Музыка доставляет нам удовольствие, помогает сфокусироваться, может волновать или наоборот, успокаивать. Причем ее действие универсально, независимо от культуры, в которой мы были воспитаны. В книге «На музыке: Наука о человеческой одержимости звуком» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Анной Поповой, нейробиолог и музыкант Дэниел Левитин рассказывает, что такое музыка с точки зрения науки, как она взаимодействует с человеческим мозгом и почему оказывается для нас так важна. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с фрагментом, посвященным тому, как наш мозг воспринимает звуки и чем автомобильный гудок отличается от классической музыки.
Сложность структуры мозга трудно оценить, потому что цифры для ее выражения выходят за пределы нашего понимания (если только вы не занимаетесь космологией). Среднестатистический мозг состоит из 100 млрд нейронов. Если предположить, что каждый нейрон — это доллар и вы на углу улицы раздаете прохожим купюры настолько быстро, насколько возможно, скажем по доллару в секунду, то, занимаясь этим 24 часа в сутки 365 дней в году без единого перерыва с первого дня нашей эры, вы бы к настоящему моменту избавились всего от 2/3 своих денег. Даже если бы вы раздавали по сотне долларов в секунду, у вас ушло бы 32 года. Это если говорить только о числе нейронов — а ведь настоящая сила и сложность мозга (и разума) заключается в их связях.
Каждый нейрон связан с другими нейронами — обычно у него от 1000 до 10 000 связей. Всего четыре нейрона могут соединяться 63 способами или вовсе не соединяться, что дает в общей сложности 64 комбинации. По мере увеличения числа нейронов количество возможных связей между ними растет экспоненциально; формула для расчета числа способов, которыми n нейронов могут соединяться друг с другом, такова: 2(n*(n–1)/2). Получаются такие цифры:
2 нейрона могут соединяться 2 способами;
3 нейрона могут соединяться 8 способами;
4 нейрона могут соединяться 64 способами;
5 нейронов могут соединяться 1024 способами;
6 нейронов могут соединяться 32 768 способами.
Число комбинаций возрастает настолько быстро, что мы вряд ли когда-нибудь изучим все варианты соединений в мозге и поймем их значение. Число комбинаций — и, следовательно, число направлений мысли и состояний мозга, которые могут быть у каждого из нас, — превышает количество частиц во всей известной нам Вселенной.
Стоит обратить внимание и на то, что все песни, которые мы когда-либо слышали, и все, которые когда-либо будут созданы, состоят всего из 12 музыкальных нот (если считать одну октаву). Каждая нота может перейти в другую ноту, в саму себя или в паузу, и это создает 12 вариантов перехода. А каждый из них дает еще столько же. Если учитывать ритм, то есть то, что каждая нота может быть любой длительности, то число комбинаций возрастает еще быстрее.
В основном вычислительная мощность мозга обусловлена как раз огромным количеством вариантов связей, а это возможно благодаря тому, что мозг выполняет вычисления параллельно, а не последовательно. Последовательный процессор подобен сборочному конвейеру, который обрабатывает каждую частицу информации по мере ее поступления на ленту, выполняет с этой частицей какую-то операцию, а затем отправляет ее дальше для выполнения следующей операции. Компьютеры работают именно так. Попросите компьютер загрузить песню с вебсайта, рассказать вам о погоде в городе Бойсе и сохранить файл, над которым вы работаете, и он будет выполнять эти задачи по очереди*. Он работает настолько быстро, что может сложиться впечатление, будто они все идут одновременно — параллельно, но это не так. А вот мозг может параллельно выполнять сразу несколько задач. Наша слуховая система обрабатывает звук таким же образом — ей не нужно ждать, пока определится его высота, чтобы распознать его источник. Сети нейронов, отвечающие за эти две операции, ищут ответы одновременно. Если одна сеть нейронов завершает свою операцию раньше, чем другая, она просто передает полученную информацию в связанные области мозга, и они могут сразу начать ее использовать. Если из другой сети приходит информация, поступившая позже и влияющая на интерпретацию звуков, которые мы слышим, мозг может «передумать» и обновить ход мыслей. Он вообще постоянно меняет мнение, особенно когда речь идет о восприятии зрительных и слуховых стимулов, — сотни раз в секунду, а мы этого даже не сознаем.
Вот аналогия взаимодействия нейрональных сетей. Представьте себе, что вы сидите дома в одиночестве в какое-нибудь воскресное утро. Вы не испытываете сильных чувств: вы не особенно радостны, не особенно печальны, не злитесь, не нервничаете, не ревнуете и не напряжены. Вы чувствуете себя более или менее нейтрально. У вас есть куча друзей — целая сеть знакомств, и вы можете позвонить кому угодно. Предположим, что каждый из друзей способен сильно повлиять на ваше настроение. Например, вы знаете, что если позвоните Ханне, то настроение у вас улучшится. Всякий раз, когда вы разговариваете с Сэмом, вам становится грустно, потому что у вас с ним был общий друг, который погиб, и Сэм напоминает вам о нем. Разговор с Карлой дарит вам спокойствие и безмятежность, потому что у нее успокаивающий голос, и вы вспоминаете времена, когда сидели с ней на прекрасной лесной поляне, грелись на солнышке и медитировали. От разговора с Эдвардом вы получаете заряд энергии, а от общения с Тэмми — чувство напряжения. Вы берете телефон, звоните любому из друзей и испытываете определенную эмоцию.
Таких «одномерных» друзей у вас могут быть сотни и тысячи, и каждый из них способен вызывать определенное воспоминание, переживание или изменение настроения. Это и есть ваши связи. Контакт с ними меняет ваше состояние. Если бы вам нужно было общаться с Ханной и Сэмом одновременно или сначала с одним из них, а затем сразу с другим, то от разговора с Ханной вы бы ощутили радость, а от общения с Сэмом — грусть и в конце концов вернулись бы к тому, с чего начинали, — к нейтральному состоянию. Мы можем добавить еще один нюанс, который заключается в весе, или силе влияния, каждой из связей, то есть в том, насколько вы близки с человеком в определенный момент. Этот вес и определяет то, насколько сильно человек может изменить ваше состояние. Если вы ощущаете себя, условно говоря, в два раза ближе к Ханне, чем к Сэму, то после одинаковых по длительности разговоров с ними двумя вы все равно будете ощущать радость, но не настолько сильную, как после разговора с одной только Ханной: общение с Сэмом огорчит вас, но отнимет лишь половину той радости, какую подарил вам разговор с Ханной.
А теперь предположим, что все эти люди способны общаться и друг с другом и у каждого из них состояние тоже может меняться до определенной степени. Хотя Ханна жизнерадостна по натуре, ее позитивность слабеет от общения с грустным Сэмом. Если вы позвоните энергичному Эдварду сразу после того, как он поговорит с напряженным Тэмми (который только что положил трубку после общения с ревнивой Жюстиной), то Эдвард может вызвать у вас новое сочетание эмоций, которого вы еще не испытывали, — своего рода напряженную ревность, на выражение которой и какие-то действия в связи с ней у вас теперь много энергии. Любой из этих друзей также может позвонить вам в любое время и подарить целый букет чувств и переживаний, собранный при их взаимодействии, причем каждый в сети ваших знакомств влияет на каждого, с кем общается, а вы, в свою очередь, тоже вызываете у всех какое-то чувство. Если у вас тысячи друзей с подобным взаимодействием, а в гостиной стоит множество теле фонов, каждый из которых без умолку звонит весь день, то разнообразие эмоциональных состояний становится поистине безграничным.
Общепризнан тот факт, что наши мысли и воспоминания возникают из мириад связей подобного рода, созданных нашими нейронами. Однако не все нейроны одинаково активны в одно и то же время — это вызвало бы у нас в голове какофонию из образов и ощущений (такое происходит при эпилепсии). Определенные группы нейронов — можно назвать их сетями — активируются во время определенных когнитивных процессов и способны, в свою очередь, активировать другие нейроны. Когда я ударяюсь пальцем ноги об угол, рецепторы в ушибленном месте посылают сигналы в соматосенсорную кору. Это запускает цепочку активаций нейронов, заставляющую меня испытать боль, отдернуть ногу от объекта, о который я ее ударил, а еще, возможно, непроизвольно открыть рот и закричать: «&%@!»
Когда я слышу гудок легковой машины, молекулы воздуха, воздействующие на мою барабанную перепонку, вызывают электрические сигналы, которые передаются в слуховую кору. Это провоцирует цепочку событий, задействующих совершенно иную группу нейронов, нежели удар пальцем об угол. Во-первых, нейроны слуховой коры обрабатывают высоту звука так, чтобы я мог отличить гудок легковой машины от звука с другой высотой, например от гудка грузовика или гудка болельщика на футбольном матче. Другая группа нейронов активируется для того, чтобы определить, откуда исходит звук. Эти и другие процессы вызывают зрительную ориентировочную реакцию: я поворачиваюсь к источнику звука, чтобы узнать, что его издает, и, если необходимо, мгновенно отскакиваю назад* (в результате действий нейронов в моторной коре, куда пришел сигнал от нейронов в эмоциональном центре — миндалине, сообщающий о неизбежной опасности).
Когда я слышу фортепианный концерт Рахманинова № 3, волосковые клетки у меня в улитке уха разбирают поступающий звук по диапазонам частот и передают электрические сигналы в первичную слуховую кору — область А1, сообщая ей, какие частоты есть в этом сигнале. Дополнительные области в височной доле, включая верхнюю височную борозду и верхнюю височную извилину с обеих сторон мозга, помогают различать тембры, которые я слышу. Если я хочу узнать эти тембры, то вовлекается гиппокамп, чтобы воспроизвести память о похожих звуках, которые я слышал раньше, и тогда мне нужно получить доступ к своему мнемоническому словарю, что потребует использования структур, находящихся на стыке височной, затылочной и теменной долей. Эти области одинаковые, но активируются не так и не теми группами нейронов, которые обрабатывают сигнал автомобильного гудка. Однако активируются совершенно новые группы нейронов, когда я определяю последовательности нот, то есть высоты звука (дорсолатеральная часть префронтальной коры и поля Бродмана 44 и 47), ритмы (латеральный мозжечок и червь мозжечка) и эмоции (лобные доли, мозжечок, миндалина и прилежащее ядро — часть целой группы структур, задействованных в ощущении удовольствия и вознаграждения, будь то вкусный ужин, секс или прослушивание приятной музыки). В какой-то степени, если комната колеблется от глубоких звуков контрабаса, могут активироваться некоторые из тех нейронов, что сработали, когда я ударился пальцем ноги, — чувствительные к тактильной информации. Если высота звука автомобильного гудка — А440, то нейроны, настроенные на активацию при сигнале о такой частоте, скорее всего, активируются и сделают это снова, когда та же частота прозвучит в произведении Рахманинова. Но мои внутренние психические переживания, скорее всего, будут отличаться из-за разных контекстов и разных нейрональных сетей, задействованных в этих двух ситуациях.
Отличается и мое восприятие гобоя и скрипки, а также опыт их прослушивания — и то, как Рахманинов использует их в своем произведении, вероятно, вызовет у меня реакцию, противоположную той, какую я испытываю по отношению к гудку легкового автомобиля. Я не испугаюсь, а скорее расслаблюсь. Те же нейроны, которые срабатывают, когда я ощущаю безмятежность и чувство безопасности, могут отреагировать и на спокойные фрагменты концерта.
Благодаря слуховому опыту я научился ассоциировать автомобильные гудки с опасностью или, по крайней мере, с тем, что кто-то хочет привлечь мое внимание. Как так получилось? Некоторые звуки по своей сути успокаивают, а другие пугают. Несмотря на большие межличностные различия, мы рождаемся с предрасположенностью к определенной интерпретации звуков. Резкие, короткие, громкие звуки, как правило, интерпретируются многими животными как тревожные. Мы видим это, сравнивая крики птиц, грызунов и обезьян, которые они издают при опасности. Медленные, плавные и более тихие звуки обычно воспринимаются как успокаивающие или, по крайней мере, нейтральные. Представьте и сравните резкий звук собачьего лая и мягкое мурлыканье кошки, мирно лежащей у вас на коленях. Композиторы это, конечно, знают и используют сотни тонких оттенков тембра и длительностей нот для передачи множества эмоциональных нюансов человеческого опыта.
В симфонии Гайдна № 94 «Сюрприз» (если точнее, во второй ее части, анданте) композитор создает напряжение с помощью мягких скрипок в основной теме. Мягкость звука успокаивает, а краткость аккомпанемента пиццикато посылает легкий, противоречивый сигнал опасности, и вместе они создают тонкое чувство тревоги. Основная мелодическая идея едва ли охватывает более половины октавы — чистую квинту. Мелодический контур предполагает некоторое самодовольство: мелодия идет вверх, затем вниз, а затем повторяет мотив движения вверх. Параллелизм, подразумеваемый мелодией, идущей то вверх, то вниз, то снова вверх, готовит слушателя к очередному движению вниз. Продолжая идти по нотам мягким звуком скрипок, маэстро меняет мелодию, поднимаясь — совсем чуть-чуть, — но при этом сохраняя ритм. Затем он замирает на пятой, относительно устойчивой ступени. Поскольку это самая высокая нота, которая звучала до настоящего момента, мы ждем, что следующая будет ниже и мелодия начнет нисходящее движение к тонике, таким образом «закрывая разрыв» между нею и пятой ступенью. Затем неожиданно Гайдн дает громкую ноту на октаву выше, причем в исполнении дерзких валторн и литавр. Он нарушил наши ожидания в отношении мелодического направления, контура, тембра и громкости одновременно. Вот он, сюрприз в симфонии под названием «Сюрприз».
Это произведение Гайдна разрушает наши представления о том, как устроен мир. Даже человеку, не имеющему ни знаний о музыке, ни музыкальных ожиданий, симфония № 94 кажется удивительной благодаря тембральному переходу от мягкого мурлыканья скрипок к тревожному зову валторн и барабанов. У человека, обладающего некоторыми познаниями, эта симфония разрушает ожидания, сформированные на основе музыкальной конвенции и стиля. Где в мозге происходят подобные сюрпризы, где хранятся ожидания и совершается анализ произведения? Как именно эти операции выполняются в нейронах, до сих пор остается загадкой, но некоторые предположения у нас все-таки есть.
Подробнее читайте:
Левитин, Д. На музыке: Наука о человеческой одержимости звуком / Дэниел Левитин ; Пер. с англ. [Анны Поповой] — М.: Альпина нон-фикшн, 2022. — 433 с.