Kaj glasba razkriva o človeških možganih

Med pogovorom naši možgani nenehno predvidevajo, katera beseda bo sledila. Ta sposobnost nam pomaga razumeti govor v hrupni kavarni ali predvideti naslednji prijateljev stavek. Takšno predvidevanje je tesno povezano tudi z uživanjem v glasbi.

Za prof. Shihaba Shammo, nevroznanstvenika na področju sluha na višji šoli École Normale Supérieure v Parizu in na Univerzi v Marylandu, je razumevanje, kako možgani obdelujejo glasbo, glavno raziskovalno vprašanje. »Jezik ima očiten namen,« je dejal. »Z glasbo je drugače. Brez nje lahko preživimo, a bi bilo življenje povsem drugačno. Čeprav pri tem sodelujejo celotni možgani, še vedno ne razumemo povsem, zakaj so jo ljudje razvili.«

Filozofi, glasbeniki in znanstveniki že stoletja razpravljajo o tem, zakaj ljudje ustvarjajo glasbo. Vsaka kultura ima svojo glasbeno tradicijo, a nihče ne zna povsem pojasniti izrazitega vpliva glasbe na nas. Ekipa raziskovalcev v okviru projekta Neume, ki ga je vodil Shamma, se je namesto vprašanja, zakaj ljudje uživajo v glasbi, poglobila v vprašanje: kaj lahko na podlagi glasbe izvemo o človeških možganih? Kako se možgani učijo, predvidevajo in se prilagajajo?

Prof. Shamma je velik del poklicne poti namenil proučevanju, kako možgani obdelujejo zvok, zlasti govor. Po njegovem mnenju je glasba zanimiv izziv, saj ima veliko skupnih lastnosti z jezikom, ob tem pa ostaja značilna izključno za ljudi. »Glasba je zelo poseben akustični signal,« je pojasnil. »Takoj jo prepoznamo kot glasbo, ne kot govor ali hrup iz okolja. Na neki način ima lastnosti, ki hkrati vključujejo zaznavanje, spomin, čustva in kognitivne sposobnosti.«

V nasprotju z vsakdanjim pogovorom je mogoče glasbeno strukturo opisati zelo natančno, kar raziskovalcem omogoča, da proučujejo predvidevanje in učenje na načine, ki jih je samo z jezikom težko doseči. Raziskovalci so želeli ugotoviti, kako glasba vpliva na možgane v zelo različnih časovnih okvirih, od dolgoletnega poslušanja do delčkov sekunde. Z leti poslušanja glasbe usvojimo glasbena pravila svoje kulture, saj vsaka nota skoraj takoj napove, kaj sledi. »To se lahko dogaja vse življenje,« je povedal Shamma. »Lahko pa se zgodi tudi z le nekaj notami. To so zelo različni časovni okviri in vse smo želeli razumeti.«

Glasba tišine

Eno najbolj presenetljivih odkritij v sklopu tega projekta prihaja iz nepričakovanega vira: tišine. Giovanni di Liberto, docent na kolidžu Trinity v Dublinu, se je pridružil ekipi kot podoktorski raziskovalec, potem ko je proučeval, kako možgani obdelujejo govor v hrupnem okolju. Z njim je sodelovala nevroznanstvenica in violinistka Claire Pelofi, ki deluje na Univerzi v New Yorku. Zaradi njenega glasbenega ozadja pa so prišli do odgovorov na številna raziskovalna vprašanja.

FOTO: Soo-Hyeon Kim/Reuters

Glasba je bila idealen način za proučevanje predvidevanja, saj je mogoče njeno zgradbo, drugače kot pri jeziku, modelirati zelo natančno. Di Liberto je prispeval strokovno znanje na področju dekodiranja zapletenih možganskih signalov, Claire Pelofi pa je z vidika glasbenice začrtala glasbene dražljaje, pri katerih se je ohranila glasbena struktura, a so bili kljub temu še vedno primerni za računalniško analizo.

»Ker poznam glasbeno teorijo, zlahka oblikujem vprašanja,« je povedala violinistka. »Kot glasbenica sem se leta spraševala, zakaj nekateri trenutki vzbujajo napetost, pomirjajo ali sprožajo druga čustva.«

Di Liberto pa je bil osredotočen na napovedovanje: ideja je, da se možgani stalno učijo vzorce in jih uporabljajo za predvidevanje, kaj se bo zgodilo v nadaljevanju. »Glasba ne more biti preveč presenetljiva, a tudi ne preveč predvidljiva. Sicer postane dolgočasna,« je dejal.

Raziskovalci niso proučevali le not, ki so jih ljudje slišali, ampak tudi, kaj se je zgodilo, kadar ni bila odigrana nobena nota. Z elektroencefalografijo (EEG), ki meri električno dejavnost v možganih, so ugotovili, da so možgani med premori v glasbi ostali zelo aktivni. Ko so poslušalci pričakovali naslednjo noto, so njihovi možgani ustvarili merljive signale, čeprav njihovih ušes ni dosegel noben zvok. »Tišina nam omogoča, da izoliramo predvidevanje,« je pojasnil di Liberto. »Običajno opazujemo odziv možganov na zvok skupaj z ustreznim predvidevanjem. Med tišino pa je razvidno le pričakovanje možganov.«

Ekipa je nato sodelujoče pozvala, naj si znane melodije le zamislijo. Izkazalo se je, da so bili dejavni isti možganski centri, kar kaže na to, da tako pri razmišljanju o glasbi kot pri dejanskem poslušanju delujejo podobni procesi predvidevanja.

Raziskovalci so ugotovili še, da se možgani hitro prilagajajo neznanim melodijam, kar omogoča nove vpoglede v to, kako se učimo popolnoma nove vzorce, te ugotovitve pa lahko segajo prek glasbe tudi na področje jezika in na druge oblike učenja.

Od melodij do medicine

Ugotovitve temeljijo na temeljnih raziskavah, lahko pa bi se uporabljale tudi za druge namene, ne le za glasbo. Motnje v mehanizmih predvidevanja so povezane z različnimi motnjami, kot so avtizem, disleksija in shizofrenija. Napredek na področju vmesnikov med možgani in računalnikom omogoča rekonstrukcijo zamišljenega govora – in celo zamišljene glasbe.

Prof. Shamma meni, da se področje hitro razvija. »Neinvazivno dekodiranje zamišljenega govora ali zamišljene glasbe postaja čedalje bolj realistično,« je povedal.

Tovrstne tehnologije bi lahko nekoč ljudem, ki so izgubili sposobnost govora, omogočile, da komunicirajo samo z mislimi. Podpirajo lahko tudi izobraževalna orodja, ki posamezniku zagotovijo prilagojene povratne informacije, ob tem ko se učenci učijo glasbo ali jezike.

Po mnenju Claire Pelofi v glasbi ostaja skrivnostnost. »Bolj ko razumemo, kako glasba deluje na nas, tem bolj je zanimiva,« je povedala. »Presenečenje, pričakovanje in čustva lahko pojasnjujemo čedalje natančneje, glasba pa ima na nas še vedno močen učinek, ki ostaja neopredeljiv.«

Za prof. Shammo je največji prispevek projekta to, da pokaže, da glasba omogoča enega najbolj jasnih vpogledov, kako se možgani učijo, predvidevajo in se prilagajajo. »Glasba je univerzalna,« je komentiral. »Vsaka kultura jo izraža drugače, a povsod se ljudje nanjo odzivajo.« Z razumevanjem, zakaj melodija ostane v spominu še dolgo po tem, ko zadnja nota izzveni, raziskovalci razkrivajo temeljna načela učenja, predvidevanja in domišljije: prav te lastnosti so značilne za ljudi.

–––––––––

Raziskavo, opisano v članku, je delno financiral Evropski raziskovalni svet (ERC). Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.