommeil lent à travers l’âge adulte, soulignent l’utilité et la sensibilité des événements du sommeil lent comme marqueurs de vieillissement cérébral, et encouragent la recherche sur l’évolution des mécanismes de plasticité synaptique, de récupération cellulaire et de consolidation du sommeil avec l’âge.

Evaluación de la conectividad cerebral bajo fármacos mediante análisis no lineal del EEG

Màster Oficial en Enginyeria Biomèdica

¿Tenemos libre albedrío? Objeciones empíricas y filosóficas a Benjamin Libet.

Benjamin Libet ha argumentado que cambios específicos en la actividad electroencefalográfica del córtex cerebral son registrados varios cientos de milisegundos antes que las personas tengan la intención consciente para actuar. Según Libet este hallazgo prueba que los movimientos voluntarios se inician de manera inconsciente. Siendo así, pone en duda nuestra percepción de libre albedrío según la cual nosotros somos iniciadores conscientes de nuestras acciones voluntarias. En este artículo haré objeciones empíricas a su modelo experimental argumentando que Libet no mide en realidad lo que él cree que está midiendo y, que el uso de electroencefalografía con electrodo de registro en cuero cabelludo no suministra datos fiables que permitan correlacionar cambios de la actividad cerebral y fenómenos psíquicos. También haré objeciones teóricas a las conclusiones filosóficas derivadas de sus experimentos, argumentado que la acción simple (mover el dedo) no puede ser una acción paradigmática para estudiar libre albedrío y que Libet al no estudiar la naturaleza de las intenciones distales ni su probable rol causal en la formación de intenciones proximales, no puede demostrar que el cerebro decide inconscientemente iniciar la acción. Concluyo que Libet nunca llega a probar que no actuamos por nuestro propio libre albedrío.

Does high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation produce residual and/or cumulative effects within an experimental session?

A common procedure for studying the effects on cognition of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) is to deliver rTMS concurrent with task performance, and to compare task performance on these trials versus on trials without rTMS. Recent evidence that TMS can have effects on neural activity that persist longer than the experimental session itself, however, raise questions about the assumption of the transient nature of rTMS that underlies many concurrent (or "online") rTMS designs. To our knowledge, there have been no studies in the cognitive domain examining whether the application of brief trains of rTMS during specific epochs of a complex task may have effects that spill over into subsequent task epochs, and perhaps into subsequent trials. We looked for possible immediate spill-over and longer-term cumulative effects of rTMS in data from two studies of visual short-term delayed recognition. In 54 subjects, 10-Hz rTMS trains were applied to five different brain regions during the 3-s delay period of a spatial task, and in a second group of 15 subjects, electroencephalography (EEG) was recorded while 10-Hz rTMS was applied to two brain areas during the 3-s delay period of both spatial and object tasks. No evidence for immediate effects was found in the comparison of the memory probe-evoked response on trials that were vs. were not preceded by delay-period rTMS. No evidence for cumulative effects was found in analyses of behavioral performance, and of EEG signal, as a function of task block. The implications of these findings, and their relation to the broader literature on acute vs. long-lasting effects of rTMS, are considered.

Modulation of visually evoked cortical fMRI responses by phase of ongoing occipital alpha oscillations

Using simultaneous electroencephalography as a measure of ongoing activity and functional magnetic resonance imaging (fMRI) as a measure of the stimulus-driven neural response, we examined whether the amplitude and phase of occipital alpha oscillations at the onset of a brief visual stimulus affects the amplitude of the visually evoked fMRI response. When accounting for intrinsic coupling of alpha amplitude and occipital fMRI signal by modeling and subtracting pseudo-trials, no significant effect of prestimulus alpha amplitude on the evoked fMRI response could be demonstrated. Regarding the effect of alpha phase, we found that stimuli arriving at the peak of the alpha cycle yielded a lower blood oxygenation level-dependent (BOLD) fMRI response in early visual cortex (V1/V2) than stimuli presented at the trough of the cycle. Our results therefore show that phase of occipital alpha oscillations impacts the overall strength of a visually evoked response, as indexed by the BOLD signal. This observation complements existing evidence that alpha oscillations reflect periodic variations in cortical excitability and suggests that the phase of oscillations in postsynaptic potentials can serve as a mechanism of gain control for incoming neural activity. Finally, our findings provide a putative neural basis for observations of alpha phase dependence of visual perceptual performance.

Balanced excitation and inhibition: Model based analysis of local field potentials

We have developed a model of the local field potential (LFP) based on the conservation of charge, the independence principle of ionic flows and the classical Hodgkin–Huxley (HH) type intracellular model of synaptic activity. Insights were gained through the simulation of the HH intracellular model on the nonlinear relationship between the balance of synaptic conductances and that of post-synaptic currents. The latter is dependent not only on the former, but also on the temporal lag between the excitatory and inhibitory conductances, as well as the strength of the afferent signal. The proposed LFP model provides a method for decomposing the LFP recordings near the soma of layer IV pyramidal neurons in the barrel cortex of anaesthetised rats into two highly correlated components with opposite polarity. The temporal dynamics and the proportional balance of the two components are comparable to the excitatory and inhibitory post-synaptic currents computed from the HH model. This suggests that the two components of the LFP reflect the underlying excitatory and inhibitory post-synaptic currents of the local neural population. We further used the model to decompose a sequence of evoked LFP responses under repetitive electrical stimulation (5 Hz) of the whisker pad. We found that as neural responses adapted, the excitatory and inhibitory components also adapted proportionately, while the temporal lag between the onsets of the two components increased during frequency adaptation. Our results demonstrated that the balance between neural excitation and inhibition can be investigated using extracellular recordings. Extension of the model to incorporate multiple compartments should allow more quantitative interpretations of surface Electroencephalography (EEG) recordings into components reflecting the excitatory, inhibitory and passive ionic current flows generated by local neural populations.

Issues and benefits of using 3D Interfaces: visual and verbal tasks

Spatial memory is important for locating objects in hierarchical data structures, such as desktop folders. There are, however, some contradictions in literature concerning the effectiveness of 3D user interfaces when compared to their 2D counterparts. This paper uses a task-based approach in order to investigate the effectiveness of adding a third dimension to specific user tasks, i.e. the impact of depth on navigation in a 3D file manager. Results highlight issues and benefits of using 3D interfaces for visual and verbal tasks, and introduces the possible existence of a correlation between aptitude scores achieved on the Guilford- Zimmerman Orientation Survey and Electroencephalography- measured brainwave activity as participants search for targets of variable perceptual salience in 2D and 3D environments.

Movement intention detection from autocorrelation of EEG for BCI

Movement intention detection is important for development of intuitive movement based Brain Computer Interfaces (BCI). Various complex oscillatory processes are involved in producing voluntary movement intention. In this paper, temporal dynamics of electroencephalography (EEG) associated with movement intention and execution were studied using autocorrelation. It was observed that the trend of decay of autocorrelation of EEG changes before and during the voluntary movement. A novel feature for movement intention detection was developed based on relaxation time of autocorrelation obtained by fitting exponential decay curve to the autocorrelation. This new single trial feature was used to classify voluntary finger tapping trials from resting state trials with peak accuracy of 76.7%. The performance of autocorrelation analysis was compared with Motor-Related Cortical Potentials (MRCP).

Discovering biomarkers for antidepressant response: protocol from the Canadian biomarker integration network in depression (CAN-BIND) and clinical characteristics of the first patient cohort

Background Major Depressive Disorder (MDD) is among the most prevalent and disabling medical conditions worldwide. Identification of clinical and biological markers (“biomarkers”) of treatment response could personalize clinical decisions and lead to better outcomes. This paper describes the aims, design, and methods of a discovery study of biomarkers in antidepressant treatment response, conducted by the Canadian Biomarker Integration Network in Depression (CAN-BIND). The CAN-BIND research program investigates and identifies biomarkers that help to predict outcomes in patients with MDD treated with antidepressant medication. The primary objective of this initial study (known as CAN-BIND-1) is to identify individual and integrated neuroimaging, electrophysiological, molecular, and clinical predictors of response to sequential antidepressant monotherapy and adjunctive therapy in MDD. Methods CAN-BIND-1 is a multisite initiative involving 6 academic health centres working collaboratively with other universities and research centres. In the 16-week protocol, patients with MDD are treated with a first-line antidepressant (escitalopram 10–20 mg/d) that, if clinically warranted after eight weeks, is augmented with an evidence-based, add-on medication (aripiprazole 2–10 mg/d). Comprehensive datasets are obtained using clinical rating scales; behavioural, dimensional, and functioning/quality of life measures; neurocognitive testing; genomic, genetic, and proteomic profiling from blood samples; combined structural and functional magnetic resonance imaging; and electroencephalography. De-identified data from all sites are aggregated within a secure neuroinformatics platform for data integration, management, storage, and analyses. Statistical analyses will include multivariate and machine-learning techniques to identify predictors, moderators, and mediators of treatment response. Discussion From June 2013 to February 2015, a cohort of 134 participants (85 outpatients with MDD and 49 healthy participants) has been evaluated at baseline. The clinical characteristics of this cohort are similar to other studies of MDD. Recruitment at all sites is ongoing to a target sample of 290 participants. CAN-BIND will identify biomarkers of treatment response in MDD through extensive clinical, molecular, and imaging assessments, in order to improve treatment practice and clinical outcomes. It will also create an innovative, robust platform and database for future research.

Processing of hierarchical syntactic strusture in music

Hierarchical structure with nested nonlocal dependencies is a key feature of human language and can be identified theoretically in most pieces of tonal music. However, previous studies have argued against the perception of such structures in music. Here, we show processing of nonlocal dependencies in music. We presented chorales by J. S. Bach and modified versions inwhich the hierarchical structure was rendered irregular whereas the local structure was kept intact. Brain electric responses differed between regular and irregular hierarchical structures, in both musicians and nonmusicians. This finding indicates that, when listening to music, humans apply cognitive processes that are capable of dealing with longdistance dependencies resulting from hierarchically organized syntactic structures. Our results reveal that a brain mechanism fundamental for syntactic processing is engaged during the perception of music, indicating that processing of hierarchical structure with nested nonlocal dependencies is not just a key component of human language, but a multidomain capacity of human cognition.