Игра на нервах: как музыка действует на мозг

Одно из моих самых ранних воспоминаний, связанных с музыкой, — как я в три года лежу на полу под семейным роялем, на котором играет мама. Я устроился на пушистом зеленом шерстяном ковре, надо мной рояль, и вижу я только, как мамины ноги нажимают на педали, а звук полностью поглощает меня! Он повсюду, он ощущается вибрацией в полу и у меня в теле, низкие ноты — справа, а высокие — слева. Громкие, плотные аккорды Бетховена, вихрь танцевальных акробатических нот Шопена, строгие, почти милитаристские ритмы Шумана, немца, соотечественника моей матери. В этих — самых первых — воспоминаниях о музыке я в трансе, и ощущения от звуков уносят меня туда, где я никогда не был. И мне кажется, что, пока играет музыка, время останавливается.

Чем воспоминания о музыке отличаются от других? Почему она может пробудить перед нашим внутренним взором образы, которые казались навсегда забытыми и утраченными? Как ожидания приводят к переживанию эмоций? И как мы узнаем песни, которые уже слышали?

Распознавание мелодий включает ряд сложных нейронных вычислений, задействующих память. Для этого мозгу необходимо игнорировать определенные особенности звука и сосредотачиваться только на тех его характеристиках, которые не меняются от одного прослушивания к другому, и таким образом извлекать инвариантные, то есть неизменные, свойства песни. Другими словами, вычислительная система мозга должна быть способна отделить свойства песни, которые остаются постоянными при каждом прослушивании, от тех, которые составляют одну конкретную вариацию, и от тех, которые характерны для данного конкретного исполнения. Если бы мозг этого не делал каждый раз, когда мы слушаем композицию с другим уровнем громкости, мы бы постоянно воспринимали ее как новую! А ведь громкость — не единственный меняющийся параметр, не влияющий на индивидуальность песни. Инструментовку, темп и абсолютную высоту звука можно считать несущественными с точки зрения восприятия мелодии. Их изменения также приходится игнорировать в процессе извлечения признаков, существенных для распознавания песни.

Способность извлекать мелодию сильно усложняет нейронную систему, необходимую для обработки музыки. Отделение инвариантных свойств от переменных — огромная вычислительная задача. В конце 1990-х я работал в интернет-компании, которая разрабатывала программное обеспечение для идентификации MP3-файлов. У многих людей на компьютерах хранятся аудиофайлы, но некоторые из них либо названы неправильно, либо вообще никак не названы. Никто не хочет вручную исправлять ошибки вроде «Этлон Джон» вместо «Элтон Джон» или название песни Элвиса Костелло с «My Aim Is True» («У меня верная цель») — на самом деле это только строчка из припева — на «Alison» («Элисон»).

Как оказалось, автоматически дать файлам верные названия относительно просто. У каждой песни есть уникальный цифровой «отпечаток», и нам остается только эффективно настроить поиск по базе данных из полумиллиона песен, чтобы идентифицировать каждую. Специалисты по компьютерным наукам называют это «таблицей поиска». Примерно так же мы искали бы свой номер социального страхования в базе данных по имени и дате рождения: мы полагаем, что с этими данными может быть связан только один номер. Каждая песня ассоциируется с определенной последовательностью цифровых значений, которые составляют общее звучание ее конкретного исполнения. На первый взгляд, программа работает просто волшебно. Чего она не умеет, так это находить в базе другие варианты исполнения той же песни. У меня на жестком диске может лежать восемь версий «Mr. Sandman» («Мистер Сэндмен»), но если в программе забита только версия в исполнении Чета Аткинса, то она найдет лишь точно такой же трек, а другие варианты (например, в исполнении Джима Кампилонго или The Chordettes) — нет. Это происходит потому, что поток чисел, который представляет собой MP3-файл, не содержит ничего, что можно было бы легко перевести в мелодию, ритм или громкость, и мы пока не знаем, как выполнить такой перевод. Для этого нашей программе нужно уметь определять константы в мелодических и ритмических интервалах, игнорируя то, что разнится в разном исполнении. Мозг выполняет эту задачу с легкостью, а компьютера, который смог бы хоть как-то приблизиться к ее решению, пока никто не изобрел.

Такое различие в способностях человека или компьютера связано с тем, как устроена и функционирует память у людей. Недавние эксперименты с запоминанием музыки дали нам ключ к пониманию истины. На протяжении последних ста лет теоретики вели ожесточенные споры о том, является память человека и животных относительной или абсолютной. Сторонники теории относительной памяти утверждают, что в нашей голове хранится информация о связях между объектами и идеями, но не обязательно сведения о них самих. Эту точку зрения также называют конструктивистской, поскольку она подразумевает, что, когда нам не хватает деталей сенсорного восприятия, мы сами конструируем представление о реальности из этих связей (и многие пробелы заполняем по ходу дела). Конструктивисты считают, что функция памяти состоит в том, чтобы игнорировать несущественные детали, сохраняя суть. Противоположная точка зрения называется теорией регистрации. Ее сторонники утверждают, что память подобна магнитофону или цифровой видеокамере и сохраняет большую часть того, что мы переживаем, почти с идеальной точностью.

Музыка играет в этой дискуссии важную роль, потому что, как отмечали психологи-гештальтисты более ста лет назад, мелодия определяется относительной высотой звука (что подтверждает конструктивистскую теорию) и при этом состоит из звуков абсолютной высоты (что подтверждает теорию регистрации, но только при условии, что они закодированы в памяти).

Накопилось много свидетельств, подтверждающих и ту и другую точку зрения. В пользу конструктивистов говорят исследования, в которых испытуемые слушают речь (задействуя слуховую память) или читают текст (используя зрительную память), а затем рассказывают, что они услышали или прочитали. Раз за разом людям не очень хорошо удается воспроизвести текст дословно. Они запоминают общее содержание, но не конкретные формулировки.

Некоторые эксперименты также указывают на гибкость памяти. Кажущиеся незначительными вмешательства могут сильно повлиять на точность воспроизведения событий. Важную серию исследований провела Элизабет Лофтус из Вашингтонского университета, которая интересовалась точностью показаний свидетелей в зале суда. Испытуемым демонстрировали видеозаписи и задавали наводящие вопросы о том, что они увидели. В ролике две машины задевают друг друга, но не сильно. У одной группы людей спрашивали: «С какой скоростью ехали машины, когда задели друг друга?» — а для второй вопрос звучал так: «С какой скоростью ехали машины, когда врезались друг в друга?» Стоило заменить всего одно слово — и оценки в первой и второй группах уже резко различались. Затем Лофтус снова приглашала испытуемых, например через неделю, и спрашивала: «Как много разбитых стекол вы видели?» (на самом деле — ни одного). Испытуемые, которым задавали вопрос со словом «врезались», с большей вероятностью отвечали, что помнят осколки. Их воспоминания о том, что они видели в действительности, достраивались на основе простого вопроса, заданного неделей раньше.

Подобные открытия привели исследователей к заключению, что память не особенно точна и что она строится из разрозненных фрагментов, которые сами по себе могут быть неточными. Вспоминание (как, вероятно, и хранение информации в памяти) происходит в процессе, подобном перцептивному завершению или заполнению пробелов. Вы когда-нибудь пересказывали за завтраком сон, который видели ночью? Обычно воспоминания о сновидении состоят из разрозненных образных фрагментов, переходы между которыми не всегда ясны. Когда мы пересказываем сон, то начинаем замечать эти пробелы, и нам не остается ничего, кроме как заполнять их по ходу повествования. «Я стою на верхней ступеньке приставной лестницы и слушаю концерт Сибелиуса, а с неба начинают сыпаться конфетки „Пец“…» — говорите вы.

Но на следующей картинке вы уже на полпути вниз. Вы естественно и автоматически восполняете недостающую информацию при пересказе сновидения: «Я хочу спастись от конфетного дождя и начинаю спускаться по лестнице туда, где, как я знаю, находится укрытие…» На самом деле за нас говорит левое полушарие (и, вероятно, область, называемая орбитофронтальной корой, расположенная за левым виском). Когда мы выдумываем что-то, этим почти всегда занимается левое полушарие мозга. Оно сочиняет истории, основанные на получаемой им ограниченной информации. Обычно ему удается придерживаться верной последовательности событий, однако оно пойдет на многое ради связности рассказа. Это явление обнаружил Майкл Газзанига при работе с пациентами, пережившими комиссуротомию — им хирургическим путем разделили два полушария мозга для облегчения трудноизлечимой эпилепсии. Большая часть входных и выходных связей мозга контралатеральна. Левое полушарие управляет движениями правой половины тела и обрабатывает информацию, поступившую из правого глаза. Левому полушарию пациента показывали изображение куриной лапы, а правому — дом, занесенный снегом (через правый и левый глаза соответственно). Между глазами устанавливали барьер так, чтобы каждый видел только одну картинку. Затем пациенту предлагалось выбрать из множества изображений то, которое наиболее тесно связано с каждым из двух предметов. Пациент указывал левым полушарием (то есть правой рукой) на курицу, а правым — на лопату. Пока все было предсказуемо: курица — к куриной лапке, а лопата — к заснеженному дому. Но когда Газзанига убирал барьер и спрашивал пациента, почему тот выбрал именно лопату, его левое полушарие видело и курицу, и лопату одновременно и выдавало историю, связывающую эти две картинки. «Лопата нужна для того, чтобы почистить курятник», — отвечал пациент, не сознавая, что видел заснеженный дом (своим невербальным правым полушарием), и выдумывая объяснение по ходу рассказа. Вот и еще одно доказательство в пользу точки зрения конструктивистов.

Читайте также

Один хорошо, а два лучше: как работает мозг с расщепленными полушариями

В Массачусетском технологическом институте в начале 1960-х годов Бенджамин Уайт продолжил дело гештальтистов, которые задавались вопросом, почему песня остается узнаваемой, несмотря на транспозицию и смену ритма. Уайт систематически искажал такие известные песни, как «Deck the Halls» («Зал украсьте») и «Michael, Row Your Boat Ashore» («Майкл, греби к берегу»). В некоторых случаях он изменял высоту всех звуков, а иногда и расстояния между ними по высоте так, чтобы сохранить музыкальный контур, но при этом уменьшить или увеличить интервал. Уайт воспроизводил мелодии задом наперед и менял ритм. Однако почти при любых искажениях испытуемые узнавали мелодию слишком часто, чтобы это можно было считать совпадением.

Уайт продемонстрировал, что большинство слушателей распознают транспонированную мелодию почти сразу и безошибочно. И все виды искажений оригинальной мелодии они тоже распознавали. Конструктивистская интерпретация этого явления состоит в том, что мозг извлекает некоторую обобщенную, инвариантную информацию о песнях и хранит ее в памяти. Если бы теория регистрации была верна, считают конструктивисты, то нам приходилось бы заново выполнять вычисления каждый раз, когда мы слышим песню в другой тональности, чтобы мозг сравнил текущую версию с единственным хранящимся у нас в памяти «верным» исполнением. Но память, похоже, содержит абстрактное обобщение, пригодное для последующего использования.

Теория регистрации следует старой идее моих любимых исследователей, психологов-гештальтистов, о том, что каждое переживание оставляет в мозге свой след или осадок. Эти ученые утверждали, что переживания хранятся в виде отпечатков, которые вновь активизируются, когда мы извлекаем из памяти определенные эпизоды. Такую теорию подтверждает множество экспериментальных данных. Роджер Шепард демонстрировал испытуемым сотни фотографий, каждая из которых была на экране всего несколько секунд. Неделю спустя он снова приглашал испытуемых в лабораторию и показывал им пару фотографий, одну из которых они уже видели, а вторую — нет. Во многих случаях «новые» фотографии лишь слегка отличались от старых, например углом наклона паруса на лодке или размером дерева на заднем плане. Испытуемые вспоминали, какую именно из двух фотографий видели на прошлой неделе, с поразительной точностью.