Ce dezvăluie muzica despre creierul uman

În timpul conversațiilor, creierul nostru prezice constant care va fi următorul cuvânt. Această abilitate ne ajută să înțelegem vorbirea într-un café zgomotos sau să anticipăm următoarea propoziție a unui prieten. Această capacitate de predicție este, de asemenea, strâns legată de plăcerea noastră de a asculta muzică.

Pentru profesorul Shihab Shamma, neuroscientist auditiv la École Normale Supérieure din Paris și la Universitatea din Maryland, în SUA, înțelegerea modului în care creierul procesează muzica reprezintă o întrebare centrală de cercetare.

Între 2018 și 2025, el a condus proiectul NEUME, finanțat de Uniunea Europeană, care investighează ce poate revela muzica despre modul în care creierul învață, prezice și se adaptează.

„Limbajul are un scop evident”, a spus el. „Muzica este diferită. Putem supraviețui fără ea, dar viața ar fi foarte diferită. Implică întregul creier, dar încă nu înțelegem complet de ce oamenii au dezvoltat-o.”

Pentru secole, filozofii, muzicienii și oamenii de știință au dezbătut de ce oamenii creează muzică. Fiecare cultură are propriile tradiții muzicale, dar nicio explicație singulară nu surprinde pe deplin efectul profund al muzicii asupra noastră. În loc să întrebe pur și simplu de ce oamenii se bucură de muzică, echipa NEUME a pus o întrebare mai amplă: ce ne poate învăța muzica despre creierul uman?

Muzica ca o fereastră către creier

Shamma și-a petrecut o mare parte din carieră studiind modul în care creierul procesează sunetul, în special vorbirea. Muzica, spune el, reprezintă o provocare fascinantă deoarece împarte multe proprietăți cu limbajul, rămânând totuși un fenomen unic uman.

“

Limbajul are un scop evident. Muzica este diferită. Putem supraviețui fără ea, dar viața ar fi foarte diferită.

„Muzica este un semnal acustic foarte special”, a explicat el. „O poți recunoaște imediat ca fiind muzică, nu vorbire sau zgomot ambiental. Într-un fel, are proprietăți care implică percepția, memoria, emoția și cogniția simultan.”

Spre deosebire de conversațiile cotidiene, structura muzicală poate fi descrisă cu o precizie remarcabilă, permițând cercetătorilor să studieze predicția și învățarea în moduri care sunt greu de realizat doar cu limbajul.

Cercetătorii au dorit să înțeleagă modul în care muzica modelează creierul pe scale temporale foarte diferite, de la o viață întreagă de ascultare până la fracțiuni de secundă. Anii de ascultare ne învață „regulile” muzicale ale culturii noastre, în timp ce fiecare notă generează o predicție aproape instantanee despre ce va urma.

„Acest lucru se poate întâmpla pe parcursul întregii tale vieți”, a spus Shamma. „Dar se poate întâmpla și în câteva note. Acestea sunt scale temporale foarte diferite și am dorit să le înțelegem pe toate.”

Muzica tăcerii

Una dintre cele mai remarcabile descoperiri ale proiectului a venit dintr-un loc neașteptat: tăcerea. Giovanni Di Liberto, profesor asistent la Trinity College Dublin, s-a alăturat echipei ca cercetător postdoctoral după ce a studiat modul în care creierul procesează vorbirea în medii zgomotoase.

Lucrând alături de el a fost neuroscientista și violonista pregătită Claire Pelofi, acum la Universitatea din New York, al cărei fundal muzical a contribuit la formularea multor întrebări de cercetare.

Muzica a oferit o modalitate ideală de a studia predicția deoarece, spre deosebire de limbaj, structura sa poate fi modelată cu o precizie remarcabilă. Di Liberto a adus expertiză în decodificarea semnalelor cerebrale complexe, în timp ce Pelofi a adus perspectiva unui muzician pregătit, ajutând la proiectarea stimulilor muzicali care păstrează structura muzicală, rămânând totodată adecvați pentru analiza computațională.

„Având un fundal în teoria muzicală înseamnă că întrebările sunt deja acolo”, a spus Pelofi. „Ca muzician, petreci ani întrebându-te de ce anumite momente creează tensiune, rezolvare sau emoție.”

Lucrările lui Di Liberto s-au concentrat pe procesarea predictivă: ideea că creierul învață constant modele și le folosește pentru a anticipa ce se va întâmpla în continuare.

„Creierul nostru învață constant modele”, a spus el. „Muzica nu poate fi prea surprinzătoare, dar nu poate fi nici prea previzibilă. Altfel, devine plictisitoare.”

În loc să studieze doar notele pe care oamenii le auzeau, cercetătorii au analizat ce se întâmplă atunci când nu se cântă deloc nicio notă. Folosind electroencefalografia (EEG), un test care măsoară activitatea electrică din creier, au descoperit că creierul rămâne extrem de activ în timpul pauzelor din muzică. Atunci când ascultătorii se așteptau la următoarea notă, creierele lor generau semnale măsurabile chiar dacă niciun sunet nu ajunsese la urechile lor.

„Tăcerea ne permite să izolăm predicția”, a explicat Di Liberto. „În mod normal, observi răspunsul creierului la sunet împreună cu predicția corespunzătoare. În timpul tăcerii, vezi doar așteptarea creierului.”

“

Creierul nostru învață constant modele.

Apoi, echipa a cerut muzicienilor să își imagineze melodii familiare fără a le auzi. Multe dintre aceleași mecanisme cerebrale au devenit active, arătând că muzica imaginată și cea auzită se bazează pe procese predictive similare.

Aceste studii „Muzica Tăcerii” au inspirat ulterior cercetători din întreaga lume, în timp ce lucrările anterioare au arătat că creierul urmărește structura gramaticală a muzicii, deschizând noi modalități de studiere a așteptărilor muzicale în diverse culturi.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că creierul se adaptează rapid la sisteme muzicale necunoscute, oferind perspective noi asupra modului în care învățăm modele complet noi, cu implicații care ar putea depăși muzica și s-ar putea extinde la limbaj și alte forme de învățare.

De la melodii la medicină

Deși bazate pe cercetări fundamentale, descoperirile ar putea avea aplicații mult mai largi decât muzica. Disfuncțiile mecanismelor predictive sunt legate de condiții precum autismul, dislexia și schizofrenia, în timp ce progresele în interfețele creier-computer aduc reconstrucția vorbirii imaginată – și chiar a muzicii imaginată – mai aproape de realitate.

Seturile de date și instrumentele analitice partajate deschis de echipă ajută, de asemenea, alți cercetători să dezvolte aceste descoperiri.

Shamma crede că domeniul avansează rapid. „Decodificarea vorbirii sau muzicii imaginată non-invaziv devine din ce în ce mai realistă”, a spus el.

Astfel de tehnologii ar putea ajuta într-o zi persoanele care au pierdut capacitatea de a vorbi să comunice folosind doar gândurile lor. De asemenea, ar putea susține instrumente educaționale capabile să ofere feedback personalizat în timp ce studenții învață muzică sau limbi străine.

Pentru Pelofi, însă, anii de studiu ai muzicii nu i-au diminuat misterul. „Cu cât înțelegem mai bine cum funcționează muzica, cu atât devine mai fascinantă”, a spus ea. „Putem explica surpriza, așteptarea și emoția cu o precizie tot mai mare, dar există încă ceva profund puternic în muzică care rămâne evaziv.”

Pentru Shamma, cea mai mare contribuție a proiectului este că muzica oferă una dintre cele mai clare feronțe către modul în care creierul învață, prezice și se adaptează.

„Muzica este universală”, a reflectat el. „Fiecare cultură o exprimă diferit, dar oamenii din întreaga lume îi răspund.”

Prin înțelegerea motivului pentru care o melodie persistă mult după ce ultima notă se estompează, cercetătorii dezvăluie principii fundamentale ale învățării, predicției și imaginației: lucrurile care ne fac umani.

Cercetarea din acest articol a fost parțial finanțată de Consiliul European pentru Cercetare (ERC). Opiniile intervievaților nu reflectă neapărat cele ale Comisiei Europene. Dacă ți-a plăcut acest articol, te rugăm să iei în considerare distribuirea lui pe rețelele sociale.