Как музыка меняет наш мозг

Ученые активно используют процесс обучения музыке для изучения нейропластичности мозга: во-первых, игра на инструменте, будучи сложным процессом, требующим интеграции множества разных действий, вовлекает большое количество разных зон мозга; во-вторых, даже краткосрочное обучение вызывает изменения — и это дает возможность изучать пластичность экспериментальными методами.

Но что именно происходит в нашем мозге, когда мы, например, обучаемся игре на музыкальном инструменте? Эти изменения можно разделить на структурные — изменения в сером и белом веществе, и функциональные — то, как меняется активность разных зон мозга под влиянием обучения.

Структурные изменения

Поговорим сначала про структурные изменения в сером веществе. Серое вещество — это в основном кора нашего мозга, где находятся тела нейронов. Исследования показали, что у музыкантов толщина серого вещества в слуховой коре (которая активно вовлечена в процесс обучения музыке) больше, чем у не-музыкантов, и, кроме того, эти различия коррелируют с количеством часов обучения, с различиями в сигналах головного мозга в ответ на звуковые стимулы (такие методы, как ЭЭГ и МЭГ, помогли это установить), а также результатами выполнения различных музыкальных заданий [1].

Но можем ли мы сказать, что чем больше человек репетирует, тем больше у него серого вещества? Не все так однозначно. Не только в области музыки, но и в других занятиях (балет и жонглирование) ученые обнаружили противоположный эффект тренировки, а именно утончение серого вещества [2, 3]. Возможно, это связано с тем, что в результате усвоения навыка часто используемые связи становятся крепче, а редко используемые — наоборот, слабеют или исчезают.

Белое вещество — это аксоны нейронов мозга — длинные отростки, по которым электрические импульсы идут от одного нейрона к другому. Исследований, которые изучали изменения белого вещества в результате обучения музыке, не так много. Li и коллеги [4], например, обнаружили увеличение количества белого вещества у музыкантов в моторных и зрительных зонах в сравнении с не-музыкантами. Не отстают и обладатели абсолютного слуха: Oechslin и коллеги [5] обнаружили у них изменения в дугообразном пучке (который, что интересно, играет роль в языке).
Функциональные изменения

А что с функциональными изменениями? Здесь можно найти, во-первых, достаточно ожидаемый эффект обучения музыке на зоны мозга, непосредственно вовлеченные в игру на музыкальных инструментах — моторную и слуховую кору. Но, что более интересно, обучение музыке предположительно влияет и на более широкий ряд функций — например, на внимание [6], память [7], эмоции [8], язык [9].

Наконец, разные виды музыкальных инструментов имеют разный эффект: Proverbio и Orlandi [10] обнаружили, что при просмотре видео, на которых музыканты играют на инструментах, один из которых соответствует инструменту испытуемого, а другой нет, активность мозга различается для того инструмента, на котором умеет играть участник эксперимента, в сравнении с незнакомым ему инструментом.

Хорошо, а зачем нам это все знать?

Конечно, нужно помнить, что изменения на уровне научного исследования и изменения, которые значительно влияют на повседневную жизнь — это разные вещи: обучение игре на музыкальном инструменте само по себе вряд ли сделает вас полиглотом или мастером по игре в «Memory». Однако понимание того, как обучение музыке меняет наш мозг, может помочь ученым лучше понять его устройство — а также в будущем найти практическое применение этим знаниям.

Источники

1. Penhune, V. B. (2019). Musical expertise and brain structure: the causes and consequences of training. The Oxford handbook of music and the brain, 1-22.
2. Hänggi, J., Koeneke, S., Bezzola, L., & Jäncke, L. (2010). Structural neuroplasticity in the sensorimotor network of professional female ballet dancers. Human brain mapping, 31(8), 1196-1206.
3. Draganski B, Gaser C, Busch V, Schuierer G, Bogdahn U, May A. (2004). Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature, 427(6972), 311–312.
4. Li, J., Luo, C., Peng, Y., Xie, Q., Gong, J., Dong, L., … & Yao, D. (2014). Probabilistic diffusion tractography reveals improvement of structural network in musicians. PloS one, 9(8), e105508.
5. Oechslin, M. S., Imfeld, A., Loenneker, T., Meyer, M., & Jäncke, L. (2010). The plasticity of the superior longitudinal fasciculus as a function of musical expertise: a diffusion tensor imaging study. Frontiers in Human Neuroscience, 3, 76.
6. Rodrigues, A. C., Loureiro, M. A., & Caramelli, P. (2013). Long-term musical training may improve different forms of visual attention ability. Brain and cognition, 82(3), 229-235.
7. Groussard, M., La Joie, R., Rauchs, G., Landeau, B., Chetelat, G., Viader, F., … Platel, H. (2010b). When music and long-term memory interact: effects of musical expertise on functional and structural plasticity in the hippocampus. PLoS One, 5(10), e13225.
8. Alluri, V., Brattico, E., Toiviainen, P., Burunat, I., Bogert, B., Numminen, J., & Kliuchko, M. (2015). Musical expertise modulates functional connectivity of limbic regions during continuous music listening. Psychomusicology: Music, Mind, and Brain, 25(4), 443.
9. Proverbio, A. M., Manfredi, M., Zani, A., & Adorni, R. (2013). Musical expertise affects neural bases of letter recognition. Neuropsychologia, 51(3), 538-549.
10. Proverbio, A. M., & Orlandi, A. (2016). Instrument-specific effects of musical expertise on audiovisual processing (clarinet vs. violin). Music Perception: An Interdisciplinary Journal, 33(4), 446-456.