Почему музыка может заставить нас плакать или смеяться?

Музыка всегда вокруг нас. Когда мы слышим мощное оркестровое крещендо, на наши глаза наворачиваются слезы и по спине бегут мурашки. Колыбельные заставляют нас  заснуть, а роковые композиции вскочить на ноги и отплясывать, что есть силы.

Человеческая любовь к музыке имеет глубокие корни, люди придумывают и слушают ее с тех пор, как только зародилась культура. Более 30 тысяч лет наши предки уже вовсю играли на каменных арфах и костяных флейтах. Скажете, у них просто не было других возможностей развлечения? Хорошо, но ведь сегодня у нас есть множество альтернатив –можно поиграть в компьютерную игру, а можно почитать новости сотовой связи о Билайн, МТС, Мегафон или же политики, но ведь большинство людей и это делает в сопровождении соответствующей музыки. Похоже, что влечение к музыке – это качество, заложенное в нас природой.

Почему же музыка имеет такую большую власть над человеком? Нейробиологи пока не знают точного и определенного ответа на этот вопрос. Но в последние годы активно начали появляться новые данные о том, где и как происходит обработка музыкальной информации в нашем мозге. Исследователи изучали больных с черепно-мозговыми травмами и  здоровых людей, в результате проведенных экспериментов было обнаружено, что в головном мозге нет никакого специального центра музыки. В ее обработке принимают участие множество областей, которые рассредоточены по всему мозгу, задействованы и те зоны, которые играют определенную роль и в других формах познавательной деятельности. Размеры этих областей различны, и этот параметр зависит от индивидуальных особенностей личности, от имеющейся у него музыкальной подготовки. Наше ухо имеет наименьшее число сенсорных клеток в сравнении с прочими органами чувств: внутреннее ухо располагает 3,5 волосковых волокон, в то время как в глазу более 100 миллионов фоторецепторов. Однако наши реакции на музыку отличаются исключительной пластичностью, поскольку даже не длительное обучение может изменить характер обработки мозгом «музыкальных входов».

До того как были разработаны методы нейровизуализации, исследователям приходилось изучать музыкальные способности головного мозга посредством наблюдения за больными, имеющими разного рода его нарушения после, например, травмы или инсульта. Так, в 1933 году у Мориса Равеля, талантливого французского композитора обнаружились симптомы локальной мозговой дегенерации, это заболевание, которое сопровождается атрофией отдельных зон мозговой ткани. Мыслительные способности Равеля не пострадали, он прекрасно помнил свои старые произведения и все также чудесно их исполнял, однако сочинять музыку он больше не мог. Он умер спустя четыре года, перенеся неудачную нейрохирургическую операцию. Его пример породил среди ученых теории о том, что в головном мозге нет специального центра музыки. Данную гипотезу подтвердила судьба еще одного музыканта. Виссарион Шебалин, русский композитор в 1953 году перенес инсульт, и перестал понимать речь, однако до конца жизни продолжал писать музыку. Таким образом, изначальное предположение о том, что музыкальная и речевая информация обрабатываются независимо друг от друга, подтвердилось. Однако более поздние эксперименты внесли в теорию некие коррективы, которые были связаны с общими характеристиками музыки и языка – обе эти психические функции служат средством общения и обладают синтаксисом – неким набором правил, определяющих должное соединение отдельных элементов (нот и слов). Анирудх Пател, ученый Института нейробиологии в Сан-Диего провел многочисленные исследования, результаты которых указывали на то, что за корректное построение языкового и музыкального синтаксисов отвечает участок лобной коры, другие отделы мозга обеспечивают переработку связанных с ним элементов языка и музыки.

Примерная схема восприятия головным мозгом человека звуков выглядит примерно так. Слуховая система, как, впрочем, и любая другая сенсорная система организма человека имеет иерархическую организацию. Она представляет собой цепочку центров, перерабатывающих нервные сигналы, которые направляются из уха в отдел слухового анализатора – слуховую кору. Обработка звуков начинается с внутреннего уха, которое сортирует звуки на элементарные частоты, затем по специальным волокнам слухового нерва, настроенным на различные частоты, улитка отправляет в головной мозг информацию в форме последовательности нейронных импульсов. В результате, при достижении слуховой коры, каждая клетка определенным образом реагирует на определенные звуки. Разрывов между клетками нет, и таким образом, на поверхности слуховой коры образуется частотная карта звуков.

Реакция мозга на музыку намного сложнее, ведь она состоит из последовательности нот, восприятие которых зависит от способности мозга ловить связь между звуками. Ранее ученые были уверены, что клетки, настроенные на определённую частоту, распознав ее, всегда реагируют одинаково. Однако некоторые ученые поставили эту гипотезу под сомнение. Для проверки был придуман эксперимент, сконструированы мелодии, которые состояли из различных контуров, применяя пять одинаковых тонов, и зарегистрировали реакции  на них отдельных нейронов слуховой коры кошки. В результате было обнаружено, что реакции клеток зависели от конкретного положения тона в мелодии, то есть нейроны могли разряжаться интенсивнее, если тону предшествовали другие, чем при ситуации, когда он был первым в мелодии. Плюс к тому, на одинаковые тона клетки реагировали неодинаково, в зависимости от того, являлся ли он частью восходящего или нисходящего контура. Данный факт указывает на огромное значение паттерна в мелодии – обработка информации в слуховой системе значительно отличается от обычной ретрансляции звуков в стереосистеме или телефоне.

Влияние музыки на человека зависит и от его опыта, оказывается, что клетки можно перенастраивать в процессе обучения, делая те или иные нейроны более чувствительными. В 90-х годах прошлого столетия был проведен интересный опыт, задачей которого являлось выяснить, изменится ли у морской свинки организация слуховой коры, когда оно начнет осознавать, что какой-то конкретный тон для него важен. Вначале животным предлагали множество самых разных тонов и регистрировала отклики нейронов, определяя какие из них вызывают максимальные реакции. Зачтем животных обучали воспринимать конкретный тон как сигнал, который предшествует болевому раздражения (оно вызывалось слабым разрядом электрического тока). Морские свинки уже через несколько минут приобрели условный рефлекс. После этого исследователи снова измерили реакции нейронов на различные тона, и выяснилось, что настройка изменилась. Аналогичное исследование в последствие было проведено и на людях, и оно доказало те же закономерности. Данное открытие дает понять, почему нам так просто даже в шумной комнате распознать знакомую мелодию, будь то наша любимая песня или известный трек, сопровождающий рекламу компании билайн.

Исследователи уделяют внимание не только вопросу «акустической» переработки музыки мозгом, но и процессам ее эмоционального восприятия. Так, одна из работ исследователя этой области доказывает, что внешние физические реакции на музыку (слезы, смех, мураши и пр.) испытывает 80% людей. Согласно данным статистического опроса, который был проведен Яаком Пэнксеппом в 1995 году, 70% из нескольких сот опрошенных утверждали, что музыка порождает в них различные чувства и эмоции.

До недавнего времени механизмы этих реакций были для ученых настоящей загадкой. Однако, исследование пациентки, которая страдала двусторонним повреждением височной доли, затронувшим области слуховой коры, неожиданно приоткрыло завесу тайны. У больной сохранился нормальный интеллект, отсутствовали трудности с речью, но музыку она не узнавала, не ту, что была ей известна уже очень давно, не ту, что она прослушала пару минут назад. Пациентка абсолютно не могла отличить одну мелодию от другой, не важно, какими бы разными они не были. Однако, у нее имелись закономерные эмоциональные реакции на музыку различных жанров, кроме того ее способность ассоциировать эмоции с настроением произведения была полностью адекватна. Ученые сделали предположение, что височные доли мозга нужны для понимания мелодии, но для соответствующей эмоциональной реакции они не важны.

В 2001 году была предпринята попытка понять, какие же области отвечают на эмоциональные реакции на музыку. Анна Блад из университета Макгилла провела соответствующее исследование. В нем применялись лишь слабые эмоциональные раздражители, которые были связаны с реакцией человека на звуки консонанса и диссонанса. К первым относятся такие музыкальные аккорды и интервалы, которым характерно простое соотношение частот составляющих их звуков. Примером может служить нота «до» первой октавы и «соль» той же октавы, их частоты 260 и 390 Гц соответственно. Соотношение тонов здесь два к трем, таким образом, когда мы услышим их совместное звучание, это будет музыка приятная для слуха. К аккордам-диссонансам можно отнести «до» первой октавы, как мы помним частотой 260 Гц и соседний «до-диез» частотой 277 Гц. В этом случае мы получим соотношение восемь к девяти – это неприятный для слуха аккорд.

Так вот, в результате исследования выяснилось, что при звучании аккордов-консонансов активизировалась орбитофронтальная зона коры правого полушария, а также небольшая часть области, располагающейся под мозолистым телом. А аккорды-диссонансы активировали правую парагиппокампальную извилину. То есть, в развитии эмоциональных реакций, которые связаны с восприятием музыки, участвуют две разные системы мозговых структур. 

Полученные результаты говорят о том, что восприятие музыки имеет биологическую природу и зависит от специфической функциональной организации головного мозга. Исследователям данной области совершенно ясно, что различные механизмы обработки музыкальной информации связаны с работой множества мозговых структур, одни из которых отвечают за восприятие музыки, а другие объясняют развитие эмоциональных реакций.