Нейрохирурги узнали, как мозг «считывает» музыку

Восприятие музыки измеряют по нескольким параметрам, основанным на высоте звука: абсолютная высота нот, разница в высоте звука между последовательными нотами и ожидание каждой ноты с учетом предшествующего контекста. Как наш мозг измеряет эти параметры и насколько отличается в нем обработка мелодии от обработки речи — весьма туманная область знаний, данных об этом крайне мало.

Ученые из Калифорнийского университета (США) решили прояснить вопрос и изучили, как мозг расшифровывает информацию, закодированную в музыке. Их выводы представлены в журнале Science Advances.

В 2017 году эти же специалисты изучили то, как мозг обрабатывает информацию об изменении высоты голоса, которая придает речи смысл и эмоциональность. Знали исследователи и о том, что специализированные нейроны в слуховой коре предугадывают следующий звук речи или фонему на основе того, что мозг уже узнал о словах и их контексте. Это похоже на работу системы Т9, которая предугадывает набор текста в мобильном телефоне.

Нейрохирурги выдвинули гипотезу, что для обработки и прогнозирования того или иного звука в мелодии в нашем мозге должна существовать аналогичная группа нейронов. В исследовании участвовали восемь испытуемых, которые добровольно согласились измерить работу своего мозга во время прохождения хирургического лечения эпилепсии.

Во время операции участники слушали музыку, а затем — речь (на английском языке). Выяснилось, что мозг участников использовал одни и те же нейроны для оценки качества высоты тона как в речи, так и в музыкальном произведении. За прогнозирование в речи и музыке отвечали разные группы нервных клеток.

Это означает, что слуховая кора головного мозга не просто «искала» ноты — у нее есть специализированный набор нейронов, которые могут предсказать, какие ноты будут следующими в мелодии. Для этого мозг использует свои знания об уже услышанных композициях — музыкальные паттерны.

«Когда мы слушаем музыку, в нашем мозге происходят две вещи: низкоуровневая обработка отдельных нот мелодии, а затем высокоуровневая абстрактная обработка контекста этих нот», — рассказал доктор медицинских наук Эдвард Чанг, один из авторов исследования.

По мнению ученых, именно эта способность ожидать и предвосхищать те или иные ноты в музыке объясняет, как она может придать оптимизма либо довести слушателя до слез. Это происходит благодаря некоторому напряженному ожиданию, которое «разрешается» предугадыванием звуков. Как предположили исследователи, подобную способность мозг получил благодаря тому, что эволюционно «заточен» на предугадывание поступающей извне информации.