Музыкальные произведения обрабатываются мозгом посредством активации различных зон в иерархической последовательности. Исследователи из Великобритании, Дании и США определили, что этот процесс лежит в основе способности человека узнавать знакомые мелодии по их части и предвидеть последующие звуки.
В последнее время ученые уделяют большое внимание изучению механизмов обработки мозгом информации, поступающей из различных источников. В одном из исследований описали механизмы, из-за которых человек не видит того, что на самом деле видел (сбой визуальной обработки), в другой — объяснили, почему возникают оптические иллюзии при просмотре движущихся изображений. Часто упоминается и важная роль сна в процессе запоминания информации: например, во время отдыха мозг «консолидирует» навыки, полученные в период бодрствования, и проектирует новый опыт с учетом полученных знаний.
Ученые из Королевской музыкальной академии в Орхусе и Ольбурге (Дания), Оксфордского университета (Великобритания) и Массачусетского технологического института (США) определили иерархическую структуру, оказывающую значительное влияние на восприятие музыки, особенно при распознавании привычных мелодий. Результаты исследования представлены в научной статье опубликовал журнал Nature Communications.
В ходе исследования, проведенного учеными, приняли участие 83 человека в возрасте от 19 до 63 лет. Все участники обладали нормальным слухом, и большинство из них имели высшее образование. Сначала испытуемым дважды проиграли первые четыре такта прелюдии №2 до минор Иоганна Себастьяна Баха, чтобы они постарались запомнить этот отрывок. Затем им предстояло выполнять задания, направленные на распознавание звуков, в то время как активность их мозга в режиме реального времени фиксировалась с использованием магнитоэнцефалографии (МЭГ).
Участникам исследования было предложено выслушать 135 музыкальных последовательностей, состоящих из пяти тонов, и для каждой из них указать, встречалась ли она ранее в прослушанном материале. Часть этих последовательностей представляла собой оригинальные фрагменты произведений Баха, а другие были подвергнуты изменениям.
При распознавании знакомых музыкальных фрагментов паттерн мозговой активности начинался в слуховой коре – области, отвечающей за обработку звуковой информации – и затем распространялся на гиппокамп и поясную извилину, которые связаны с памятью и когнитивной оценкой. При столкновении с измененной последовательностью звуков мозг допускал ошибки в прогнозировании: сначала активизировалась слуховая кора, затем гиппокамп, передняя поясная извилина и вентромедиальная префронтальная кора. При этом последние две области демонстрировали наиболее выраженную реакцию на изменения в мелодии.
Результаты исследования выявили наличие четкой иерархической структуры в работе областей мозга, основанной на прямых и обратных связях. Специалисты зафиксировали прямые связи, идущие от слуховой коры к гиппокампу и поясной извилине, а также одновременные обратные связи в противоположном направлении. Такая организация сохранялась независимо от того, была мелодия знакомой или новой для человека, хотя интенсивность и продолжительность мозговой реакции различались. Авторы исследования отмечают, что их наблюдения указывают на то, что, несмотря на стабильную общую структуру мозговых процессов, их проявление может варьироваться в зависимости от знакомства с последовательностью звуков.
«Проведенное нами исследование показывает, что при обработке музыки мозг задействует различные области, расположенные в строгой иерархической структуре. Первичные сенсорные зоны, в частности слуховая кора, отвечают за восприятие основных акустических параметров. Далее информация передается в более обширную сеть областей, которые, вероятно, проводят более глубокий анализ звуков, выделяя связи между ними (например, музыкальные интервалы). Благодаря этому мозгу удается установить, знакома ли человеку данная последовательность звуков», — пояснил один из авторов работы в интервью изданию PsyPost.
Ученые утверждают, что полученные данные не только проливают свет на то, как люди воспринимают музыку, но и способствуют более глубокому пониманию процессов обработки и распознавания мозгом любой информации в динамике. Эти сведения могут оказаться полезными при разработке методов лечения деменции и коррекции нарушений памяти.