Mózgi i muzyka

1. Mózgi i muzyka Włodzisław Duch Katedra Informatyki StosowanejUniwersytet Mikołaja Kopernika. Google: W. Duch

2. Dwa rodzaje pytań: dlaczego i jak. Dlaczego muzyka? Perspektywa ewolucyjna. Jak? Słuch, powstawanie emocji, analiza, świadomość. Dlaczego nie każdy jest muzykalny? Komputery i muzyka Plan

3. Dlaczego? • Dlaczego słuchanie muzyki sprawia nam przyjemność? • Mowa pozwala na komunikację i zwiększa szansę przeżycia. Do czego potrzebna jest/była muzyka? • Steven Pinker (Jak działa umysł): "Jeśli chodzi o biologiczne przyczyny i efekty muzyka jest bezużyteczna". • Czyżby muzyka nie miała ewolucyjnego sensu? Śpiew samców ptaków, wielorybów, czy zawodzenia gibbonów służy przywabianiu samic, zwracaniu uwagi. „Smutne wołania gibonów w trzech kanionach Pa-Tu, Po trzecim ich koncercie tej nocy, mokre od łez jest ubranie wędrowca.” Poemat Chiński z 4 wieku. Gibbony | Wyjce (lokalnie) Naśladowanie śpiewu ptaków i głosów zwierząt? Gwizdanie? Na Wyspach Kanaryjskich gwizdanie było metodą porozumiewania się na większe odległości.

4. Biomuzykologia • B. Merker (1999), biomuzykolog: wokalizacja małp stadnych służy komunikacji i ostrzeganiu obcych małp: to nasz teren! Wymaga mniej wysiłku niż znakowanie za pomocą śladów zapachowych • Ksenofobia prowadzi do dziedzicznych chorób; potrzebne jest mieszanie genów. Sygnał dźwiękowy pozwala przekroczyć barierę strachu i przejść do innej grupy – to musi budzić emocje. U szympansów (jak i ludów myśliwsko-zbierackich) samice wabione są głosem chóru samców. Jest ewolucyjna presja do wspólnej wokalizy! Śpiewajmy razem! Miller, G. F. (2002). Evolution of Human Music through Sexual Selection. W: N.L. Wallin, B. Merker, S. Brown (red). The Origins of music, MIT Press, s. 329-360.

5. Ewolucyjne źródła muzyki • Na poziomie psychologicznym: związek śpiewu z miłością, seksem. • Współpraca samców zwiększa spójność wewnątrz grupy. • Na poziomie neurofizjologicznym: śpiew pobudza ośrodki przyjemności, wyzwala mechanizm nagrody za przezwyciężenie barier między osobnikami. Małpy uderzają rytmicznie w puste pnie. Piszczałki i bębny są słyszalne na większe odległości niż głos; najstarsza piszczałka z kości liczy 43.000 lat. Taniec i muzyka prawdopodobnie rozwijały się razem. Break Dance w wykonaniu gibona.

6. Rytm i ruch • Ruchy wężowate, minogi, węgorze: centralne generatory rytmu (CGR), pozwalające na wicie. • Ruchy rytmiczne związane są z oddychaniem, biciem serca, połykaniem, poruszaniem czułkami itd. • Ruchy salamandry czy aligatora: więcej CGR, złożona synchronizacja. • Ssaki mają takie generatory w rdzeniu kręgowym. Nasze mózgi to zbiór bardzo wielu oscylacji/rytmów!

7. Emocje • Słowa, pojęcia, wywołują w mózgu precyzyjnie zsynchronizowane ciągi bioelektrycznych pobudzeń kory mózgu. • Precyzja wymaga wysokich częstości oscylacji >40 Hz, czyli ~25 msek. • Emocje wynikają ze znacznie wolniejszych pobudzeń, fal biochemicznych modulujących stan kory i wpływających na procesy poznawcze, są więc trudne do precyzyjnego zdefiniowania. • Emocje pierwotne, takie jak strach: mobilizacja, silne pobudzenie, przygotowanie do działania, synchronizacja czynności całego mózgu. • W mózgu nie ma „centrum muzyki”, znaczna część mózgu zaangażowana jest w analizę własności dźwięków, poznawanie świata za pomocą słuchu, analizę zagrożeń/przyjemności i orientację. • Dźwięki wywołują liczne reakcje emocjonalne, zarówno pozytywne jak i negatywne; są tu pewne uniwersalne cechy. • Niskie chrapliwe dźwięki, zgrzyty = strach, niebezpieczeństwo. • Opadające tony mowy są wyrazem dobrego samopoczucia, rozległe kontury wznoszących się i opadających dźwięków wyrażają radość i niespodziankę, „szczebiot” kojarzy się z wesołością.

8. Niemowlęta • Wrażliwość muzyczna cechuje niemowlęta, istnieje już w okresie płodowym. • Słuch działa już ok. 26 tygodnia ciąży. • Płód słyszy rytm i melodię, częstości powyżej środkowego C są tłumione. Wiele rytmicznych melodii w łonie daje się łatwo zidentyfikować, np. 5 symfonię Beethovena. "Efekt Mozarta": program badań wpływu muzyki na rozwój układu nerwowego, U.C. Irvine, Francis Raucher, Gordon L. Shaw i inni. Słuchanie prostej muzyki (akordów kilku dźwięków) w 28-30 tygodniu życia płodowego wpływa na koordynację sensomotoryczna, np. wcześniejsze trzymanie butelki w dwóch rękach, wokalizację, wodzenie wzrokiem, imitację wyrazów twarzy. Colwyn Trevarthen, Edynburg: dzieci dyrygują!

9. Słuch Od dźwięku do wrażenia. • Wibracje powietrza zamieniają się na elektryczne impulsy. • Impulsy przechodzą przez wzgórze i dochodzą do kory słuchowej w płacie skroniowym. • W pierwotnej korze słuchowej analizowane są cechy sygnału mowy (lewa półkula) i innych dźwięków (prawa półkula). • Wtórna kora słuchowa pozwala na rozpoznanie źródła dźwięków, np. rodzaju instrumentów.

10. Kognitywny model przetwarzania muzyki skupia się na tonach i rytmie: częstotliwość dźwięków analizowana jest już w błonie podstawowej w ślimaku ucha; tony są rozpoznawane w zakręcie Heschla; barwa dźwięku w tylnej części górnego zakrętu skroniowego (STS); analiza rytmu i wystukiwanie rytmu angażuje prążkowie, korę czołową i przedczołową. Amuzja, całkowita niezdolność do percepcji muzyki, jest dość rzadka (ok. 4% populacji), zwykle dotyczy tonów, ale może też dotyczyć rytmu. Percepcja muzyki

11. Wyobraźnia Jak i gdzie powstaje wyobraźnia? • Borst, G., Kosslyn, S. M, Visual mental imagery and visual perception: structural equivalence revealed by scanning processes. Memory & Cognition, 36, 849-862, 2008. • W taki sam sposób jak wrażenia: przez pobudzenie odpowiedniej kory, dzięki pamięci, która przywołuje stan mózgu podobny do wcześniej doświadczanego. • Cui, X et al. (2007) Vividness of mental imagery: Individual variability can be measured objectively. Vision Research, 47, 474-478. • Wyniki testu wyobraźni wzrokowej (Vividness of Visual Imagination, VVIQ) korelują się dobrze z pobudzeniami kory wzrokowej w neuroobrazowaniu za pomocą fMRI jak i testami psychofizycznymi. Oznacza to, że nie powinno się uśredniać wyników bez wiedzy na ile dana osoba jest „werbalna”, a na ile „wizualna” – podobnie jest z wyobraźnią muzyczną. • Dlaczego? Słabe sprzężenie zwrotne?

12. Wyobraźnia muzyczna Zmiany aktywności fMRI w zadaniach wyobrażania sobie dźwięków w ciszy, pokazuje aktywację tylnej części górnego zakrętu skroniowego (STS). Zatorre & Halpern, Mental Concerts: Musical Imagery and Auditory Cortex, Neuron 47, 9-12, 2004. Wyobraźnia słuchowa, lub też „wewnętrzne słyszenie”, uważane jest za ważny aspekt kształcenia muzycznego. Zadaniem instrumentalisty jest połączenie wyobrażonego dźwięku z „poczuciem działania”, które go wywoła. Celem jest odtworzenie wewnętrznego obrazu dźwięków. Fragment doktoratu D.R. Allena z muzykologii na temat gry na klarnecie (2007). Oprócz amuzji sensorycznej i konstruktywnej powinno się więc wyróżnić amuzję wyobrażeniową, która znacznie utrudnia naukę muzyki.

13. Słuchacz James C. Christensen

14. Aaron – malarz Liberty & Friends, 1985 Mural, Capitol Childrens Atrament i barwniki na papierze Museum 1980

15. Aaron – malarz Meeting On Gauguin's Beach, Aaron, with Decorative Panel, Olej, 1988 Olej 1992 Nowszy program: The Painting Fool.

16. Sztuka generatywna „Generative art” ma swoją stronę w Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Generative_art http://www.random-art.org http://www.solaas.com.ar/dreamlines/p5/ http://www.jhlabs.com/java/art.html Yuki Terai, śpiewająca animka, jest idolem w Japonii! http://www.teraiyuki.net/index1.html

17. Muzyka z komputera „Popcorn”, przebój Hot Butter, 1969, melodia powstała za pomocą komputerowej analizy wpadających w ucho melodii. Kompozytor uczy się słuchając i analizując. Czemu komputer nie mógłby zrobić tego samego? Muzyka algorytmiczna: John Cage, Iannis Xenakis ... http://en.wikipedia.org/wiki/Algorithmic_music Lucasfilm Games' gra Ballblazer (1982) używała komputerowej improwizacji jazzowej, Xbox improwizuje na zadane tematy. Muzyka generatywna: Brian Eno od 1975 roku! http://en.wikipedia.org/wiki/Generative_music Przykłady muzyki generatywnej: http://jmusic.ci.qut.edu.au/jmMusic.html

18. Muzyka z obrazów Czy można komponować muzykę w odpowiednim nastroju do obrazów? Przykład: fiński metakompozytor Lauri Gröhn: http://www.synestesia.fi/ „Dlaczego to robię? Chcę pokazać, że w przyszłości komputery będą komponować nie gorzej niż ludzie ... „ Turku Archipelago, Fog, Sakura – całkiem interesujące kompozycje! Czy komputer może „czuć” muzykę? Greta próbuje ...

19. Przyszłość? Podłączymy komputery do mózgów? Co naprawdę dzieje się w mózgu kiedy tworzymy lub kiedy odbieramy dzieła sztuki? Na to pytanie odpowiedzieć może tylko neuroestetyka, która poszukuje neurobiologicznych podstaw przeżyć estetycznych. Tworzenie i przyjemność obcowania ze sztuką jest możliwe tylko dzięki istnieniu wspólnych wszystkim ludziom struktur mózgu. The Institute of Neuroesthetics, Univ. College London. Semir Zeki: artyści podobnie jak neurolodzy, badają zachowania mózgu swoimi specyficznymi metodami. Podobnych badań na razie nie zrobiono jeszcze z muzyką.

20. Dziękuję za zsynchronizowanie swoich neuronów Google: W Duch => Prace, referaty, wykłady