Νευροεπιστήμη και μουσική ΙΙΙ - όταν ακούμε ένα ολοκληρωμένο έργο

Λοιπόν, είμαι ενθουσιασμένος!     Στις προηγούμενες δύο «συναντήσεις» μας (http://www.noiz.gr/index.php?action=articles;sa=view;article=438 http://www.noiz.gr/index.php?action=articles;sa=view;article=460) επιχειρηματολόγησα ότι η νευροεπιστήμη αν και έχει ωφεληθεί ιδιαίτερα από την μελέτη της αντίληψης της μουσικής [τόσο που ένας από τους σημαντικότερους εν ενεργεία νευροεπιστήμονες αποκαλεί την μουσική «τροφή της νευροεπιστήμης» (Zatorre, 2005)], στην ουσία δεν έχει προσφέρει η ίδια αρκετά στην μουσική [πέρα από το πολύ ιδιαίτερο μοντέλο κατανόησης της μουσικής της Isabelle Perez (Peretz & Coltheart, 2003) που συζητήσαμε στο πρώτο σχετικό αρθράκι]. Ο βασικός λόγος για αυτή την σχετικά μονόδρομη σχέση είναι ότι η μελέτη του εγκεφάλου και της σχέσης του με την μουσική είναι τόσο καινούρια που ακόμα δεν έχει προλάβει να αποδώσει ουσιαστικούς καρπούς. Αντίθετα αναγκαστικά αναλώνεται στην μελέτη πολύ βασικών στοιχείων όπως η αντίληψη μεμονωμένων τόνων (Brown, Chen, & Hollinger, 2013), ρυθμών (Grahn, 2012) ή έστω patterns (Herholz, Lappe, & Pantev, 2009) χωρίς να μπορεί να ακόμα να κάνει το επόμενο βήμα που θα ήταν η μελέτη της ολοκληρωμένης μουσικής εμπειρίας.

Λοιπόν, διαψεύστηκα παταγωδώς!   Και φυσικά αυτός είναι και ο λόγος του ενθουσιασμού μου!   Πριν από λίγο καιρό (σχωράτε με που δεν σας έγραψα νωρίτερα αλλά…)  δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση NeuroImage μια μελέτη των Alluri και συνεργατών (Alluri et al., 2012 - http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2011.11.019) που περιλαμβάνει την πιο ολοκληρωμένη και οικολογικά έγκυρη μελέτη αντίληψης της μουσικής μέχρι σήμερα (τουλάχιστον εξ όσων γνωρίζω, αλλά μπορώ να πώ ότι είμαι αρκετά ενημερωμένος στην σχετική βιβλιογραφία). Οι ερευνητές αυτοί λοιπόν, παρουσίασαν στους συμμετέχοντες στην έρευνα όχι απλά κάποιους τόνους ή κάποιους απλούς ρυθμούς, αλλά ένα ολοκληρωμένο μουσικό κομμάτι, το Adios Nonino του του Astor Piazzolla ενώ ταυτόχρονα κατέγραφαν την δραστηριότητα του εγκεφάλου μέσω λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fmri).  

Η εύλογη απορία είναι: μα κανείς δεν το είχε σκεφτεί μέχρι τώρα;;; Η απάντηση εδώ στηρίζεται στους μεθοδολογικούς περιορισμούς της απεικόνισης του εγκεφάλου: όταν παρουσιάζει κάποιος ένα τόσο σύνθετο ερέθισμα όπως ένα ολοκληρωμένο μουσικό κομμάτι, δεν μπορεί να μελετήσει τελικά τίποτα γιατί απλά θα φανεί ότι ενεργοποιείται όλος ο εγκέφαλος! Όπως γίνεται κατανοητό αυτό είναι το ίδιο με το να μην κάναμε καθόλου την έρευνα εξ αρχής, αφού το ότι ο εγκέφαλος συμμετέχει στην αντίληψη της μουσικής (όπως και όλων των ερεθισμάτων) του ξέρουμε ήδη, αυτό που ψάχνουμε είναι το πώς και έτσι δεν μπορούμε να το δούμε.

Προκειμένου να παρακάμψουν λοιπόν τον συγκεκριμένο περιορισμό οι ερευνητές αυτοί χρησιμοποίησαν ένα πρόγραμμα του πανεπιστημίου του Helsinki για αυτόματη ανάλυση της μουσικής (γραμμένο σε Matlab και ελεύθερο για όποιον του φανεί χρήσιμο - MIRToolbox, https://www.jyu.fi/hum/laitokset/musiikki/en/research/coe/materials/mirtoolbox),  το οποίο ανέλυσε το κομμάτι στα 25 βασικά στοιχεία του (principal components) σε δύο χρονικά επίπεδα: μίκρο (κάθε 25 miliseconds ήχου) ή μάκρο (κάθε 3 δευτερόλεπτα ήχου). Για να γίνει το παραπάνω πιο κατανοητό: κάθε χρονικό σημείο του κομματιού πήρε δύο χαρακτηρισμούς: έναν που περιέγραφε ποια είναι τα στοιχεία που ξεχωρίζουν στα συγκεκριμένα 25 miliseconds (ηχόχρωμα, ρυθμική εναλλαγή, μελωδική εναλλαγή φασματικά χαρακτηριστικά κτλ) και έναν που περιέγραφε ποια είναι τα στοιχεία που ξεχωρίζουν στα συγκεκριμένα 3 seconds (Fullness = παρουσία εναλλαγών στο χαμηλότερο άκρο του φάσματος, brightness = παρουσία εναλλαγών στο ανώτερο άκρο του φάσματος, key clarity, pulse clarity, και mode). Πήραν λοιπόν αυτά τα στοιχεία και παρουσιάζοντας τα σε μια λίστα στους συμμετέχοντες τους βάλαν να ακούσουν συγκεκριμένα μέρη του κομματιού και να τα χαρακτηρίσουν επιλέγοντας κάποιο από τα 25 αυτά στοιχεία. Η συμπεριφορική αυτή μικρή μελέτη έδειξε ότι κάποια από τα στοιχεία που είχαν επιλεγεί αυτόματα ως σημαντικά από το πρόγραμμα συσχετίζονταν στατιστικά σημαντικά με τις απαντήσεις/κρίσεις των συμμετεχόντων. Παίρνοντας αυτά τα στοιχεία μπόρεσαν εμπεριστατωμένα να περιγράψουν και να κατατάξουν κάθε χρονικό σημείο του κομματιού σε δυο κλίμακες (μια σε μικρο και μια σε μάκρο επίπεδο). Έπειτα τοποθέτησαν τους συμμετέχοντες στον λειτουργικό μαγνητικό τομογράφο, τους βάλαν να ακούσουν το κομμάτι και σκαναραν την λειτουργία του εγκεφάλου. Συσχετίζοντας, λοιπόν κάθε σημείο του κομματιού με παραπάνω από μια ακουστικές ιδιότητες μπορούσαν οι ερευνητές να συγκρίνουν πως αντιδρά ο εγκέφαλος όταν μέσα στο πλαίσιο μιας ολοκληρωμένης και οικολογικά έγκυρης μουσικής εμπειρίας ξεχωρίζει ένα χαρακτηριστικό. Αυτό μπορεί να γίνει με την συγκεκριμένη μεθοδολογία γιατί μπορεί ο ερευνητής να συγκρίνει την κατάσταση που ο ακροατής δέχεται π.χ. 50% εναλλαγή ρυθμού και 5% εναλλαγή ηχοχρώματος με την αντίστροφη συνθήκη (50% ηχόχρωμα και 5% ρυθμό), αλλά όλα αυτά μέσα σε μια ολοκληρωμένη μουσική εμπειρία και όχι μέσω ξερών και αποκομμένων ερευνητικών ερεθισμάτων.

Τα αποτελέσματα της απεικόνισης της εγκεφαλικής λειτουργίας επιβεβαίωσαν εν μέρει παλαιότερες μελέτες για το καθένα από αυτά τα χαρακτηριστικά αλλά ταυτόχρονα κατέδειξαν και καινούριους τρόπους και «νευρονικούς δρόμους» που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος μας όταν  ακούει ένα ολοκληρωμένο κομμάτι. Δεν νομίζω ότι ταιριάζει στο ύφος των συζητήσεων μας να αναφέρω τις συγκεκριμένες περιοχές που εμφανίστηκαν, αρκεί όμως να αναφέρω ως καινούρια στοιχεία που μας έδωσε αυτή η έρευνα ότι η ανάλυση της τονικότητας φάνηκε για πρώτη φορά να σχετίζεται με κινητικές  περιοχές του εγκεφάλου (σαν να μας παρακινεί να κινηθούμε, και το ενδιαφέρον είναι ότι αυτό συμβαίνει και στην αντίληψη της τονικότητας και όχι μόνο στην αντίληψη του ρυθμού που θα ήταν αναμενόμενο) αλλά και με περιοχές που παραδοσιακά συνδέονται με την αντίληψη και παραγωγή συναισθημάτων, αφαιρετικής σκέψη και ιεραρχικών δομών (σύνταξης).
Ο ενθουσιασμός μου λοιπόν έγκειται σε δύο στοιχεία της έρευνας: πρώτον, για πρώτη φορά φύγαμε από το αποστειρωμένο εργαστηριακό ερέθισμα και πήγαμε στην πραγματική – ολοκληρωμένη μουσική, ανοίγοντας επιτέλους έναν μεγάλο δρόμο καινούριο και ανεξερεύνητο! Δεύτερον, φάνηκε μέσω των αποτελεσμάτων της μελέτης αυτής ότι το εγκεφαλικό δίκτυο που σχετίζεται με την αντίληψη  της μουσικής αποτελεί ένα περίπλοκο και μη γραμμικό «άθροισμα» των επιμέρους χαρακτηριστικών της μουσικής κινητοποιώντας  έτσι πολλά μέρη του εγκεφάλου που παραδοσιακά σχετίζονται με άλλες λειτουργίες (το συναίσθημα, την κίνηση, την αφηρημένη ικανότητα, την αντίληψη νοήματος και ιεραρχικών δομών) δημιουργώντας κάτι σαν virtual εμπειρίες σε αυτές τις λειτουργίες, ταυτόχρονα με την αντίληψη της μουσικής. Αυτή μάλλον είναι και η μαγεία και περιπλοκότητα της ολοκληρωμένης μουσικής εμπειρίας.

Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτης δεν είναι ιδιαιτέρως καινούρια αλλά ο τρόπος μελέτης της μουσικής που ακολουθήθηκε πιστεύω ότι θα γράψει την δικιά του πολύ ενδιαφέρουσα ιστορία στην νευροεπιστήμη της μουσικής.

Alluri, V., Toiviainen, P., Jääskeläinen, I. P., Glerean, E., Sams, M., & Brattico, E. (2012). Large-scale brain networks emerge from dynamic processing of musical timbre, key and rhythm. NeuroImage, 59(4), 3677–89. doi:10.1016/j.neuroimage.2011.11.019
Brown, R., Chen, J., & Hollinger, A. (2013). Repetition Suppression in Auditory–Motor Regions to Pitch and Temporal Structure in Music. Journal of cognitive …, in press.
Grahn, J. (2012). Neural Mechanisms of Rhythm Perception: Current Findings and Future Perspectives. Topics in Cognitive Science, 4(4), 585–606.
Herholz, S. C., Lappe, C., & Pantev, C. (2009). Looking for a pattern: an MEG study on the abstract mismatch negativity in musicians and nonmusicians. BMC neuroscience, 10, 42. doi:10.1186/1471-2202-10-42
Peretz, I., & Coltheart, M. (2003). Modularity of music processing. Nature Neuroscience, 6(7), 688–691.
Zatorre, R. J. (2005). Music, the food of neuroscience? Nature, 434(7031), 312–315. doi:10.1038/434312a

Ημ/νία: 22:58 - 16/03/13