Когнитивная нейробиология музыки

Когнитивная нейробиология музыки — это наука, изучающая связь активности головного мозга с психическими процессами, лежащими в основе восприятия, исполнения и сочинения музыки, а также нейрофизиологические основы эстетической и эмоциональной составляющих музыки. Когнитивная нейробиология музыки, наряду с такими дисциплинами, как когнитивное музыковедение, представляет собой важное направление в музыкальной психологии. Когнитивная нейробиология музыки, однако, отличается от когнитивного музыковедения как объектом изучения (непосредственно активность отделов головного мозга), так и применяемыми методиками: наиболее важными для когнитивной нейробиологии музыки являются нейровизуализационные техники, такие как функциональная магнитно-резонансная томография, транскраниальная магнитная стимуляция, магнитоэнцефалография, электроэнцефалография и позитронно-эмиссионная томография.

История

Когнитивная нейробиология музыки зародилась в 1990-х годах. Первое опубликованное исследование в этой области появилось в журнале Music Perception в 1988 году и принадлежало перу американского психолога Петра Янаты, возглавляющего сейчас нейрофизиологическую лабораторию Калифорнийского университета в Дэвисе. Оно было посвящено восприятию тонических трезвучий или гамм и определению звуков, к этим рядам не принадлежащих.

Оливер Сакс

Современные когнитивные музыкальные нейробиологи ищут ответы на целый ряд вопросов:

1. Какие структуры в головном мозге активизируются при прослушивании, исполнении и сочинении музыки?
2. Какие части головного мозга отвечают за определение высоты звука, ритма и тональности?
3. Существуют ли отличия в строении головного мозга у профессиональных музыкантов?
4. Различается ли восприятие музыки на нейрофизиологическом уровне у мужчин и женщин?
5. Каковы нейробиологические основы внутреннего слуха – способности к ясному мысленному представлению отдельных звуков, мелодических и гармонических построений?
6. Каковы нейрофизиологические основы абсолютного слуха?
7. Каков нейрофизиологический механизм эмоционального воздействия музыки?
8. Каковы нейробиологические основы музыкальной памяти – способности запоминать высоту и последовательность звуков?
9. Каковы нейрофизиологические причины музыкально-специфических расстройств (таких как амузия – утрата способности понимать музыку, слуховая агнозия – нарушение распознавания звуков, звуковая аритмия – неспособность чувствовать ритм и т.д.)?

Ведущими современными исследователями данной области являются такие ученые как Дэниел Левитин (автор двух бестселлеров о когнитивной нейробиологии музыки This Is Your Brain on Music: The Science of a Human Obsession и The World in Six Songs: How the Musical Brain Created Human Nature), Ирэн Дельеж (глава Европейского общества когнитивного музыковедения), Диана Дойч, Нина Краус, Кэрол Л. Крумхансл (пионер в области исследований музыкального слуха), Оливер Сакс, Роджер Шепард.

Нейрофизиологические основы восприятия, исполнения и сочинения музыки

Исследования показывают, что в головном мозге человека имеется несколько зон, ответственных за определение высоты звука, ритма и узнавание мелодий и звуковых рядов. Они сконцентрированы в первичной и вторичной (ассоциативной) слуховой коре височных долей больших полушарий головного мозга. Исследование, проведенное в 2006 году группой ученых под руководством Браттико, продемонстрировало, что индивиды способны автоматически распознавать «аномалии» (например, фальшиво сыгранные ноты) в незнакомых мелодиях. При этом повышалась активность ассоциативной слуховой коры. Результаты данного исследования могут быть объяснены наличием механизма автоматического сравнения нашим мозгом поступающей информации с имеющимися у индивида представлениями о должных свойствах звукоряда. Команда под руководством М.Дж. Трамо в 2001 году исследовала связь головного мозга со способностью к отбиванию ритма. Выяснилось, что при воспроизведении испытуемым заданного ритма активизировались зоны в лобной и теменной доле левого полушария, а также в правой части мозжечка. При этом чем сложнее был ритм, тем большая мозговая активность наблюдалась. Задействованные при исполнении и восприятии музыки области головного мозга значительно отличаются у профессиональных музыкантов и у непрофессионалов. Проведенное сравнение показало, что у тех, кто занимается музыкой профессионально, больше серого вещества в зонах, связанных с моторной и соматосенсорной активностью. Исследования также показали, что профессиональные пианисты задействуют меньше нейронов при выполнении сложных движений пальцами, вероятно, благодаря имеющемуся у них большему ресурсу для долговременной моторной памяти.

Исследования музыкального слуха

Когнитивная нейрофизиология в основном концентрируется на исследовании абсолютного музыкального слуха и внутреннего музыкального слуха. Абсолютный слух – это способность человека определять высоту музыкального звука, не прибегая к сравнению его с эталонными звуками, высота которых известна заведомо. С физиологической точки зрения, слуховая система обладателей абсолютного слуха не имеет каких-либо отличий от системы обычного человека. Однако проведенное в 1998 году исследование показало, что, при попытке опознать высоту звука, у лиц, не обладающих абсолютным слухом, активируются зоны головного мозга, ответственные за память. У обладателей абсолютного слуха подобного не происходит, из чего следует вывод, что им не нужно припоминать высоту знакомых звуков для определения высоты нового.

Расположение первичной слуховой коры

Критика

Когнитивная нейробиология музыки, как и нейробиология вообще, подвергается критике в первую очередь в силу некоторой ограниченности используемых ей методик. Применяемые в нейробиологии техники позволяют лишь говорить об отсутствии или наличии активности в тех или иных зонах головного мозга, однако, существование корреляции с происходящими когнитивными процессами все ещё не доказано. Также критики нейробиологии указывают на то, что данные нейрофизиологических исследований крайне вариабельны не только в рамках одного эксперимента с несколькими испытуемыми, но и в рамках мета-анализа ряда исследований по теме.

В массовой культуре

Когнитивной нейробиологии музыки посвящено несколько научно-популярных книг, доступных для понимания читателю-неспециалисту:

1. Книги американского когнитивного психолога и нейробиолога Дэниела Левитина "Это твой мозг в музыке: наука об одной из человеческих страстей" (This Is Your Brain on Music: The Science of a Human Obsession) и " Мир в шести песнях: как музыкальный мозг сотворил человеческую природу" (The World in Six Songs: How the Musical Brain Created Human Nature), простым языком рассказывающие о современных достижениях когнитивной нейробиологии музыки. Обе книги стали бестселлерами.
2. Книга британского нейробиолога Оливера Сакса "Музыкофилия: истории о музыке и мозге" (Musicophilia: Tales of Music and the Brain).

Также тема нейрофизиологии музыки поднимается в ряде документальных фильмов:

1. The Music Instinct: Science and Song (англ.) на сайте Internet Movie Database.
2. Второй эпизод документального сериала Beautiful Minds: The Psychology of the Savant (2006).
3. Четырехсерийный документальный фильм The Mysteries of the Brain от BBC (2010).

Литература

• Arlinger, S; Elberling, C; Bak, C; Kofoed, B; Lebech, J; Saermark, K (1982). "Cortical magnetic fields evoked by frequency glides of a continuous tone". Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 54 (6): 642–53.
• Brattico, Elvira; Tervaniemi, Mari; Näätänen, Risto; Peretz, Isabelle (2006). "Musical scale properties are automatically processed in the human auditory cortex". Brain Research 1117 (1): 162–74.
• Faux, S. "Cognitive neuroscience from a behavioral perspective: A critique of chasing ghosts with geiger counters". Behav Anal. 2002 Fall; 25(2): 161–173.
• Gaser, C; Schlaug, G (2003). "Brain structures differ between musicians and non-musicians". The Journal of Neuroscience 23 (27): 9240–5.
• Janata, P. and Reisberg, D. Response-Time Measures as a Means of Exploring Tonal Hierarchies. Music Perception: An Interdisciplinary Journal Vol. 6, No. 2 (1988), pp. 161–172.
• Krings, Timo; Töpper, Rudolf; Foltys, Henrik; Erberich, Stephan; Sparing, Roland; Willmes, Klaus; Thron, Armin (2000). "Cortical activation patterns during complex motor tasks in piano players and control subjects. A functional magnetic resonance imaging study". Neuroscience Letters 278 (3): 189–93.
• Tramo, M. J. (2001). "BIOLOGY AND MUSIC: Enhanced: Music of the Hemispheres". Science 291 (5501): 54–6.
• Uttal, W. "Reliability in Cognitive Neuroscience: A Meta-Meta-Analysis" MIT Press, 2012.
• Zatorre, Robert J.; Perry, David W.; Beckett, Christine A.; Westbury, Christopher F.; Evans, Alan C. (1998). "Functional anatomy of musical processing in listeners with absolute pitch and relative pitch". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 95 (6): 3172–7.

На русском

• Аре Бреан, Гейр Ульве Скейе. Музыка и мозг. Как музыка влияет на эмоции, здоровье и интеллект. = Are Brean, Geir Olve Skeie. Musikk og hjernen. Om musikkens magiske kraft og fantastiske virkning på hjernen.. — М.: Альпина Паблишер, 2020. — ISBN 978-5-9614-2536-9.