codzienność, Muzyczna uczta umysłu, Muzyczna uczta umysłu / 25 kwiecień 2008

Jeśli z biologicznego punktu widzenia człowiek jest zwierzęciem, to wśród innych gatunków wyróżnia go to, że jest zwierzęciem wybitnie muzycznym. Muzyka towarzyszy nam od kołyski aż po grób. Matki śpiewają dzieciom kołysanki do snu, żołnierze maszerują w takt granego przez orkiestrę marsza, kibice sportowi zagrzewają swoją drużynę do boju bębnami i wspólnym śpiewem, kochankowie przytulają się, słuchając romantycznej melodii, orkiestra gra podczas różnych świąt i wydarzeń historycznych, a bliscy żegnają swoich zmarłych przy dźwiękach muzyki żałobnej.
Dźwięki są skorelowane z ludzkimi nastrojami. Mogą wywoływać w nas wesołość bądź smutek. Słuchana piosenka przywołuje czasem wspomnienia sprzed lat i sprawia, że doznajemy dreszczy emocji bądź łez wzruszenia. Tło muzyczne filmów sprawia, że widzowie o wiele lepiej rozumieją treść obrazu i wyrażane przez aktorów emocje. Usłyszana melodia potrafi uruchomić reakcje motoryczne słuchaczy, np. pobudzić ich do tańca lub wystukiwania rytmu.
Ze względu na szeroką skalę reakcji psychicznych, jakie powoduje muzyka - m.in. emocje, procesy uwagowe, uczenie się i wydobywanie informacji z pamięci, aktywizowanie systemu motorycznego - naukowcy intensywnie badają, jakie struktury mózgu potrzebne są do odbioru, kodowania i przetwarzania muzyki. Słuchanie muzyki, jak również jej komponowanie, granie na instrumentach czy śpiew, odgrywają istotną rolę w kulturze, ale bez odpowiedniego wyposażenia neuronalnego nie pojawiłyby się one wcale. Jaki więc kształt ma „mózg muzyczny”?

Dźwięki w uszach

Muzykę tworzą dźwięki uporządkowane w czasie pod względem głośności i wysokości. Zgodnie z tą definicją, każdy utwór muzyczny - a dotyczy to zarówno mazurków Chopina, pieśni biesiadnych czy popularnej piosenki „Wlazł kotek na płotek” - jest złożoną sekwencją dźwięków, tworzącą sensowną całość.
Budowa fizjologiczna układu słuchowego, konstrukcja instrumentów muzycznych i ludzkiego aparatu głosowego nakładają jednak na dźwięki i ich uporządkowanie poważne ograniczenia. Przykładowo, jedną z podstawowych subiektywnych własności dźwięku jest jego wysokość. Zależy ona od częstotliwości fali dźwiękowej i mierzy się ją w hercach. Ucho ludzkie odbierze jednak dźwięki w ograniczonym zakresie - od 20 Hz do 20.000 Hz, podczas gdy np. nietoperz słyszy dźwięki powyżej tej skali, czyli ultradźwięki. Procesy starzenia się jeszcze bardziej ograniczają skalę tego, co słyszymy, gdyż górna granica słyszenia dla osób powyżej 60. roku życia schodzi poniżej 15.000 Hz.
Generalnie większość z nas potrafi rozróżnić, który z dwóch dźwięków jest wyższy, ale dzieje się to wyłącznie przez porównanie. Tylko o nielicznych ludziach (jedna osoba na 10.000) - tych którzy potrafią rozpoznać wysokość dźwięku bez porównywania go z innym dźwiękiem - mówi się, że posiadają tzw. słuch absolutny. Do dzisiaj dyskutuje się, czy ta rzadka zdolność jest wrodzona, czy tylko wyuczona. Jednak nawet jeśli geniusz ten jest dany tylko nielicznym, to aby się uzewnętrznił, trzeba zwykle ćwiczeń: obserwacje wskazują, że słuchem absolutnym częściej obdarzeni są ci, których muzycznie edukowano już między 4. a 5. rokiem życia. Stwierdzono też, że wśród muzyków-amatorów trafia się mniej więcej jedna na 1500 osób obdarzonych słuchem absolutnym, natomiast wśród studentów szkół muzycznych notuje się około 15 proc. takich osób...
Oczywiście, nie znaczy to, że intensywna nauka muzyki spowoduje, że ktoś stanie się geniuszem. A i kompozytor uznany za wielkiego nie musi mieć słuchu absolutnego... Spójrzmy na historię muzyki: Mozart powszechnie jest uznawany za arcygeniusza muzyki i człowieka, który posiadał słuch absolutny. Ale już Wagnerowi i Schumannowi niektórzy historycy muzyki odmawiają posiadania tego daru, co wcale nie przeszkadzało im w tworzeniu wielkich dzieł.
Interesujące, że w wielu współczesnych badaniach porównawczych notuje się większy odsetek ludzi obdarzonych słuchem absolutnym wśród Chińczyków i Japończyków niż np. wśród Amerykanów. Przykładowo, w przeprowadzonych w 2006 roku badaniach studentów chińskich szkół muzycznych, którzy zaczęli edukację muzyczną bardzo wcześnie, zanotowano aż 60 procent osób spełniających kryteria słuchu absolutnego, natomiast wśród ich amerykańskich odpowiedników było tylko 14 procent takich osób.

Od ucha do kory

Z punktu widzenia przeciętnego słuchacza, utwór muzyczny bywa porywający, przydługi, smętny lub wesoły, czuły, gwałtowny itd. Aby jednak mogło pojawić się wrażenie estetyczne i abyśmy mogli powiedzieć „podoba mi się” lub „nie podoba” o słuchanym właśnie utworze, nasz mózg musi wykonać wcześniej szereg złożonych operacji detekcji, kodowania i przetwarzania materiału dźwiękowego. Dzięki badaniom psychologów i neuropsychologów, neurologów, akustyków i teoretyków muzyki, wiemy dziś co nieco o tym skomplikowanym procesie, choć do pełnej wiedzy na ten temat jest jeszcze daleko.
Co już wiadomo na pewno? Najpierw informacja o utworze muzycznym przedostaje się w postaci fali akustycznej - wibracji powietrza - do ucha zewnętrznego, a stamtąd przez system błon i kosteczek do ślimaka, znajdującego się w uchu wewnętrznym. Wibracje przeniesione do wnętrza ślimaka powodują odchylenia umiejscowionych tam rzęsek komórek włoskowatych, które pełnią rolę receptorów słuchowych. Interesujące jest to, że poszczególne komórki włoskowate „nastrojone są” tylko na określoną częstotliwość wibracji, a mimo to czułość wszystkich komórek włoskowatych ślimaka pokrywa zakres dźwięków słyszalnych przez człowieka. W komórkach nerwowych ślimaka sygnał akustyczny zostaje też zakodowany w postaci impulsów elektrycznych, które przesyłane są nerwem słuchowym - poprzez kilka jąder podkorowych - do kory mózgowej.

Hierarchia w głowie

Badacze uważają, że muzyka przetwarzana jest przez mózg: hierarchicznie, w sposób rozproszony i modularny oraz przy ograniczonym działaniu zasady asymetrii półkulowej.
Idea „hierarchiczności” oznacza występowanie swoistego podziału pracy i określonej kolejności przetwarzania przez mózg poszczególnych elementów muzyki: od najprostszych do najbardziej złożonych. I tak, pierwszorzędowa kora słuchowa umiejscowiona w górnej części płata skroniowego w obszarze zwanym zakrętem Heschla, bierze udział w analizie elementarnych cech dźwięku, takich jak wysokość czy głośność. Następnie drugorzędowe okolice słuchowe - położone wokół kory pierwszorzędowej - przetwarzają informację na temat bardziej złożonych zasad organizacji dźwięków w czasie i pod względem głośności: rytmu, harmonii czy konturu melodycznego (por. słowniczek). Naukowcy domyślają się również istnienia trzeciorzędowej kory słuchowej (integracyjnej), w której dochodziłoby do łączenia powyższych informacji oraz do całościowej analizy utworu muzycznego.
Z kolei „rozproszone przetwarzanie” oznacza, że nie istnieje w mózgu jeden centralny obszar zajmujący się analizą treści i form muzycznych. Rzecz w tym, że podczas słuchania muzyki oprócz kory słuchowej aktywizują się fragmenty płata skroniowego, ciemieniowego, czołowego, jak również móżdżek. Nie powinniśmy się dziwić tej rozproszonej aktywacji, jeśli pamiętamy, że muzyka często angażuje nie tylko sam kanał słuchowy odbiorcy, ale uruchamia nieświadome operacje intelektualne: oprócz tych związanych z np. porządkowaniem czasowym dźwięków, porównywaniem ich wysokości, głośności, także te odpowiadające za pamięć, uwagę, emocje czy reakcje motoryczne.
Kanadyjscy neuropsychologowie Isabelle Peretz i Robert Zatorre na podstawie badań przeprowadzanych na pacjentach z uszkodzeniami mózgu doszli do wniosku, że realizację odmiennych zadań z zakresu percepcji muzyki kontrolują odmienne „moduły” mózgu muzycznego. W ogłoszonym w „Nature” w 2003 roku artykule „Modularity of Music Processing” Peretz i Coltheart zaproponowali model mózgu muzycznego, w którym wyróżnili m.in. moduły zajmujące się przetwarzaniem informacji nt. kodowania tonalnego, interwałów muzycznych, rytmu, metrum, zabarwienia emocjonalnego, leksykonu muzycznego, wykonania wokalnego, pamięci muzycznej (por. tekst „Jednostajne Bolero Ravela”).
Kontrowersyjnym zagadnieniem jest ciągle to, czy informacja muzyczna przetwarzana jest zasadniczo w jednej półkuli, czy w obu. Jeszcze do niedawna dominował pogląd, że w ramach mózgowego podziału pracy, zadania związane z mową kontroluje półkula lewa, natomiast prawa jest odpowiedzialna za percepcję muzyki. W uzasadnieniu powoływano się na przypadki, gdy „pacjenci po udarach lewej półkuli, którzy cierpią na zaburzenia mowy, często potrafią śpiewać. I odwrotnie, udar prawej półkuli często powoduje utratę zdolności muzycznych, nie wpływając na funkcję mowy” (Sally P. Springer, Georg Deutsch, Lewy mózg, prawy mózg, Prószyński i S-ka, s. 229). Dziś naukowcy w większości odrzucają pogląd, według którego za percepcję muzyki odpowiedzialna jest wyłącznie prawa półkula. Podważa się zasadność sztywnej asymetrii i przyjmuje, że informacja o muzyce przetwarzana jest w obu półkulach, choć lateralizacji podlegają poszczególne funkcje mózgu muzycznego. Nie ma jednak całkowitej zgody, które z funkcji kontroluje prawa, a które lewa półkula. Obecnie większość badaczy przyjmuje, że lewa półkula mózgu przetwarza informacje na temat rytmu, natomiast prawa półkula analizuje dane na temat bardziej całościowych aspektów melodii, takich jak metrum, harmonia czy kontur melodyczny. Niemiecki neurolog Eckart Altenmüller, pracujący w Institut für Musikphysiologie und Musiker-Medizin w Hanowerze, sądzi również, że neurony umiejscowione w lewym płacie skroniowym mogą być odpowiedzialne za wydobywanie informacji na temat prostych struktur czasowych w muzyce, natomiast za analizę wysokości dźwięku odpowiadają zasadniczo sieci neuronalne w prawym płacie skroniowym.

Plastyczne zwoje

W filmie Miloša Formana „Amadeusz” jest scena, w której młody Mozart po jednorazowym wysłuchaniu marsza skomponowanego przez swojego konkurenta, Salieriego, bez trudu gra ów utwór z pamięci. Ta scena doskonale pokazuje, jak niezwykłymi umiejętnościami odznaczają się muzycy-artyści: potrafią automatycznie zapamiętywać długie frazy muzyczne, wydobywać je z pamięci i odegrać, przekładać muzykę na pisane symbole (nuty), ponownie je odczytywać, i wreszcie sprawić, by muzyka - na skutek wykonania szeregu skomplikowanych ruchów, np. palcami - wreszcie wybrzmiała...
Czy - w związku z tak genialnymi zdolnościami - mózgi muzyków różnią się w jakiś znaczący sposób od mózgów osób niegrających nigdy na żadnym instrumencie? Czy mają inną organizację niż mózgi zwykłych śmiertelników? A jeśli tak, to czy jest to wynik nauki i treningu muzycznego, czy też może są nietypowe jeszcze przed treningiem, a ich specyficzna anatomia jest raczej warunkiem wstępnym do nabycia zdolności muzycznych?
W 2002 roku Peter Schneider, naukowiec z Heilderbergu, wraz z zespołem przeprowadził badania porównawcze aktywności mózgu muzyków profesjonalnych, muzyków-amatorów oraz nie-muzyków. Najbardziej zdumiewającym wynikiem, jaki zanotowali naukowcy, było odkrycie, że objętość istoty szarej w zakrętach Heschla, czyli w pierwszorzędowej korze słuchowej, u profesjonalnych muzyków była większa o 130 procent niż u nie-muzyków!
Z kolei w 1995 roku międzynarodowa grupa badaczy (Thomas Elbert, Christo Pantev, Christian Wienbruch i in.) wykazała reorganizację neuronalną kory somatosensorycznej u muzyków grających od lat na instrumentach strunowych (skrzypków, wiolonczelistów i gitarzystów). Korowa reprezentacja palców ich lewej ręki, wykorzystywanych do dociskania strun do gryfu instrumentu, była znacząco większa w porównaniu do osób, które nie grały.
Podobną plastyczność mózgów muzyków wykazał Gottfried Schlaug, profesor neurologii z Harvard Medical School w Bostonie. W jego badaniu z 1995 roku wzięli udział wykwalifikowani, profesjonalni muzycy oraz osoby niemające wykształcenia muzycznego i niegrające nigdy na żadnym instrumencie muzycznym. Większość muzyków grała na instrumentach klawiszowych, ale była również grupa grająca na instrumentach strunowych. Badacze porównali różne grupy muzyków z grupą osób niebędących muzykami. Okazało się, że u muzyków - szczególnie tych, którzy zaczęli ćwiczyć przed siódmym rokiem życia - przednia część spoidła wielkiego była znacznie większa niż u pozostałych badanych. Ten wynik łatwo zrozumieć pamiętając, że spoidło wielkie służy do komunikacji między półkulami mózgu. Po prostu, grającym muzykom potrzebna jest doskonała i automatyczna koordynacja ruchowa między ruchami wykonywanymi przez prawą i lewą rękę.

Emocje jak z nut

Rytmiczna partia muzyczna o wysokiej tonacji potrafi wprowadzić nas w radosny nastrój, podczas gdy wolna, stonowana melodia może wpędzić w nastrój refleksji lub melancholii. To, że muzyka wywołuje w nas pozytywne lub negatywne emocje bądź też nastroje o różnych emocjonalnych zabarwieniach nie jest więc odkryciem. Pojawia się jednak pytanie: czy muzyka wywołuje takie same emocje, jak te wywoływane przez bodźce z muzyką niezwiązane? Czy emocje, jakie wywołuje muzyka, mają podobny status jak emocje podstawowe czy społeczne?
W badaniach z roku 2004 Vinod Menon oraz Daniel J. Levitin pokazali, że intensywnym emocjom muzycznym - np. podczas słuchania fragmentów V Symfonii Bethoveena - towarzyszy aktywność rejonów mózgu odpowiedzialnych za nagrodę, motywację oraz pobudzenie emocjonalne - tzw. układu nagrody. Najciekawszy w tym jest fakt, że jedną z głównych struktur układu nagrody jest jądro półleżące, pełniące kluczową rolę w doznawaniu przyjemności, także przez osoby uzależnione: aktywuje się np. także wówczas, gdy hazardziści grają o dużą stawkę lub gdy osoby uzależnione sięgają po narkotyk. Aktywacja podczas słuchania muzyki jądra półleżącego, brzusznej części nakrywki, podwzgórza, wyspy oraz kory oczodołowej - czyli struktur biorących udział w silnych reakcjach emocjonalnych - świadczy, według tych autorów, o afektywno-emocjonalnym znaczeniu muzyki.
Wydaje się, że to, co różni pozytywne emocje muzyczne od negatywnych, zawiera się w akustycznych wskazówkach: dla przykładu emocja „smutku” jest przekazywana zazwyczaj przez powolną, cichą artykulację niskotonową, a emocja „radości” jest wywoływana przez wysokie dźwięki, szybką artykulację. Jednakże o ile jesteśmy w stanie dość łatwo rozróżniać przeciwstawne emocje muzyczne, o tyle o wiele trudniej jest nam odróżnić emocje, które są ze sobą spokrewnione - np. smutek i melancholię - gdyż są wywoływane zazwyczaj przez podobne cechy akustyczne, które różnią się subtelnymi niuansami.
W wielu badaniach wykazano, że zarówno dorośli, jak i małe dzieci potrafią rozróżniać nacechowane przeciwstawnie emocje muzyczne. Laurel J. Trainor, dyrektorka Laboratorium Rozwojowych Badań nad Słuchem z McMaster University w Kanadzie, wraz ze swoim zespołem udowodniła, że już niemowlęta w drugim miesiącu życia preferują słuchanie konsonansowych interwałów muzycznych, wywołujących pozytywne emocje, a unikają dysonansowych, które wywołują emocje negatywne. Również w przypadku dorosłych wykazano, że wolą oni słuchać zestawów dźwięków o postaci konsonansów.
L.J. Trainor i L.A. Schmidt sugerują, że muzyka może być gruntownie związana z systemem emocjonalnym z powodów ewolucyjnych. Uważają, że ma to związek z wczesnym rozwojem dziecka. Matki i opiekunki śpiewają niemowlętom w celu emocjonalnego komunikowania się z nimi jeszcze przed opanowaniem języka.

Tajemnica Beethovena

Każdemu z nas najprawdopodobniej zdarzyło się słyszeć w głowie melodię, chociaż na zewnątrz była kompletna cisza. To dowód na to, że oprócz wyobraźni wzrokowej istnieje też wyobraźnia słuchowa. Prawdopodobnie dzięki niej właśnie głuchnący Beethoven mógł skomponować dziewięć symfonii: potrafił ciągle przedstawiać sobie w głowie sekwencje dźwięków i twórczo je porządkować. Bez wyobraźni słuchowej byłoby to raczej niemożliwe.
Co dzieje się w naszych mózgach, gdy wyobrażamy sobie jakąś melodię? Różne zespoły badawcze posługujące się różnymi metodami (neuropsychologicznymi, magnetoencefalografią, PET i fMRI) wykazały, że wyobrażanie sobie muzyki aktywuje korę słuchową tak samo jak wtedy, gdy naprawdę słuchamy muzyki (np. badania Andrei R. Halperna, Roberto J. Zatorre, Bernharda Haslingera). Z tych badań wynika także, że jeśli np. pianista ogląda na wideo bez głosu, jak inny pianista gra na fortepianie, to aktywuje się przy tym jego kora słuchowa, a nawet jego kora motoryczna.
Niektórzy ludzie miewają również wyraźne sny muzyczne. Jedną z takich osób jest znany neurolog Oliver Sacks, który w swojej najnowszej książce Musicophilia opisuje kilka sytuacji, w których śniła mu się melodia. Mimo że problematyka snów muzycznych nie była do tej pory prawie w ogóle badana, sprawa ta wydaje się warta zainteresowania m.in. dlatego, że znane są przypadki słynnych kompozytorów, którzy twierdzili, iż niektóre ze swych kompozycji... wyśnili. Do grupy tej należą m.in. Ravel, Strawiński czy Berlioz. Berlioz we wspomnieniach tak to opisał: „(...) śniłem raz, że komponuję symfonię i słyszałem ją w moim śnie. Kiedy obudziłem się następnego ranka, mogłem przywołać prawie całą pierwszą część, którą było allegro w tonacji a-moll w metrum dwie czwarte. Siadłem za stołem, żeby zacząć ją spisywać, kiedy nagle pomyślałem «Jeśli to zrobię, będę zmuszony skomponować resztę»” (Musicophilia, s. 283).

Po co więc muzyka?

Naukowcy cząstkowo, powoli, ale konsekwentnie dążą do odpowiedzi na pytanie o wpływ muzyki na system poznawczy, emocjonalny i motoryczny człowieka. Dzięki temu wiemy coraz więcej o tym, jak poszczególne składniki muzyki - ton, rytm, melodia - są przetwarzane w mózgu. Niestety, ciągle brak nam wiedzy na temat tego, jak to się dzieje, że muzyka potrafi człowieka „chwycić za serce” lub odmienić jego życie. Daleko nam wciąż także do pełnej wiedzy o anatomii i rozwoju mózgu muzycznego. I wciąż nie znamy odpowiedzi na fundamentalne pytanie: po co w ogóle muzyka?
Wiele pośrednich danych wskazuje, że muzyka jest niezwykłym osiągnięciem ewolucyjnym, bez którego przekazywanie znaczeń społeczno-kulturowych byłoby niemożliwe lub mocno ograniczone. Zwolennicy teorii społecznej twierdzą, że muzyka pomagała i pomaga w organizowaniu życia społecznego poprzez łagodzenie konfliktów i ułatwianie kontaktów między osobnikami. Obrońcy teorii językowej podkreślają, że jest ona czymś w rodzaju prajęzyka, z którego wyrosła współczesna mowa i z którym łączą ją nierozerwalne związki. Z kolei zwolennicy teorii rozwojowej sugerują, że muzyka wyewoluowała po to, aby zapewnić i ugruntować więź między rodzicami a niemowlęciem, dla którego kołysanki i pośpiewywania opiekunów są „pierwszym językiem”.
Muzyka jest więc niewątpliwie istotnym składnikiem naszego życia, lecz kwestia, po co ewolucja obdarzyła nas możliwością jej tworzenia i słyszenia ciągle pozostaje nierozstrzygnięta.

***

Jednostajne Bolero Ravela

Czy słynny, powtarzający się motyw w Bolerze Ravela był symptomem choroby kompozytora? Jednym z częściej podawanych przykładów na potwierdzenie tego, że w mózgu nie ma jednego wyspecjalizowanego ośrodka muzycznego, jest przypadek wybitnego francuskiego kompozytora Maurice'a Ravela, u którego od 1927 roku zaczęły pojawiać się symptomy uszkodzenia mózgu (przypuszczalnie wskutek udaru). W jego przypadku uszkodzony został prawdopodobnie obszar skroniowo-ciemieniowy lewej półkuli. Zaburzyło to jego zdolności do rozumienia (tzw. afazja Wernickego) oraz powtarzania ze słuchu co poskutkowało tym, że kompozytor nie potrafił zapisywać ani czytać nut oraz rozpoznawać napisanej muzyki. Pomimo tego, Ravel zachował inne zdolności muzyczne, jak umiejętność rozpoznawania melodii i wychwytywania błędów. Doskonale też pamiętał swoje wcześniej napisane kompozycje. Ponieważ jednak nie był już w stanie zapisać muzyki, jego kariera jako kompozytora dobiegła końca. Niektórzy badacze uważają, że słynne Bolero Ravela z 1928 roku - w którym występuje uporczywe powtarzanie dziesiątki razy tej samej frazy muzycznej bez żadnego rozwinięcia - mogło być wynikiem wstępnej fazy choroby. Przypadek Ravela sugeruje, że nie ma w mózgu jednego wyspecjalizowanego ośrodka muzycznego, a różne zadania związane z uprawianiem, słuchaniem, zapisywaniem muzyki kontrolowane są przez różne ośrodki.