Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika. Mózgi i muzyka Włodzisław Duch Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika. Google: W. Duch (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Plan Dwa rodzaje pytań: dlaczego i jak. Dlaczego muzyka? Perspektywa ewolucyjna. Jak? Słuch, powstawanie emocji, analiza, świadomość. Dlaczego nie każdy jest muzykalny? Komputery i muzyka (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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! (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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! (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Percepcja muzyki 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.

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?

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.

Słuchacz James C. Christensen

Aaron – malarz Liberty & Friends, 1985 Mural, Capitol Childrens Atrament i barwniki na papierze Museum 1980 (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Aaron – malarz Meeting On Gauguin's Beach, Aaron, with Decorative Panel, Olej, 1988 Olej 1992 Nowszy program: The Painting Fool. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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 (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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 (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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 ... (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

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. (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved

Dziękuję za zsynchronizowanie swoich neuronów Google: W Duch => Prace, referaty, wykłady (c) 1999. Tralvex Yeap. All Rights Reserved