Человеческий мозг отслеживает закономерности в окружающей среде и делает выводы для прогнозирования будущих событий. Это применимо и к музыке.
Исследователи из Института человеческого развития Общества Макса Планка (Германия) изучили этот сложный феномен. В своей работе, опубликованной в журнале European Journal of Neuroscience, они выяснили, что ключевую роль в музыкальных предсказаниях играет энтропия (неопределенность, хаос), а также обнаружили различия в обработке музыки между музыкантами и немузыкантами.
Для эксперимента пригласили 20 человек, половина из которых были профессиональными пианистами. Участников попросили прослушать 10 мелодий по 150 секунд из произведений Иоганна Баха. Каждую мелодию участники слушали три раза, пока ученые фиксировали активность их мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).
Для анализа мелодий исследователи рассчитали вероятность появления каждой следующей ноты, чтобы определить неожиданность звучания для каждого сегмента. Отдельно вычислялась энтропия — мера неопределенности, основанная на средней непредсказуемости всех возможных продолжений мелодии.
Анализ записей ЭЭГ выявил, что мозг кодирует неопределенность мелодии в нейронных сигналах разных частот. Энтропия оказывала более сильное влияние на активность мозга, чем неожиданность и улучшала работу нейронных связей.
Интересно, что временная информация о мелодии, например, когда начинается следующая нота, — кодировалась в низкочастотных диапазонах (1–4 Гц) и более высокочастотных (12–30 Гц). Это говорит о том, что мозг предсказывает ритм не только на основе содержания мелодии, но и исходя из временных промежутков.
Данные музыкантов и немузыкантов имели существенные различия. Когда музыканты предсказывали мелодии, то в мозге активировалось больше волн в бета-диапазоне (12–30 Гц), связанных с действиями и планированием.
У немузыкантов активность была сильнее в альфа-диапазоне (8–12 Гц), который отвечает за обработку информации и расслабление. Исследователи объясняют это тем, что для одних — это больше работа, они переносят воспроизведение музыки на себя, а для других — это способ расслабиться и узнать что-то новое.