Kitobni o'qish: «Музыка и мозг. Как музыка влияет на эмоции, здоровье и интеллект»

Name: Музыка и мозг. Как музыка влияет на эмоции, здоровье и интеллект
ISBN: 9785961433067

Аре Бреан, Гейр Скейе

Shrift:

Перевод выполнен при финансовой поддержке NORLA

Переводчик Дарья Гоголева

Научный редактор Всеволод Баронин

Редактор Екатерина Дунаева

Главный редактор С. Турко

Руководитель проекта О. Равданис

Арт-директор Ю. Буга

Корректоры Е. Аксёнова, О. Улантикова

Компьютерная верстка М. Поташкин

Иллюстрации макета и обложки Iben Sandemose

* * *

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

Вступление

Наш мозг выглядит не то чтобы впечатляюще: это кусочек серой, морщинистой, мягкой и уязвимой массы весом чуть больше килограмма. На первый взгляд, в черепной коробке, кроме него, ничего нет. Однако именно из этой скрытой от посторонних глаз массы берет начало все человеческое. Культура и общественный строй. Все наши мысли, надежды, планы и мечты. Вся людская радость, печаль, любовь и сомнение. И, разумеется, вся музыка, написанная, сыгранная и прослушанная за историю человечества.

Фактически во всей известной нам Вселенной не существует ничего, что было бы устроено так сложно. В мозге около 80 миллиардов нервных клеток (нейронов), каждая из которых образует связи с примерно семью тысячами таких же нервных клеток. Кроме того, в нашем мозге есть и другие клетки, необходимые для работы мозга, – их называют глиальными. Никто точно не знает, сколько у нас глиальных клеток, но, по некоторым оценкам, их как минимум столько же, сколько и нервных клеток. Вместе они образуют невероятно сложную сеть, о деятельности которой мы до недавних пор знали крайне мало. Но в последние десятилетия в науке о человеческом мозге произошел прорыв благодаря новейшим технологиям, позволяющим узнать гораздо больше об устройстве и функциях мозга и исследовать как отдельные клетки, так и их совокупности. Однако мы едва ли когда-нибудь сможем изучить наш мозг полностью – настолько он сложен. Потому что, когда мы изучаем его, на самом деле он изучает сам себя. В этом и заключается парадокс: допустим, если бы мозг был устроен достаточно просто для того, чтобы мы могли полностью его понять, тогда мы сами были бы столь простыми существами, что нам бы это не удалось.

В прежние времена мозг недооценивали. Это один из немногих органов, который древние египтяне даже не бальзамировали, чтобы взять с собой в загробную жизнь. Зато музыка, напротив, во все времена была на особом положении. Греки, например, считали, что благодаря музыке в теле появляется душа: нет музыки – нет души. Похожие представления существовали и во многих других культурах. В самом деле, не известно ни одной культуры, в которой не было бы музыки. Музыка – это основополагающая деятельность, а музыкальность – основополагающее качество для человека. К тому же некой музыкальностью обладают и многие животные, например все млекопитающие. Воющих хором волков можно сравнить с людьми, которые общаются посредством музыки. То же касается поющих китов и птиц.

Самым древним из дошедших до нас музыкальных инструментов около 40 000 лет – они ровесники наскальных рисунков. Но, вероятно, уже 100 000–200 000 лет назад Homo sapiens умели создавать простые инструменты, такие как барабаны и флейты, и даже совместно играли на них. Многие исследователи считают, что это способствовало установлению социальной принадлежности, возникновению коммуникации и совместного труда. Некоторые также предполагают, что музыка была важна для развития языка. Младенцы с рождения узнают и различают ритмы, интервалы и звукоряды, они также способны воспринимать акустические характеристики слогов и мелодию (просодию) в языке. Путь маленьких детей к общению с помощью языка начинается с музыкальной коммуникации.

Одно из самых удивительных качеств мозга – его изменчивость. Все, что мы чувствуем, изучаем и делаем, заставляет наш мозг непрерывно меняться в течение всей нашей жизни. Когда мы вечером ложимся спать, наш мозг уже немножко не такой, каким был, когда мы проснулись утром того же дня. Это качество называется нейропластичностью. Именно благодаря нейропластичности, то есть способности мозга изменяться, мы можем узнавать новое всю жизнь.

Музыка имеет особое свойство – она вызывает всевозможные чувства и очень точно передает эмоциональную информацию. Благодаря этому музыка является идеальным инструментом для изучения эмоций в мозге. Ведь мы слушаем ее именно мозгом, а не ушами.

Но между волнами в воздухе, формирующими звуковой сигнал, и впечатлениями от музыки лежит долгий путь. В этой книге мы начнем путешествие с главы «От волн в воздухе – к электричеству в мозге» и закончим главой «От музыки – к эмоции».

Музыка способна активировать в мозге систему поощрения. А следовательно, она имеет уникальную возможность изменять его. Среди всех видов человеческой деятельности найдется не так много тех, что меняют наш мозг в той же степени, что и занятия музыкой (читайте об этом в главе «Нейропластичность»). Исследования указывают на характерные изменения в мозге людей, профессионально занимающихся музыкой, и эти изменения можно оценивать как результат почти совершенного естественного эксперимента: что сделают с мозгом 10 000 часов игры на музыкальном инструменте? Подробнее мы поговорим об этом в главе «Мозг музыканта».

Сегодня музыка – общественное достояние. Она доступна каждому, и, осознанно или нет, большинство из нас слушают ее ежедневно. Как это на нас влияет? Приносит ли способность музыки влиять на мозг какую-то пользу за пределами собственно самой музыкальной сферы? Можно ли использовать музыку в терапии?

Об этом расскажет последняя из трех частей книги. Она позволит понять, как знания о влиянии мозга на музыку (мы поговорим об этом в первой части) и о воздействии музыкальных впечатлений на мозг (а об этом – вторая часть) помогают в терапевтической работе с людьми, имеющими различные заболевания мозга.

В первой части книги – «Что мозг делает с музыкой» – мы понаблюдаем за тем, как протекает удивительный процесс, начинающийся с образования звуковых сигналов и заканчивающийся формированием музыкального впечатления.

От ударной волны – к звуку. Что происходит в ухе, когда механическая энергия ударной волны превращается в электрические сигналы, посылаемые к мозгу?

От звука – к тону. Чем отличаются звук и тон (музыкальный звук, обладающий определенной высотой и тембром)? Когда струна или иной физический объект совершает гармонические колебания, образуется чистый тон. Это явление довольно редко встречается в природе, но без него музыки не бывает. Мы покажем, как мозг с помощью различных характеристик тона создает то, что мы зовем высотой тона и тембром.

От тона – к тембру, аккордам и гармонии. В этой главе мы опишем физические условия, необходимые для создания консонанса и диссонанса в органах слуха, а затем и в мозге.

…И далее – к мелодии, ритму и движению. Мелодию и ритм создают тоны, объединяясь в различные временны́е и гармонические структуры. Этот процесс задействует множество отделов мозга, отвечающих за восприятие времени и контролирующих движения (базальные ядра и мозжечок), а также первичные и вторичные/ассоциативные слуховые зоны в височных долях обоих полушарий, правую теменную долю и некоторые области лобных долей. Действительно, можно сказать, что восприятие музыки активизирует работу всего мозга. Музыка, как и язык, – это вариации звуков во времени. В моменты прослушивания и анализа музыкального произведения перед мозгом встают непростые задачи. Отчасти этот процесс можно сравнить с системным анализом одновременно нескольких параметров, так как высота тона, тембр и аккорды должны быть проанализированы параллельно. Одновременно движение тона, мелодическая линия, ритм и темп создают изменяющиеся со временем звуковые схемы и структуры. Мозгу приходится все время собирать информацию и последовательно проводить ее системный анализ. В конце концов последовательно выстроенные схемы все вместе образуют полноценное музыкальное впечатление.

…И наконец, эмоции. Музыка обладает уникальной способностью вызывать богатый спектр эмоций – от страха до радости и печали. При этом эмоции сопровождаются такими физиологическими реакциями, как изменение частоты пульса и электрической активности кожи или даже ознобом и мурашками. При этом самочувствие человека не ухудшается. Когда люди слушают любимую музыку, с помощью таких технологий, как магнитно-резонансная терапия и позитронно-эмиссионная томография, можно наблюдать за активацией системы поощрения мозга (среди прочего в прилежащем ядре и гиппокампе). И напротив, те отделы мозга, которые отвечают за дискомфорт и страх (миндалевидное тело и некоторые отделы островковой доли), активизируются во время прослушивания музыки, которая человеку неприятна.

Во второй части книги – «Что музыка делает с мозгом» – мы рассмотрим мозг музыканта, его структурные и функциональные изменения и их значение.

Когда пианист слышит игру на фортепиано, в его мозге активируется зона, отвечающая за моторику пальцев. Многие пианисты говорят, что начинают непроизвольно шевелить пальцами, когда слышат те произведения, которые когда-то исполняли. Другими словами, и при исполнении, и при прослушивании музыкального произведения происходит коактивация аудиальной и моторной систем мозга. Если человек, не являющийся музыкантом, начнет по 20 минут в день играть на фортепиано простую мелодию, то уже через пять дней будет заметна активность отвечающей за пальцы зоны мозга, если испытуемый вдруг услышит «свою» мелодию. Нейропластические изменения проявляются очень быстро. Что же произойдет с музыкантом, который провел за инструментом минимум 10 000 часов и достиг профессионального уровня?

В последней, третьей части книги – «Музыка как лекарство» – мы объясним, как музыка применяется для лечения некоторых заболеваний мозга и нервной системы. Например, обнаружено, что пациенты с болезнью Паркинсона начинают быстрее двигаться и им становится легче ходить, если в терапии используются танцы и ритмичная музыка. Ритм связан с ожиданием, а потому побуждает человека к движению. Это процесс с прямой связью, который помогает пациентам с болезнью Паркинсона поймать ритм и начать двигаться. Регулярные занятия музыкой приносят пользу не только при болезни Паркинсона, но и при инсульте, поскольку музыка активирует все моторные системы мозга. А некоторые пациенты с афазией (расстройством речи) после инсульта или иного повреждения речевых отделов мозга по-прежнему могут петь. Это свойство музыки используется для восстановления речи при афазии. При нарушениях такого типа действенными оказываются пение и музыкальная терапия – они позволяют добиться нейропластических изменений и улучшить состояние пациента.

Известно, что интеллектуальная деятельность уменьшает риск развития деменции. Известно также, что обучение игре на музыкальном инструменте, кроме всего прочего, улучшает ряд когнитивных способностей. Проведенное на близнецах исследование, во время которого только один из пары играл на музыкальном инструменте во взрослом возрасте, доказало, что музыка препятствует развитию деменции. Есть вероятность, что музыка помогает замедлить ослабление когнитивных способностей, а также развитие деменции. Данные ряда исследований и отчетов продемонстрировали пользу музыки при лечении пациентов с различными формами деменции. Музыка оказывает стимулирующий эффект, способна пробуждать ресурсы организма и улучшать коммуникативные способности у страдающих деменцией.

Но давайте обо всем по порядку.

Что мозг делает с музыкой

Когда появилась музыка?

Органы слуха, позже превратившиеся в уши, появились в процессе эволюции довольно поздно, намного позже всех прочих органов чувств. Следовательно, мы можем утверждать, что звуковые волны существовали и на заре времен, а собственно звуки появились на поздних стадиях эволюции. Для физика звук – это энергия. Для психолога или невролога, напротив, понятие звука связано с впечатлением/восприятием этой энергии. Без принимающего аппарата – то есть уха – и слуха, которые могут превратить звуковую энергию во впечатление, звука в полном значении этого слова не существует. Развитие слуха – это потрясающая история об адаптации: сначала к жизни в воде, затем на суше. И наконец человек встал на ноги – сперва на четыре, а потом и на две. Читайте об этом в главе «От волн в воздухе – к электричеству в мозге».

Музыка звучит повсюду – но зачем?

Нет ни одной культуры без музыки. И во всех культурах музыка звучит во время праздников, в моменты радости и печали и в качестве сопровождения различных обрядов перехода: рождений, свадеб и похорон. Все религии используют музыку в той или иной форме во время богослужений – это или ритмичное повторение текстов (с мелодией или без), или игра на ритуальных инструментах. Музыку также часто используют во время совместного труда. Мы слышим музыку во время спортивных состязаний, в ресторанах, лифтах и концертных залах. Она звучит повсюду – и во всех культурах во все времена людям приносило радость ее исполнять и слушать. Но почему?

В отличие от изобразительного искусства, языка и большинства других присущих человеку видов самовыражения, у музыки нет внешней формы. Слова и изображения, как правило, являются символами конкретных явлений и предметов, но мелодия, гармония или ритмика не имеют подобных аналогов или соответствующих им явлений во внешнем мире. Однако для нас музыка обладает коммуникативной ценностью. Почему? И какова ее функция?

Как мы скоро увидим, на этот счет есть несколько теорий.

Нетрудно понять значение главных видов деятельности человека для эволюции. Интуитивно понятен, например, тот факт, что чувство голода, смешанное с радостью и удовлетворением после приема пищи, поспособствовало развитию изысканных кулинарных традиций. Без интереса к еде не выжил бы ни отдельный человек, ни весь вид. То же самое касается и секса: сексуальность тесно связана с радостью и желанием, потому что имеет огромное значение для выживания вида. И многие могут испытывать к музыке ту же страсть, какую испытывают к еде и сексу.

Правда, значение музыкальности для эволюции не так очевидно. Но так или иначе музыка, а точнее предпосылки для развития музыкальности, должны быть заложены глубоко в нашей биологии и генах. Еще 150 лет назад Чарльз Дарвин размышлял о том, почему так произошло: «…Очень вероятно, что предки человека, мужского или женского пола или обоих полов, прежде чем приобрели способность выражения взаимной любви с помощью членораздельной речи, пытались очаровывать друг друга музыкальными звуками и ритмом»¹.

Младенчество музыки

Даже первые человекообразные обезьяны, существовавшие почти 20 миллионов лет назад, вероятно, применяли для коммуникации различные звуки. Скорее всего, они пользовались вариациями тона, ритма и высоты тембра – так родилась ранняя «музыкальность», краеугольный камень нашего эмоционального отклика на музыку. Набор звуков, разумеется, был весьма ограничен, однако он значительно изменился в ходе эволюции, когда примерно шесть миллионов лет назад мы отделились от шимпанзе, а еще на несколько миллионов лет раньше – от горилл. И шимпанзе, и гориллы используют звуки для передачи эмоций и обозначения ограниченного набора понятий, в том числе чтобы подать сородичам сигнал об опасности. Но их звуковую коммуникацию нельзя сравнить с нашей устной речью или с тем, что мы называем музыкой. Эмоциональность – предпосылка для развития высокого уровня интеллекта и способности быть частью общества.

Праматерь человеческого рода Люси (Australopithecus afarensis) жила в Африке три с половиной миллиона лет назад. Мозг Люси был не крупнее мозга шимпанзе, однако она находилась в большой группе особей, которая предъявляла совершенно иные требования к коммуникации. Сложность ежедневного общения возрастала, росла при этом и потребность в развитии способности делиться эмоциями и намерениями, а также способности взаимодействовать. Современные обезьяны используют для коммуникации мимику, жесты и звуки.

Примерно полтора – два миллиона лет назад человек уверенно встал на две ноги. Мозг Homo ergaster весил около килограмма (примерно столько же весит мозг современного двухлетнего ребенка), а анатомические изменения, которые проявились вследствие хождения на двух ногах, облегчили использование тела как музыкального инструмента. Позвоночный столб расположился прямо под черепом, а гортань опустилась. Благодаря этому увеличились резонаторы в глотке и черепе. Так же, как и у Люси, у Homo ergaster не было хищных зубов, которые по-прежнему есть у шимпанзе и горилл. Более мелкие зубы расширили возможности для артикуляции дифференцированных звуков. Помогли человеку и некоторые другие изменения. Чтобы охотиться, Homo ergaster приходилось бегать на большие расстояния и с приличной скоростью, что повысило требования к ритмичности движений. Развитие моторного ритма стало предпосылкой для поддержания внутреннего ритма в течение долгого времени. Сегодня это важное требование к музыканту – и, возможно, основа «феномена захвата ритма», то есть врожденной способности отстукивать такт или двигаться в ритме музыки, которую человек слышит в данный момент. Эта способность присуща исключительно людям. Только человек может автоматически следовать музыкальному ритму или бессознательно копировать ритмичные движения группы людей, с которыми он бежит или идет рядом, или хлопать в ладоши в такт. А еще доказано, что даже новорожденные способны интуитивно находить в музыке ритм и следовать ему.

Рожденные для музыки

Прямохождение изменило строение таза. Он стал у́же. Поэтому дети появляются на свет до того, как их мозг разовьется в достаточной степени, – это явление получило название «проблема беспомощности новорожденного». Подсчитано, что беременность должна длиться минимум 18 месяцев, чтобы новорожденный ребенок был развит так же, как детеныши прочих млекопитающих.

Беспомощному, не готовому к жизни новорожденному требовался своего рода суррогат матки, олицетворяющей физическую безопасность. За ее пределами ребенку нужно было что-то, что могло ее заменить. Чувство безопасности новорожденному могла дать звуковая коммуникация. Так песня стала первым и самым важным «контактом на расстоянии» между матерью и ребенком и способствовала укреплению связи между ними. Вот как писал Пер Сивле: «Услышал я впервые песнь, / Что пела моя мама. / Ее слова от сердца шли / И слезы осушали». А специалист в области психологии развития Колвин Тревартен высказал следующее мнение: «Мы рождаемся с музыкальными мудростью и аппетитом» (Trevarthen,1999).

С самого рождения младенцев привлекает музыка. Для них это естественный, инстинктивный язык. Общаясь с детьми, мы как бы неосознанно начинаем петь. Наш голос становится выше, мы четче артикулируем гласные и акцентируем смену высоты тона. Младенцы начинают понимать музыкальное (эмоциональное) содержание речи раньше, чем учатся вычленять и понимать отдельные слова. Таким образом, путь ребенка к общению с помощью языка проходит через музыку. Шестимесячные младенцы, которым показывают снятых на видео матерей, быстрее успокаиваются и смотрят видео более внимательно, если мать поет, а не разговаривает. Также доказано, что уровень стресса у детей (если судить по уровню кортизола в слюне) снижается активнее, когда они слышат песни матери, а не ее речь. На основе экспериментальных данных можно с уверенностью утверждать, что младенцы предпочитают именно музыкальную форму коммуникации. Мы рождаемся с потребностью в музыке и способностью успокаиваться с ее помощью.

Эмбрион в процессе развития проходит множество стадий: одноклеточный организм, плод с жаберными дугами, похожими на имеющиеся у рыб и амфибий, – и наконец начинает все больше и больше напоминать сформировавшегося человека. Человек как вид во время эволюции (филогенеза) проходил поразительно похожие этапы. Параллель можно провести и в развитии музыки и языка: они, в свою очередь, прошли путь от доязыковой музыкальной коммуникации у первых гоминидов почти 20 миллионов лет назад до дифференцированных и высокоразвитых инструментов, точно передающих информацию, у Homo sapiens. Даже у первых гоминидов музыка была важным элементом групповой принадлежности, и это прочно закрепилось в нашей биологии. Этномузыколог Джон Блэкинг ссылается на то, что сам же называет доязыковым музыкальным модусом мыслей и поступков.

ХММММ

Наши эмоции – предпосылка для развития интеллекта и способности быть частью общества. Когда эволюция усложнила наше общение, появились новые требования к умению поделиться собственными эмоциями и распознать чужие. Одновременно с этим усилилась потребность влиять на эмоции других членов группы. Современные обезьяны для этого используют мимику, жесты и звуки. Очевидно, у первых гоминидов была особенно развита звуковая коммуникация, и они имели богатый опыт выражения собственных и считывания чужих эмоций посредством вокализации. Вероятно, для этого они варьировали высоту тона, ритм и тембр голоса. Именно так появилась музыкальность и был заложен первый камень в фундамент нашего эмоционального отклика на музыку. Нашим предкам пришлось стать крайне эмоциональными, чтобы выжить. В отсутствие языка музыкальная коммуникация, видимо, стала важнейшим способом как выразить собственные чувства, так и вызвать эмоциональный отклик у сородичей. Так наш мозг развил чувствительность к звукам музыки.

Мозг неандертальцев, живших в Европе и вымерших примерно 40 000 лет назад, по размеру совпадал с нашим. Они охотились большими группами и, должно быть, могли как-то общаться. Они создавали совершенное каменное оружие и пользовались им, но у них не было ни наскальных рисунков, ни украшений, ни музыкальных инструментов для самовыражения. Будь у них вербальный или жестовый язык, наука обнаружила бы визуальные свидетельства этого. Хотя неандертальцы прожили на земле несколько тысяч лет, их развитие – как культурное, так и технологическое – в какой-то момент полностью остановилось. Что же послужило причиной? Как объяснить, что Homo sapiens, в отличие от них, оказались способны создать еще более совершенное оружие, наскальные рисунки, музыкальные инструменты и украшения примерно 50 000‒70 000 лет назад, а вероятно, и ранее?

У неандертальцев явно – в той или иной форме – существовала музыка. Видимо, они передавали эмоции и настроение, предотвращали и провоцировали конфликты, утешали и приободряли друг друга, инициировали половой акт и проявляли заботу с помощью довольно сложных звуков. Такая система звуковой коммуникации имеет много общего с музыкой. Благодаря ей для укрепления связей и выражения доверия друг другу неандертальцы вместе пели и танцевали. Коммуникация такого типа, скорее всего, была крайне необходима людям, которые группами охотились на гораздо более крупных и опасных существ, чем они сами, например на мамонтов. Британский профессор археологии Стивен Митен описывает эту протомузыкальную коммуникацию аббревиатурой ХММММ.

Холизм – речь, подобно музыке, состояла из цельных фраз, а не из отдельных слов.

Манипуляция – речь использовалась скорее не для передачи информации, а для того, чтобы манипулировать чужим поведением.

Мультимодальность – коммуникация велась с помощью и тела, и голоса.

Музыкальность – для выражения эмоций, проявления заботы к младенцам, демонстрации сексуального интереса и укрепления групповой сплоченности использовались различные вариации высоты тона, ритма и тембра голоса.

Мимичность – речь подражала звукам окружающего мира.

А потом зазвучала музыка

Homo sapiens появились в Африке примерно 200 000‒ 300 000 лет назад. Вероятно, сначала их общение напоминало коммуникацию неандертальцев. В какой-то момент развитие коммуникации пошло в двух непохожих, но родственных направлениях. Развиваться стали язык и музыка. Первые достоверные свидетельства тому были обнаружены в африканской пещере Бломбос: символические артефакты, осколки камней с надписями, огромное количество красной краски для рисунков на теле, украшения, такие как ожерелья из ракушек, и сложные инструменты из костей – всему этому минимум 70 000 лет. В этот период Homo sapiens уже развили способность выражаться абстрактно и общаться с помощью символов, которые не относятся к высказыванию напрямую. Их язык уже имел синтаксис и грамматику – именно благодаря им стала возможна точная передача информации. Язык был краеугольным камнем для развития технологий и во многом поспособствовал тому, что Homo sapiens за короткое время одержали верх над гоминидами.

А как же музыка? Она продолжила свое существование. Первые музыкальные инструменты – барабаны и флейты – появились 40 000‒50 000 лет назад, то есть одновременно с наскальными рисунками и другими формами искусства. С тех пор человека сопровождает музыка. Как и во времена неандертальцев, сейчас музыка – одно из самых эффективных средств для выражения эмоций, и она понятна всем. Музыка продолжает играть важнейшую роль в осознании себя частью целого – другими словами, объединяет. Это ее базовая функция, и она заложена глубоко в наших генах, биологии и мозге.

От волн в воздухе – к электричеству в мозге

Со стороны кажется, будто мозг – отшельник. Он устроился под защитой костей, которые мы зовем черепной коробкой. Там, внутри, тихо, темно и влажно. Но для нашего выживания, безусловно, необходимо, чтобы мозг в любой момент времени владел самой полной информацией о том, что происходит в окружающем мире, за пределами черепной коробки. Для этого у нас есть органы чувств.

С давних времен у человека выделяют пять чувств: вкус, обоняние, зрение, осязание и слух. Но в действительности все немного сложнее. Среди прочего у нас есть тактильные и температурные рецепторы в коже, проприоцепция – чувство, сообщающее о положении различных частей тела, а также чувство равновесия, благодаря которому мы понимаем, где верх, а где низ, и не падаем. Все это – информация о том, что происходит внутри тела и за его пределами.

Но органы чувств рассказывают нашему сознанию далеко не все. Они отфильтровывают многие данные, но за это мы должны быть благодарны. Каждую секунду наши органы чувств принимают миллионы сигналов – такое количество информации мы просто не в состоянии обработать. К тому же в окружающем мире есть явления, на которые наши органы чувств не реагируют, например радиоволны, химические реакции и электромагнитное излучение, – их мы просто не видим или не чувствуем. Но, несмотря на то, что наши ощущения – это лишь осколки имеющейся в мире информации, наш мозг выстраивает полную и цельную картину, без дыр и пробелов. И этого достаточно, чтобы ориентироваться в пространстве и реагировать на внешние условия. Такими нас сделала эволюция.

Одно из важнейших чувств – слух. Главным образом через него мы воспринимаем музыку. Однако это лишь часть правды. Ведь другие органы чувств тоже участвуют в формировании музыкального впечатления с помощью мультимодального восприятия. Поэтому в этой главе мы будем говорить не только о слухе (к нему мы вернемся позже). Прежде всего мы поговорим о том, как люди развили удивительную способность воспринимать звуки.

Первые слушатели

Первым появившимся на Земле слушателям – рыбам – ухо, подобное нашему, никогда не было нужно. Звуковые волны сквозь воду проходят напрямую в их тело (в составе которого тоже много воды), скелет и череп. В черепе рыбы есть маленькая наполненная жидкостью полость – в ней расположены волосковые клетки, которые преобразуют вибрации в электрические сигналы, а уже эти сигналы мозг воспринимает как звуки. Сначала низкочастотные волны лишь создавали вибрации в вестибулярном аппарате рыб, но информация, которую они несли, оказалась столь полезной, что для ее восприятия постепенно развилось отдельное чувство – слух. Остатки этого механизма сохранились в анатомии человека: вестибулярный аппарат и орган слуха – улитка (cochlea) – по-прежнему расположены глубоко в височной кости и тесно связаны друг с другом. А улитка, наш звукочувствительный орган, по-прежнему наполнена жидкостью. У примитивных рыб в органе, отвечавшем за восприятие звуков, жидкость тоже имелась.

Благодаря развитию ушей и слуха животные получили возможность получать информацию с определенного расстояния. Поэтому мы считаем слух дистантным ощущением. Слух круглосуточно улавливает информацию обо всем происходящем во внешнем мире. Зрение, напротив, в конкретный момент времени фокусируется на одном объекте или небольшой области. Кроме того, слух имеет дополнительную функцию: с его помощью мы можем не только следить за происходящим, но и общаться на расстоянии.

Звукочувствительные органы, позже превратившиеся в уши, в процессе эволюции появились поздно, гораздо позже других органов чувств. Поэтому мы можем утверждать следующее: даже если вибрации существовали в атмосфере с начала времен, на Земле было довольно тихо до поздних этапов эволюции (вплоть до периода, начавшегося примерно 500 миллионов лет назад). Ведь для физика звук является энергией, а для невролога это понятие связано с восприятием, или перцепцией, звука. Если бы у нас не было органов слуха и слуховых систем мозга, то звуковые волны для нас бы просто не существовали, как радиоволны или гамма-излучение – явления, лежащие за пределами восприятия наших органов чувств.

Примерно 350 миллионов лет назад, когда мы, еще будучи амфибиями, переселились на сушу, слух был устроен очень просто. Вначале звуки по-прежнему воспринимались как вибрации земли, передаваемые напрямую в череп через височно-нижнечелюстной сустав. У змей и сейчас только вот такой ограниченный слух. Поэтому, если вы гуляете босиком, громче топайте ногами – тогда гадюка вас точно не укусит.

Через несколько миллионов лет мы подняли голову от земли, и такой тип слуха стал неэффективен. Энергия проходящей по воздуху звуковой волны намного меньше, чем у волны в воде. Если вы стоите на земле и кричите кому-то, кто находится под водой, вероятность того, что вас услышат, очень мала. Воде передастся лишь около 1 % энергии. Все дело в том, что плотность воды намного больше, чем плотность воздуха. Поэтому, чтобы привести в движение молекулы воды, воздух должен двигаться весьма интенсивно.

Перейти из воздуха в наполненные жидкостью полости в нашем внутреннем ухе звуковой волне помогает барабанная перепонка, которая со временем развилась как отдельный звукочувствительный орган. Одновременно два образования, первоначально являвшиеся частью височно-челюстного сустава у амфибий и змей, отделились и превратились в молоточек и стремечко в нашем среднем ухе. Чуть позже мы поговорим об их функции подробнее.

Звук – это прежде всего движение

Мы привыкли думать, что звуки издают инструменты. Но на самом деле это не так. Инструмент – источник движения. Позже это самое движение станет в нашем мозге звуком. Возьмем, например, гитару: если ударить по струне, механическая энергия слегка удлинит ее. Упругость, которой обладает струна, будет возвращать ее в исходное положение, но благодаря исходной энергии струна пройдет первоначальное положение и снова удлинится – уже в другом направлении. Так она будет качаться из стороны в сторону, как маятник. И в какой-то момент струна, как маятник, остановится. Но энергия не исчезнет. При колебании струны из стороны в сторону происходит сжатие воздуха в направлении движения, а с обратной стороны образуется немного вакуума. Так механическая энергия струны передается воздуху – рождается звуковая волна, состоящая из попеременно уплотненного и разреженного воздуха, – и распространяется, словно круги по воде. Следовательно, звуковая волна – это не что иное, как ударная волна, передающаяся в физической среде, в нашем случае – в воздухе.

Скорость ее распространения зависит от среды и температуры. При температуре воздуха 15 ºС она составляет примерно 340 метров в секунду. В других средах это происходит быстрее. В старых вестернах можно нередко увидеть сцены: индеец прикладывает ухо к земле или к рельсу и с загадочным видом сообщает о приближении всадников или поезда. Объяснить это просто: в твердой среде, такой как земля или камень, звук движется быстрее, чем в воздухе. Поэтому по земле топот лошадиных копыт разносится быстрее, чем по воздуху.

Когда энергия звуковой волны от гитарной струны достигает нашей головы, сначала она попадает во внешнее ухо, которое называют ушной раковиной. Этот нарост на внешней стороне черепа улавливает и усиливает звуковые сигналы, особенно те, которые ближе к верхней границе частотного диапазона. Поэтому ухо весьма чувствительно к частотам человеческого голоса. Не в последнюю очередь из-за этого мы лучше слышим согласные и с их помощью проводим границы между словами. Без высокочастотных согласных мы воспринимали бы речь как бесконечный связный поток гласных и не смогли бы отделить одно слово от другого. Поэтому звуковые помехи так усложняют понимание речи: как правило, они затрагивают именно эти частоты.

Из ушной раковины звуковые волны попадают в наружный слуховой проход. Он устроен так, что усиливает частоты, присущие человеческому голосу: канал сначала слегка сужается, а затем, ближе к барабанной перепонке, снова расширяется. Форма внешнего уха и слухового прохода способствует тому, что по пути от ушной раковины до барабанной перепонки давление звуковых волн увеличивается в 10 раз.

От энергии движения – к электрической энергии

На пути к нервной системе энергия гитарной струны перед тем, как стать электрической энергией, преобразуется сначала в волны в воздухе, затем в механическую энергию, а потом в волны в жидкости. Вот как это происходит.

Когда звуковые волны доходят до барабанной перепонки, она начинает двигаться, как кожа на барабане, когда по нему бьют палочками. Это, в свою очередь, запускает движение косточки, расположенной с внутренней стороны барабанной перепонки, – молоточка, или по-латыни malleus. Молоточек прикреплен еще к одной косточке, которую называют наковальней, или incus. А наковальня крепится к последней слуховой косточке – стремечку, или stapes. Поверхность стремечка – это лишь 1/16 часть поверхности барабанной перепонки. Таким образом, вся энергия переходит с барабанной перепонки в крошечную область – и потому возрастает во много раз. Кроме того, слуховые косточки усиливают звук, поэтому во внутреннем ухе энергия фокусируется еще лучше. Благодаря всему этому механическая энергия звуковой волны переходит во внутреннее ухо более эффективно. Человеческое ухо воспринимает колебания, размер которых не превышает диаметр одного атома водорода (наименьшего из атомов из всех химических элементов). Уму непостижимо! Так же невероятно, что наши уши продолжают работать на рок-концерте или возле работающего двигателя самолета: там уровень звукового давления составляет примерно от 130 до 140 децибел, что по силе в триллион раз превосходит порог слышимости – один децибел.

Косточка, расположенная из перечисленных глубже всего, – стремечко – прикреплена к овальному окну, напрямую связанному с улиткой (cochlea). Улитка – это система каналов, наполненных жидкостью и образующих почти три полноценных витка. Система разделена на три полости, которые, соответственно, называются барабанная лестница, средняя лестница и лестница преддверия. Когда барабанная перепонка в слуховом канале колеблется под воздействием звуковой волны, стремечко бьет по овальному окну, как бы ставя на него печать. Так энергия переходит в волны в жидкости (эндолимфе) во внутреннем ухе. От стремечка ударная волна идет через первый канал, барабанную лестницу, к самой вершине улитки – а затем в следующий канал, лестницу преддверия, к круглому окну. Как и волны в воздухе, волны в эндолимфе имеют разную длину. Представьте, что вы вытряхиваете коврик. Если вы трясете его быстро (с высокой частотой), волны будут короткими и плотными, а если медленно, их длина увеличится.

В улитке есть чувствительные органы, реагирующие на различные частоты колебаний жидкости во внутреннем ухе. Вместе они называются Кортиев орган. Каждый из них состоит из двух слоев так называемых волосковых клеток, прикрепленных к желеобразной текториальной мембране. Параллельно ей вдоль всего канала идет базилярная мембрана. Когда колебания эндолимфы смещают относительно друг друга базилярную и текториальную мембраны, волосковые клетки в Кортиевом органе движутся. Это открывает ионные каналы волосковых клеток и стимулирует соответствующие нервные клетки – они подают электрический сигнал. Нервные клетки всех волосковых клеток Кортиева органа образуют слуховой нерв – он передает сигналы дальше.

Базилярная мембрана настроена следующим образом: у входа она более узкая и натянута сильнее, чем в кончике улитки. Поэтому высокие тоны дают резонанс ближе к выходу – мембрана при этом колеблется, в то время как низкие тоны дают резонанс ближе к вершине, где базилярная мембрана шире и натянута слабее. За каждую частоту отвечает отдельная область мембраны, из-за чего она напоминает клавиатуру: волны, соответствующие высоким, или высокочастотным, тонам, посылают электрические сигналы у входа, а волны, соответствующие глубоким басовым тонам, – на вершине улитки. Позже мы увидим, что такую организацию высоких и низких тонов (она называется тонотопия) можно наблюдать вплоть до самой слуховой коры мозга.

В длину улитка составляет примерно 3,2 см и содержит около от 16 000 до 20 000 волосковых клеток. Они передают информацию в мозг посредством 32 000 нервных волокон, расположенных в слуховом нерве. Для сравнения: в сетчатке глаза около 100 миллионов сенсорных нейронов – от них информация переходит в нервные волокна (их около миллиона) зрительного нерва. Однако разница в цифрах ничего не говорит о том, какие впечатления и эмоции возникают в мозге благодаря этим органам. Спросите любителей музыки, и большинство из них уверенно ответит, что улитка – гораздо более важный орган.

Улитка – не просто пассивный слушатель

В улитке есть собственная система контрастного усиления – она помогает различать близкие друг к другу частоты. Звуковые волны, как и все прочие волновые сигналы, имеют пик. Волосковая клетка, расположенная на пике волны в базилярной мембране, стимулируется активнее, чем соседние. Однако соседние клетки также подвержены воздействию. Из-за этого мог бы начаться полный хаос, но природа создала умный механизм. Волосковая клетка не только отсылает сигнал «своей» клетке в слуховом нерве, но и приглушает соседние, сообщая: «Я распознала тон. Не волнуйтесь, я расскажу о нем мозгу». Таким образом, пик волны как бы становится еще выше, чем он есть на самом деле, и мозгу проще отделить друг от друга близкие тоны и частоты. Контрастное усиление делает работу органа слуха более четкой – мозг способен различить два тона, у которых волосковые клетки, отвечающие за работу с ними, находятся на базилярной мембране на расстоянии 0,02 мм друг от друга. А всего ухо различает около 1500 различных тонов. Такой тип контрастного усиления называется латеральной ингибицией, она наблюдается и в зрачке.

В ухе имеется и механизм для приглушения звука. В среднем ухе расположены две небольшие мышцы: стременная мышца и мышца, напрягающая барабанную перепонку. Они натягивают соответственно стремечко и барабанную перепонку, чтобы приглушить поступающие звуки и защитить ухо от слишком громких звуков. Стременная мышца – самая маленькая мышца тела – длиной не более миллиметра. Однако она играет очень важную роль. Если эта мышца парализована, возникает мучительная болезнь, называемая гиперакузией, – при ней даже обычные звуки воспринимаются как неприятно громкие.

Упомянутые мышцы выполняют еще одну важную функцию: приглушают для нас звук нашего голоса, когда мы говорим или поем, а также звуки, которые мы издаем во время жевания. Звук нашего голоса достигает ушей не только снаружи, как другие звуки, но и напрямую, посредством вибраций в черепе. Вибрации передаются напрямую от черепа в жидкость во внутреннем ухе. Это объясняет тот факт, что собственный голос кажется нам непривычным и странным, когда мы слышим его в записи, ведь мы воспринимаем его уже только через воздух – как и все остальные звуки.

Улитка не только отсылает информацию в мозг, но и принимает сигналы от него, являясь частью двустороннего канала коммуникации. Например, мозг сообщает, что нужно настроить чувствительность какой-то зоны улитки, приглушить или убрать мешающие и не нужные в данный момент звуки – или те, которые издает наше тело. Например, улитка приглушает звуки дыхания и сердцебиения, потому что они мешают восприятию. Иногда мы делаем это сознательно: в шумном кафе сосредотачиваемся на звуке одного-единственного голоса и приглушаем менее важные. Это явление называют эффектом коктейльной вечеринки, и его сложно ощутить тем, кто слышит только одним ухом. Два уха дают стереоэффект, и благодаря ему нам легче сосредоточиться только на одном источнике звука.

От уха – к мозгу

Превратившись в улитке в электрические импульсы, звуковые волны передаются в мозг по слуховому нерву, nervus cochlearis. Сигналы принимает определенный отдел в противоположном полушарии мозга – первичная слуховая кора. Но прежде, чем до нее дойти, сигналы должны побывать еще в нескольких точках. Слуховой нерв заканчивается в стволе головного мозга. Там сигналы переключаются.

От ствола головного мозга нервные волокна идут не только по «основному пути» – к слуховой коре в височной доле противоположного полушария, но и напрямую к слуховой коре того же полушария. Это важно для локализации источника звука, поскольку до слухового отдела противоположного полушария сигналы доходят быстрее, чем до лежащего в том же полушарии. Мозг понимает, что источник звука расположен ближе к тому уху, от которого сигналы доходят быстрее. Этот удивительный механизм позволяет различить источники звука, угол между которыми составляет всего два градуса. Соответственно, сигналы от них доходят с разницей во времени, составляющей 10 микросекунд! У всех сигналов разная сила звука и высота тона, и благодаря этому мозг понимает, спереди или сзади от него находится источник звука, движется он или стоит на месте.

Кроме того, на уровне ствола головного мозга существуют связи между входящими звуковыми сигналами и зонами, отвечающими за движения глаз. Эти связи отвечают за то, чтобы взгляд автоматически направлялся туда, откуда приходит неожиданный звук. Также из ствола головного мозга нейронные связи направляются прямо в те зоны, которые отвечают за всем известную реакцию вздрагивания (старт-рефлекс) – из-за нее мы подскакиваем, вдруг услышав громкий звук.

Все эти реакции управляются прямо из ствола головного мозга, и запускаются они еще до того, как мы в принципе осознаем, что мозг принял звуковой сигнал. Происходит это в тот момент, когда звуковой сигнал доходит до слуховой коры в височной доле. Когда это происходит, в стволе головного мозга на бессознательном уровне уже идет анализ, весьма необходимый для позднейшего восприятия звука и для того, чтобы мозг выстроил трехмерную звуковую картину мира. Давайте повторим еще раз: за создание полной картины мира в значительной степени отвечают бесчисленные процессы, протекающие в подсознательной и предсознательной части мозга.

По дороге в слуховую кору звуковые сигналы проходят и через важный переключатель, называемый таламусом, – он направляет по верному пути в кору головного мозга все сигналы, поступающие от органов чувств, за исключением информации от органов обоняния. Перед таламусом располагаются другие важные части мозга, в том числе миндалевидное тело. Эти отделы мозга, по форме напоминающие миндальные орехи и расположенные в глубине обоих полушарий, помимо прочего, отвечают за хранение эмоционально значимых для нас воспоминаний. Миндалевидное тело играет важную роль в эмоциональном обучении, поэтому его еще называют «центр страха». Прямая связь между слуховыми сигналами и миндалевидным телом объясняет, почему звук и музыка имеют уникальную способность воздействовать на наши чувства. К этому мы вернемся в следующих главах.

Слуховой путь также связан с мозговым образованием, которое называется ретикулярной формацией. Это часть ретикулярной активирующей системы, или сокращенно РАС. Она выполняет несколько важных функций и, кроме всего прочего, отвечает за возбудимость и внимание. Следовательно, стимуляция РАС повышает уровень возбудимости и внимания – и эта связь объясняет общий стимулирующий, живительный эффект, оказываемый музыкой.

Ретикулярная формация также образует связи с важными системами, расположенными в спинном мозге и в стволе мозга и генерирующими ритмическую активность. Это системы, отвечающие за автоматические ритмы, например руководящие постоянными сокращениями наших дыхательных мышц, или генераторы ритма, управляющие ритмом ходьбы.

Ретикулярная активирующая система состоит из множества ядер в стволе головного мозга, связанных друг с другом (закрашенная серым область на рисунке) и подающих сигналы в большие зоны коры головного мозга – и напрямую, и через таламус. При активации этой системы, например по причине резкой смены уровня звука или из-за другого мощного сенсорного стимула, повышается уровень возбудимости и внимания. Этот феномен используется в музыке, так как при резкой смене ритма или громкости звука активируется кора головного мозга и возрастает интерес слушателя к произведению.

Благодаря им мы можем одновременно шагать и заниматься чем-то еще, например беседовать, смотреть по сторонам или планировать маршрут. Без автоматической ритмической координации всех мышц это было бы невозможно. Моторный ритм тела тесно связан с музыкой. Когда мы слышим пульсацию музыкального ритма, то не можем усидеть на месте и начинаем двигаться ритмично. Этот феномен можно объяснить в том числе тем, что слуховые волокна связаны с ретикулярной формацией и генераторами ритма.

Как мы уже говорили, еще до того, как звуковые сигналы достигнут слуховой коры в височной доле, образуется множество двусторонних связей между слуховыми путями, а также связей между слуховыми путями и другими системами мозга. Однако сигналы сохраняют тонотопическую организацию до тех самых пор, пока не достигнут первичной слуховой коры. Термин «тонотопический» означает, что сигналы упорядочены от самого высокого к самому низкому, как на клавиатуре. Так информация об одном частотном диапазоне, или одном тоне, передается из уха в соответствующий отдел первичной слуховой коры в височной доле (см. рис.): высокие тоны располагаются в глубине, низкие – ближе к поверхности. Частоты звуков выстраиваются на поверхности мозга в своего рода рисунок – благодаря ему можно отличить тоны друг от друга. Наглядная схема позволяет мозгу легче анализировать поступающие одновременно звуки – например, политональные аккорды.

От внешнего уха слуховой проход тянется к барабанной перепонке. Далее идет внутренний слуховой проход, внутри которого слуховые косточки связывают внутреннюю сторону барабанной перепонки с овальным окном и улиткой. Три дуги на вершине улитки – это вестибулярный аппарат.

Подробнее см. на рис., приведённом ранее.

Удивительно, но частота импульсов в слуховом нерве (во всяком случае в нижних диапазонах) полностью соответствует частоте услышанного нами тона, если не выходит за предел частоты импульса нейрона (400 Гц). К тому же каждый тон занимает в слуховом нерве свое место, а частота звуковой волны, которую улавливает ухо, соответствует частоте, с которой слуховой нерв пересылает сигналы в мозг. Эту информацию мозг использует во время анализа высоты тона – и об этом мы поговорим в следующей главе.

От звука – к тону

Для всей музыки тон – это краеугольный камень. Когда физический объект совершает гармонические колебания, возникает чистый тон. В природе это явление встречается достаточно редко. Можно сказать, что шум водопада имеет основную частоту, а звуки, издаваемые некоторыми живыми существами, – например, пение птиц, – обладают тональной характеристикой, но в целом мы в основном окружены шумом (или более сложными «беспорядочными» звуками). Большая часть животной коммуникации – от львиного рёва до хрюканья свиньи – лишена тона и других музыкальных характеристик.

О важности обертонов

Даже тот музыкальный звук, что мы воспринимаем как чистый тон, имеет сложную структуру. Мы слышим чистый, непрерывный поток звука с определенной частотой, или высотой тона. Однако измерительные приборы показывают совсем другую картину. Когда некий объект, скажем гитарная струна, совершает гармонические колебания, он не колеблется по всей длине равномерно – колеблется, соответственно, половина длины струны, а также ее третья часть, четвертая и далее (Пифагор описал это явление еще две с половиной тысячи лет назад). Тон состоит не только из основной частоты, но и из основной частоты, умноженной на два, на три, на четыре и далее. Например, частота колебания ноты ля в середине клавиатуры фортепиано – 440 колебаний в секунду. Обозначают это так: 440 Гц (герц). Ряд обертонов для ноты ля – это, соответственно, данная частота, умноженная на 2, 3, 4 (и более), то есть 880, 1760, 3520, 7040 Гц и далее.

Если вы хотите самостоятельно в этом убедиться и рядом с вами есть фортепиано, можете провести простой эксперимент: зажмите клавиши до, ми и соль в середине клавиатуры пианино. С силой нажмите клавишу ре октавой ниже: вы услышите только ее звучание. Затем с силой нажмите клавишу до рядом с ней. Вы услышите, что звучат до, ми и соль, которые вы по-прежнему удерживаете. Все дело в том, что эти тоны – часть обертонового ряда находящейся на октаву ниже клавиши до. Когда вы на нее нажимаете, обертоны дают резонанс к аккорду до мажор – он звучит даже в отсутствие основного тона. Если же вы, напротив, нажмете на клавишу до, не зажимая до, ми и соль октавой выше, вы услышите лишь ноту до, хотя все прочие обертоны и составляют звучание этого тона. Столь удивительный феномен называется слиянием – он означает, что во время нашего восприятия (перцепции) все обертоны сводятся к основному тону. Именно сокращая такое сложное звуковое полотно (целый ряд тонов, находящихся в определенных соотношениях) лишь до основной частоты, мозг упрощает для нас картину мира и делает ее более наглядной. Это не означает, что мозг игнорирует информацию об обертонах. Вовсе нет. Как мы еще увидим, именно качество обертонового звукоряда определяет высоту тона и тембр и имеет определяющее значение для созвучия с другими тонами (консонанса) или его отсутствия (диссонанса).

Обертоны и иллюзии

Итак, у того звука, что мы воспринимаем как тон, нет единой частоты. Есть целый обертоновый звукоряд – ряд частот, звучащих вместе и сокращающихся до одного тона в нашем мозге. Однако обертоновый звукоряд несет очень важную для мозга информацию. Например, именно он определяет, как мозг будет воспринимать высоту тона. Особенно важны третий, четвертый и пятый обертоны. Важность обертонового ряда для восприятия легко продемонстрировать с помощью чистого тона, искусственно созданного и имеющего только одну частоту (например, 440 Гц, что соответствует ноте ля на середине клавиатуры фортепиано). Если вы услышите такой тон, мозг не сможет определить его высоту. Даже люди с абсолютным слухом здесь бессильны. На самом деле, если сыграть аккорд из чистых тонов, составляющих вместе обертоновый ряд, в котором особенно важны третий, четвертый и пятый тоны, мозг воспримет как отсутствующий основной тон. Следовательно, мозг выстроит (а мы услышим) тон, которого на самом деле нет. Это явление отсутствия основного тона – пример слуховой иллюзии.

Мозг позволяет обмануть себя – но мы ведь ему это простим? Если одновременно зазвучат несколько тонов, принадлежащих обертоновому ряду более низкого басового тона, басовый тон возникнет исключительно благодаря физике, хотя на самом деле мы его не играем. Так образуется комбинационный тон. Это явление широко известно, и в течение многих веков им пользуются создатели органов. Инструменту необязательно нужны большие басовые трубы – ведь достаточно просто сыграть аккорд из обертонового ряда для нужного тона, и получившийся комбинационный тон будет соответствовать отсутствующему основному. Орган будет звучать точно так же, как и с настоящей басовой трубой, а этот практичный метод позволит сэкономить место и снизить стоимость инструмента. Еще один пример – мобильные телефоны: многие из них не могут воспроизвести тоны с частотой ниже 300 Гц, а мужские голоса зачастую еще более низкие. Благодаря явлению отсутствия основного тона низкие частоты мужских голосов слышны по мобильному телефону.

Мы слышим звуки с частотой от 16–20 до 16 000–20 000 Гц. Поэтому у более низких звуков ряды обертонов богаче и сложнее, чем у более высоких. Первый обертон для тона частотой 5000 Гц имеет частоту 10 000 Гц, следующий обертон – 15 000 Гц, а третий – 20 000 Гц (мы его едва слышим). Следовательно, высокие звуки имеют более скудный обертоновый ряд, чем низкие. Как мы уже говорили, именно третий, четвертый и пятый обертоны важны для идентификации тона. А у относительно высокого тона, например частотой 5000 Гц, четвертый и пятый обертоны находятся уже за пределами восприятия. Из-за этого мозг не сможет выстроить в нашем восприятии тон (он зависит от третьего, четвертого и пятого обертонов). Мы как бы потеряем ощущение тона! Самый высокий тон клавиатуры фортепиано имеет частоту 4440 Гц. Он настолько высок, что его обертоновый ряд выходит за границу нашего восприятия. Поэтому нет смысла добавлять еще одну октаву. Мы в состоянии услышать ee основную частоту, однако ощущения тона у нас не будет. Все тоны будут казаться нам писком, не являющимся частью аккорда или гаммы и не имеющим для нас никакого значения.

Мы слышим гораздо больше обертонов у тонов басового регистра, и между ними чаще возникает диссонанс (к этому явлению мы вернемся в следующей главе). Это означает, что интервалы баса будут казаться более диссонантными по сравнению с интервалами верхнего регистра. Как мы уже говорили в предыдущей главе, мозг может различать тоны, для которых расстояние между ответственными за их восприятие волосковыми клетками на базилярной мембране улитки составляет около 0,02 мм. Но басовый регистр отличается от верхнего. Если мы вспомним пример с ковриком, то увидим, что волны при его вытряхивании станут длиннее при «медленных» частотах, как у баса. Для сравнения: если вы будете трясти коврик быстро, появится много мелких волн, как в верхнем регистре. То же самое происходит на базилярной мембране улитки: низкие тоны дают длинные волны («медленные» частоты), а если они расположены плотно, становится непросто их различать. Басовые тоны отделить друг от друга сложнее, чем тоны верхнего регистра. Следовательно, низкие тоны мы различаем хуже, чем высокие. Это легко проверить, если рядом есть фортепиано: терция (например, ноты до и ми, взятые одновременно) в нижнем регистре покажется нам не такой четкой, как в верхнем. Исходя из этого, в произведениях большинства жанров композиторы используют басовые аккорды с открытыми интервалами (тоны расположены на большом расстоянии друг от друга – на октаву и квинту) – и уменьшают их в дисканте.

Если два тона верхнего регистра находятся так близко друг к другу, что мозг не различает их, возникает еще одно явление – интерференция. Сыграйте два расположенных близко друг к другу чистых тона, например с частотой 1000 и 1004 Гц. Вы услышите расположенный между ними «средний» тон с частотой 1002 Гц, но с отчетливой «пульсацией», или «колебанием», в 4 Гц – как если бы мы увеличивали и уменьшали громкость звука четыре раза в секунду. Такое можно услышать на концертах: на пикколо-флейте, например, очень сложно играть абсолютно чисто. Если два флейтиста хотя бы незначительно не попадают в унисон, мы почувствуем, что сила тона меняется и тон «колеблется». Обратите на это внимание, если вдруг услышите оркестр янычар с семью медными трубами!

Тот же самый эффект можно наблюдать, слушая расстроенное фортепиано. Каждый молоточек должен одновременно бить по нескольким струнам, настроенным на одну и ту же частоту. Если перенастроить эти струны, тем самым изменив частоту, из-за интерференции сила тона будет казаться неоднородной. Вот почему звук расстроенного пианино кажется нам «разбитым».

Слуховая кора головного мозга

Слуховая кора мозга организована по принципу тонотопии. Это означает, что клетки мозга реагируют на разные частоты и расположены друг за другом, как клавиши на клавиатуре. Подобным образом устроена и ушная раковина (улитка), улавливающая звуковые сигналы.

Необработанные данные, поступающие в ухо, передаются в первичную слуховую кору, расположенную в задних отделах верхней височной извилины в височной доле (gyrus temporalis superior) в обоих полушариях мозга. Как мы уже говорили, слуховая кора организована по принципу тонотопии – а это значит, что своим расположением клетки, реагирующие на различные частоты, напоминают клавиши на клавиатуре.

Но у слуховой коры есть еще одна функция: перед тем как снова сложиться в понятную картину, все характеристики звука отделяются друг от друга (декомпонуются). Анализ различных характеристик звука проходит в областях возле первичной слуховой коры – их называют слуховыми ассоциативными зонами. Там частоты объединяются, становятся тонами, аккордами и мелодиями – и приобретают смысл.

Высота тона

С момента обнаружения того, что восприятие высоты тона строится в мозге, наука ищет отвечающий за это центр. Довольно долго исследования в этой области проводились в основном на животных. Игольчатые электроды, вживленные разным животным в слуховую кору, помогли зарегистрировать ответную реакцию отдельных нервных клеток на различные виды звуковой стимуляции. Так ученые выяснили, что кроме нервных клеток, реагирующих на особые частоты и организованных по тонотопическому принципу, в коре головного мозга есть также нервные клетки, которые откликаются только на сложные тоны, то есть тоны с обертоновым рядом. Исследования, проведенные на животных, показали, что только около 20 % нервных клеток слухового отдела мозга реагируют на такую сложную стимуляцию. Именно эти клетки можно обмануть с помощью обертонового ряда и услышать отсутствующий основной тон. Возможность понять, в какой части мозга образуются такие конструкции, нам дают современные технологии визуализации, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), а также электрофизиологические исследования, например электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалография (МЭГ) (см. текст в рамке на следующей странице). Благодаря этим технологиям можно заглянуть в мозг живого человека, выполняющего различные задачи. Однако проводить исследования по-прежнему сложно. Результаты напрямую зависят от того, какие выполняются задания и какой применяется метод. Также не в последнюю очередь они зависят от выбранной группы испытуемых (например, совсем разные результаты будут у музыкантов и у тех, кто никогда не обучался музыке).

Отдел мозга, расположенный прямо перед первичной слуховой корой, так называемые извилины Гешля, показывает высокую активность во время большинства исследований, в ходе которых проводился анализ высоты тона. Особенно быстро и последовательно извилины Гешля активируются при изменении тона. Многие исследования зафиксировали активность чуть далее, в височной доле – в отделе мозга под названием «темпоральная плоскость» (planum temporale). При нестандартных изменениях высоты тона отмечается особая активность в темпоральной плоскости. Кроме того, у отдельных испытуемых наблюдается активация теменной доли и приграничных областей зрительной зоны в задней части мозга, в то время как у других активируются передние отделы мозга (префронтальная кора). Следовательно, процесс обработки высоты тона имеет индивидуальные черты, а извилины Гешля и темпоральная плоскость (planum temporale) являются важнейшими отделами, активирующимися у всех одинаково часто.

Начальные фазы анализа высоты тона одинаково затрагивают слуховую кору мозга обоих полушарий, но если тон модулируется или меняется, правое полушарие постепенно начинает доминировать.

Наверное, это не так уж удивительно, ведь правое полушарие в целом имеет лучшее «спектральное разрешение» и у него сильнее развита способность мгновенно анализировать поступающую в мозг информацию. Это относится не только к звуковой стимуляции. Восприятие пространственных отношений, сложных фигур и положения тела в пространстве (ощущение тела) – вот примеры того, за что в основном отвечает правое полушарие. Левое, наоборот, лучше собирает информацию за какой-то период времени, например объединяет цепочку звуков в слово. Итак, у большинства из нас за анализ высоты тона в основном отвечает правое полушарие. На это также указывают исследования пациентов с различными повреждениями мозга – например, после операций, инсультов или травм. Пациенты с повреждениями слухового отдела в правом полушарии не слышат отсутствующий основной тон. Их мозг больше не может «создать» его. Однако есть и исключения. Судя по всему, музыканты, особенно те из них, кто рано начал учиться музыке, а также люди с абсолютным слухом анализируют высоту тона в большей степени левым полушарием мозга. Об этом мы поговорим далее.

Карл Штумпф (1848–1936) – немецкий философ и психолог. Его по праву считают пионером экспериментальной психологии, он исследовал «психологию тона» и происхождение музыки. Его работа заложила основы сразу двух исследовательских областей – экспериментальной психологии и музыкальной этнографии. Об этом он написал две книги: «Психология музыкальных восприятий» (Tonpsychologie) и «Происхождение музыки» (Die Anfänge der Musik)².

Штумпф изучал эволюцию музыки посредством анализа музыки, записанной в различных примитивных племенах. В качестве материала Штумпф использовал более 30 000 восковых валиков с музыкальными записями со всего света, которые он взял из Берлинского этнологического музея и Берлинского фонограмархива. Начал он с культуры Шри-Ланки, затем двинулся на восток, к Тихоокеанскому региону, в Южную Америку, Африку и обошел таким образом всю планету. Штумпф был очень способным музыкантом и имел все предпосылки для занятий музыкальным анализом. Его интересовали и вопросы восприятия музыки. Хотя общепринятые взгляды на музыкальную эволюцию изменились, открытия Карла Штумпфа важны и по сей день, например введенное им понятие «фузия», описывающее явление, возникающее при восприятии тона, его высоты и аккордов. Теория консонанса также по-прежнему основывается на открытиях Штумпфа.

Абсолютный слух и синестезия

Абсолютный слух – это способность идентифицировать и/или воспроизводить указанную высоту тона, или ноту, напрямую, не используя в качестве исходной точки никакие дополнительные средства, например камертон или музыкальный инструмент. Это довольно редкое явление, его можно наблюдать всего у одного человека из 10 000. Абсолютный слух наиболее часто встречается у музыкантов азиатского происхождения. Это качество передается по наследству – вероятно, информация заложена в хромосомах 4 или 8, – но сам ген пока еще не идентифицирован. Но дело не только в генах. Чтобы развить абсолютный слух, ребенок должен начать заниматься музыкой на правильно настроенном инструменте до того, как ему исполнится семь лет. Если говорить о нейроанатомическом строении, у людей с абсолютным слухом сильно выражена асимметрия темпоральной плоскости (planum temporale) – слева эта область развита гораздо лучше. Кроме того, для анализа высоты тона музыканты с абсолютным слухом больше пользуются левым полушарием мозга.

Когда мелодию анализирует человек с абсолютным слухом, отделы его мозга, отвечающие за кратковременную и рабочую память, активизируются в меньшей степени, чем у других музыкантов. Большинству приходится помнить взаимосвязь между высотами предыдущих тонов, чтобы соединить их в мелодию, однако людям с абсолютным слухом не нужно сравнивать каждый последующий тон с предыдущими. Они обрабатывают информацию о нем напрямую, независимо от памяти. При написании музыкальных произведений они, разумеется, получают ряд преимуществ. Поэтому многие видят в абсолютном слухе предпосылку для развития большого музыкального таланта. Однако этому нет абсолютно никаких доказательств. Ни Георг Шуман, ни Петр Чайковский, ни Рихард Вагнер не обладали абсолютным слухом, однако у некоторых известных музыкантов, например у Вольфганга Амадея Моцарта и Камиля Сен-Санса, он был.

Абсолютный слух дает не только преимущества. Иногда он приносит и мучения. Например, европейские симфонические оркестры обычно настраивают инструменты чуть выше, чем американские. Это мешает восприятию человека, привыкшего к другому эталону высоты звука: для него музыкальные инструменты будут звучать по-другому или даже покажутся расстроенными. Пианист с абсолютным слухом сталкивается с похожими трудностями, когда играет на инструменте, который настроен чуть выше или чуть ниже, чем он привык. А если человек с абсолютным слухом услышит мелодию в регистре, отличающемся от привычного, она покажется ему странной. Синестезия – еще одно необычное свойство восприятия. Суть явления в следующем: стимуляция одной сенсорной системы (например, слуха) автоматически ведет к отклику в другой (например, зрении). Люди с синестезией приписывают тонам, аккордам и тональностям особые цвета, и, по их ощущениям, музыкальное произведение, сыгранное в необычной тональности, приобретает другой цвет. Синестезия такого типа была у Николая Римского-Корсакова, Яна Сибелиуса и Александра Скрябина. В 1910 году русский композитор Скрябин написал световую симфонию. В партитуру симфонической поэмы «Прометей» (или «Поэмы огня») он включил световую клавиатуру под названием Tastiera per luce. Со световыми эффектами произведение исполняли в Нью-Йорке в 1915 году и на фестивале в Бергене в 2018-м. Наблюдая за исполнением поэмы, слушатель получает возможность представить себе синестезию Скрябина. Сейчас световая клавиатура и деревянный диск с разноцветными лампочками хранятся в доме-музее Скрябина в Москве.

Синестезия не обошла и других известных музыкантов – Ференца Листа, Дюка Эллингтона и Билли Джоэла, а также русского художника Василия Кандинского. Он писал то, что видел во время прослушивания музыки. Можно сказать, что мы все в определенной степени синестетики, во всяком случае в детском возрасте, потому что мозг интерпретирует наши ощущения на более высоком уровне по сравнению с той частью коры, которая анализирует лишь информацию от отдельных органов чувств (например, зрительная или слуховая кора). Интерпретация ощущений почти всегда связана с тем или иным чувством и памятью (зачастую не имеющей отношения к конкретному органу чувств). Потому граница между эмоциями почти всегда условна.

Эффект «буба – кики» – пример связи между визуальным и аудиальным восприятием. Среди людей с абсолютным слухом много синестетиков, но при синестезии активируются все-таки другие участки головного мозга. С точки зрения нейрофизиологии эти два типа нестандартного восприятия музыки являются разными явлениями.

Музыкантов с абсолютным слухом подстерегает еще одна проблема: с возрастом сбивается внутренняя «настройка». Человек стареет, а одновременно с этим съеживается улитка. Базилярная мембрана становится более жесткой, и резонанс для разных частот чуть сдвигается. Нервным клеткам, которые раньше стимулировал тон с частотой 440 Гц, с возрастом для стимуляции требуется уже чуть более высокая частота. Память мозга на тоны, однако, не меняется, а изменения протекают так медленно, что мозг не осознает, что улитка перенастроилась. Частоту, которая раньше воспринималась, например, как ноту «до», с возрастом мозг начинает воспринимать как до-диез или ре, тем самым приписывая ей иные характеристики. Хотя конкретное музыкальное произведение исполняется в той же тональности, что и раньше, слушателю кажется, что оно звучит чуть выше. Для музыканта это может оказаться весьма мучительной проблемой. В пожилом возрасте на нее жаловались пианисты Святослав Рихтер и Алисия де Ларроча.

Тоны Шепарда

Одна из самых известных звуковых иллюзий, связанных с тоном, – тоны Шепарда, названные так в честь открывшего их психолога Роджера Шепарда. Тон Шепарда – это два чистых тона (то есть без обертонов, см. предыдущую главу), расположенные друг от друга на расстоянии октавы и звучащие одновременно. Если один из них будет постепенно опускаться, второй – подниматься, а одновременно каждый из них, соответственно, будет затихать и вновь увеличивать громкость, образуя петлю, возникнет звуковая иллюзия постоянно повышающегося или понижающегося тона, который раз за разом возвращается в исходную точку. Будет тон восприниматься как поднимающийся или опускающийся, зависит от того, какой из двух исходных будет повышаться, а какой – понижаться.

Какая из этих фигур кики, а какая – буба? 95 % опрошенных назвали бубой левую. Это классический пример синестезии. Округлые формы ассоциируются с «круглыми» звуками [б] и [о], а угловатые фигуры – с «острыми», такими как [к] и [и].

Иллюзия связана с интерпретацией мозгом высоты тона, ведь способность мозга верно определить высоту тона полностью зависит от обертонового ряда. В отсутствие обертонов мозг не может определить позицию чистых тонов в октаве, однако четко понимает, поднимаются они или опускаются. Родственная визуальная иллюзия возникает, когда мы видим, что спираль, изображенная на медленно вращающемся шесте, движется вверх или вниз – такие объекты раньше висели у входа в цирюльни.

Дальним родственником тонов Шепарда является так называемый парадокс тритона, демонстрирующий, насколько тесно в нашем мозге связаны язык и музыка. Тритон – это три полноценных тона, то есть шесть полутонов или пол-октавы.

На хроматическом круге все 12 тонов расположены по возрастающей, если двигаться по часовой стрелке. Пройдя полный круг (например, от ноты до до опять же до), мы окажемся в исходной точке, но уже на октаву выше. Если взять расположенные точно друг напротив друга тональности, разница между их основными тонами составит тритон.

Такой интервал в традиционной западной музыке в принципе считается негармоничным и с давних времен зовется diabolus in musica («дьявол в музыке»). Но в эпоху барокко его начали использовать чаще. Для современной музыки он не является редкостью и встречается, например, в септаккордах. Пример тритона – расстояние между нотами фа и си. На хроматическом круге (см. рисунок) тритоны расположены строго друг напротив друга. Если сыграть тоны Шепарда, расположенные друг от друга на расстоянии тритона, интервал между ними не пойдет ни вверх, ни вниз, поскольку в обоих будут представлены две октавы. Значит, парадокс тритона не объясняет повышение или понижение интервала. Однако большинству людей кажется, что тон все же понижается или повышается. Удивительно, но наше восприятие никак не связано ни с уровнем музыкальной подготовки, ни и с наличием абсолютного слуха. Однако оно имеет тесную связь с устной речью. Например, доказано, что люди родом из Калифорнии интерпретируют пары тонов совсем не так, жители Южной Англии или Вьетнама. То, как для них звучат тоны, зависит от языка (английского или вьетнамского) и акцента (калифорнийского или южноанглийского). Это дает ответ на вопрос о том, как восприятие высоты тона мозгом влияет на восприятие и языковой, и музыкальной мелодии. Кроме того, это показывает, как изучение языка тренирует наш пластичный мозг для понимания музыки – и наоборот. Примеры этого мы еще встретим далее.

От тона – к тембру, мелодии и гармонии

Почему нота до на фортепиано звучит не так, как на скрипке или трубе, хотя они имеют одну и ту же базовую частоту и обертоны? Почему же они такие разные? А как быть с нотой, которую играет целый симфонический оркестр? У оркестра есть общая гармония, однако мы можем расслышать и звучание каждого инструмента по отдельности. Как такое возможно? Этот вопрос мы и рассмотрим далее.

Уникальность тембра

Голос каждого из нас уникален. Как и наши отпечатки пальцев, он узнаваем и неповторим и у взрослых редко радикально меняется до конца жизни. Некоторые американские интернет-банки во время звонков уже могут идентифицировать клиента по голосу, и пароли теперь не нужны – настолько голос уникален как маркер. Даже когда вокруг нас шумно, мы с легкостью узнаем другого человека по голосу. Вероятно, эта способность была важна для выживания уже на ранних этапах эволюции.

Если взять одну и ту же ноту на фортепиано и на гитаре, мы услышим заметную разницу в тембре. Как так получается? Ведь струны обоих инструментов вибрируют с одинаковой частотой. Дело в том, что вибрирует не только струна. Тембр также зависит от вибраций резонаторного ящика, в котором струна дает отзвук. Также тембр определяют форма и материал, из которого изготовлен инструмент, потому что резонаторный ящик не одинаково усиливает все тоны обертонового ряда. Следовательно, инструменты звучат по-разному, поскольку сила принадлежащих одному обертоновому ряду тонов тоже разная. К тому же есть еще целый ряд характеристик звука, благодаря которым мы различаем инструменты.

Одна из важнейших характеристик – начало тона (атака). Тон фортепиано зарождается в тот момент, когда молоточек бьет по струне. Тембр отличает его, например, от тона скрипки. Благодаря информации о тембре – о том, как сила ослабевает со временем (спад), сколько длится звучание (задержка) и как оно завершается (затухание), – мы понимаем, что за инструмент слышим. Эти четыре характеристики (атака, спад, задержка и затухание) можно менять с помощью звуковой обработки или блока определенных эффектов – и тем самым менять тембр тона. Например, если изменить начало фортепианного тона, убрав атаку (и тогда мы не услышим удар по клавишам), будет намного сложнее распознать тон как фортепианный. Кроме того, многие инструменты позволяют сознательно менять манеру игры и добиваться особого звучания в зависимости от требуемого эффекта. Примером может служить использование педали сустейна у фортепиано. Скрипачи же играют разными штрихами.

Точно так же уникальным человеческий голос делают различия в строении черепа, полости рта, придаточных пазух носа и гортани, а также в манере речи. Пропойте гласные [а], [э], [о], [у] в одном тоне, глядя на себя в зеркало, – вы увидите, что малейшее изменение формы рта и глотки придает тону совершенно иной тембр. Однако лишь очень немногие из нас способны изменять голос так, что даже близкие не смогут его узнать. Прежде всего потому, что сознательно мы можем повлиять лишь на некоторые «голосовые настройки». Уникальность голосового тембра главным образом обусловлена уникальностью обертонов в регистре – она появляется благодаря анатомическим особенностям черепа, полости рта, придаточных пазух носа и гортани. Чтобы действительно заговорить другим голосом, нам придется каким-то образом повлиять на анатомию – например, набить рот бумагой или поместить микрофон на горло перед гортанью, а не поставить его возле рта. Если проделать это, можно изменить до неузнаваемости любой голос.

Категоризация

Наша удивительная способность распознавать голоса и музыкальные инструменты связана с фундаментальной способностью человеческого мозга – он умеет очень хорошо и быстро сортировать объекты по категориям. Компьютеру необходимо довольно большое количество данных, чтобы понять разницу между табуреткой и животным или между собакой и коровой и научиться точно различать эти объекты. Дети же учатся понимать эту разницу практически мгновенно. Если в человеческом мозге есть ментальное представление о чем-то, он узнает этот объект с любой стороны – зачастую имея минимум данных. Вероятно, это качество было важным для выживания в процессе эволюции. Тот, кто мог быстро отнести предмет к какой-либо категории, имея неполную информацию, получал преимущество в борьбе за выживание и быстрее замечал опасности (хвост тигра в кустах) и возможности (съедобный фрукт в густой листве). При входе на некоторые сайты нас просят подтвердить, что мы не роботы. Вопросы, на которые мы должны при этом ответить, кажутся нам до смешного простыми, однако робот с ними не справится. Схожий механизм позволяет нам распознавать отдельные музыкальные инструменты в сложной тембральной картине, которую создает симфонический оркестр. Уму непостижимо, как это вообще возможно.

Звуковой хаос

Как мы уже говорили, каждый источник звука – не важно, инструмент или голос – создает непрерывный поток звуковых волн с различными частотами. И одновременно наша слуховая система принимает информацию от огромного количества источников. Только вдумайтесь, сколько звуков мы слышим на улице: шум моторов проезжающих автомобилей, обрывки речи проходящих мимо людей, музыку из открытых дверей, наши собственные шаги, шуршание одежды и шаги других пешеходов, гул летящего в небе самолета, лай собак, крики уличных продавцов, велосипедные звонки, плач младенца в коляске на противоположной стороне улицы. Все эти звуки создают какофонию разных частот – и все они долетают до уха одновременно. То же самое происходит, когда мы слушаем симфонический оркестр. Основные тоны и обертоны десятков музыкальных инструментов выстраиваются в длинную стену, состоящую одновременно из тысяч волн с различными частотами. Мозг должен как-то превратить этот акустический хаос в осмысленные отдельные звуковые потоки, чтобы общая картина обрела смысл. Только так мы сможем отличить плач младенца от грохота автомобиля. И только так в общем потоке звучания мы отличим трубу от скрипки – ну и, раз уж мы заговорили об этом, то и от покашливаний в зрительном зале.

От тонов – к мелодии

Чтобы выполнить чудовищно сложную задачу – отделить друг от друга источники звука в звуковом ландшафте, мозг должен уметь различать звуки, которые никак не связаны друг с другом (идут из разных источников), и группировать те, что имеют связь (идут из одного источника). Чтобы было не так сложно, этот процесс можно разделить на вертикальный анализ, выполняемый в тот же момент, и горизонтальный, выполняемый спустя некоторое время.

Вертикальный анализ еще называют «спектральной организацией» всех одновременно звучащих частот, которые улавливает ухо. Во время этого процесса хаос входящих частот упрощается, так как все связанные друг с другом частоты сливаются в один звук. Об этом мы упоминали в главе «От звука – к тону»: мозг воспринимает все частоты, принадлежащие одному гармоническому спектру, как один тон. Например, тон, который мы слышим как ноту ля, на самом деле содержит множество частот, а именно его обертонов (440, 880, 1760 Гц и так далее). Спектр упрощается на бессознательном уровне, и мы слышим только базовую ноту ля. Звуковая картина, возникающая в этот момент в нашем сознании, оказывается значительно проще. Так готовится основа для горизонтального анализа, или секвенциальной организации звука в мозге.

При горизонтальном анализе отдельные звуки преобразуются в единое целое, обладающее смыслом. Лучшие примеры этого явления мы зовем мелодией. Для нашего восприятия мелодия – последовательный ряд отдельных звуков, бессознательно объединяемых нами в одно целое. Будут ли идущие один за другим звуки восприниматься нами именно таким образом (то есть как мелодия), зависит от целого ряда факторов. Самые важные факторы – это временной интервал (то есть темп), разница в высоте тона и степень гармонии (консонанс). Те тоны, которые не сильно отличаются друг от друга по высоте, при анализе по прошествии некоторого времени легче воспринимаются как целое, чем тоны с большой разницей в высоте. Точно так же тоны с одинаковыми (ритмичными) временными промежутками проще воспринимаются как целое, чем тоны с неодинаковыми (неритмичными) промежутками, а тоны, имеющие больше совпадающих обертонов (консонансные интервалы), легче воспринимаются как связные, чем тоны с меньшим количеством совпадающих обертонов (диссонансные интервалы). Исходя из основных критериев, мы автоматически классифицируем последовательно поступающие тоны или как связные, или как несвязные. На этом нейробиологическом явлении строится наше восприятие мелодии как единого целого. Композиторы могут использовать его, чтобы обмануть нас, и мы услышим мелодию, которой на самом деле нет. В ряде фортепианных произведений венгерского композитора Дьёрдя Лигети, например, левой рукой играется одна мелодия, а одновременно с ней правой рукой – еще одна. Когда руки играют вместе, слышна третья мелодия – которую мы никак не можем услышать, если руки играют по отдельности.

Гармония и гаммы

Человеческая способность относить явления окружающего мира к той или иной категории распространяется на данные, поступающие от всех сенсорных систем, в том числе от слуховой. Как мы говорили в предыдущей главе, наш мозг оснащен особым механизмом (в первичной слуховой коре) для анализа высоты тона. Когда мы слушаем музыку, мы категоризируем различные высоты и скачки тона и разделяем их на структурированные интервалы и гаммы. Часть этого процесса обусловлена культурой, то есть мы его усваиваем. В разных культурах можно найти разные гаммы с неодинаковым числом тонов и скачков тона. Однако общие черты наблюдаются во всех известных ладовых системах (за исключением 12-тоновой системы и некоторых искусственно созданных). Самая важная и актуальная для всех известных ладовых систем черта в том, что тон на октаву выше основного считается таким же (расстояние от одной ноты до до другой, на семь тонов правее на фортепианной клавиатуре и далее к следующей ноте до, еще на одну октаву выше). Этот интервал можно получить, удвоив частоту колебаний (например, от ноты ля первой октавы, 440 колебаний в секунду (герц), до ля второй октавы', 880 герц). Это соответствует следующему физическому явлению: первый обертон обертонового ряда находится на октаву выше основного. Все обертоны уже для нового тона будут, в свою очередь, входить в обертоновый ряд исходного.

Так как на этом природном явлении строятся все известные ладовые системы, оно отражает процесс, во время которого мозг относит к одной категории тоны с разницей в октаву: они обрабатываются как одинаковые тоны, так как представляют собой варианты одной частоты колебаний. Если два человека поют хором и при этом один из них – на октаву ниже, оба почувствуют, что поют в одном тоне. В целом для мозга два тона с разницей в октаву означают один и тот же тон. Поэтому октава – это именно тот интервал, который берется за основу музыки во всех известных культурах. Исключением может стать какая-нибудь не известная нам культура, не раскладывающая тональности на октавы. Что любопытно, музыка представителей такой культуры не будет выходить за пределы одной октавы.

1.Дарвин Ч. Происхождение видов. – М.: Эксмо, 2016.

2.Штумпф К. Происхождение музыки. – Л., 1927.

Bepul matn qismi tugad.