A zenetanulás idegrendszeri háttere, II/1.*

Minden bizonnyal az egyik legősibb emberi tulajdonság a zenélés. Egy szlovéniai barlangban nemrég egy barlangi medve lábszárcsonton szabályos, de egyenlőtlen távolságban elhelyezkedő fúrt lyukakat fedeztek fel. A lelet kora egy több mint 40 000 év. A kutatók számos kísérlet segítségével igazolták, hogy e megdöbbentően régi eszköz valószínűleg egy ősi furulya (Kunej & Turk, 2000). Ezen az ősi hangszeren a különböző távolságokra elhelyezkedő lyukak a mai napig minden zenei kultúrában univerzálisan fellelhető, nem egyenlő hangközökből álló skála megszólaltatását teszik lehetővé. A lelet kora azért különösen izgalmas, mert ebben az időszakban Európában még nem élt az úgynevezett modern ember – a Homo sapiens –, csak a Neander-völgyi ember. Ez az önálló fejlődési ágat képviselő, ősi emberfaj a Homo sapiens megérkezését követő néhány ezer éven belül kihalt. Ismereteink szerint a Neander-völgyi ember kultúrája sokrétű volt, de gazdagsága nem érte el a Homo sapiensét. A zene azonban, e lelet szerint, már ezen egyszerűbb kultúrának is része volt. 

Mi lehet az emberi zene eredete? Az emlősökön belül szűkebb rokonsági körünk az emberszabású majmok nem különösebben muzikálisak(1). Nem jeleskednek olyan összetett hangsorok kreatív, közösségi használatában, melyek nem közvetlenül fajfenntartási, vagy területvédő funkciókat látnak el. Legmuzikálisabb emberszabású rokonunk a gibbon. Intenzív huhogásokból álló házastársi duettjében bonyolult hangsorok pontos mintázat szerint követik egymást. Más szólam jut a hím és más a nőstény gibbonnak. A messze hangzó gibbon-duett szerepe a kialakult pár területének fenntartása, illetve a monogám családi kötelék erősítése (Geissmann, 2000). A gibbon-ének genetikailag rögzített, azaz tanult elemeket nem tartalmaz, nem úgy mint akár a legegyszerűbb emberi ének. Talán hasonló, közösségi, főemlős-ének lehetett minden emberi zene kezdete. Ám a formálható, tanulható muzikális képesség fajunk kialakulása során alakult ki, merészebb elképelések szerint a beszéddel együtt emberré válásunk aktív formálója volt. 

Mi teszi lehetővé, mi irányítja az ember esetében a zenei kifejezést? 

Mikor és milyen módon tanulható a zene hallgatása, szeretete, művelése? Vizsgálhatóak-e e kérdések a rengeteg ismert empirikus adat mellett a természettudomány módszerével? Úgy tűnhet, a zene lényegéből fakadóan ellenáll a természettudományos megközelítésnek, hiszen ez utóbbi leggyakrabban elemi, 
reprodukálható jelenségek objektív vizsgálatára törekszik. A zene pedig rendkívül komplex és inherensen szubjektív jelenség. Ennek ellenére az elmúlt évtized robbanásszerű fejlődése az idegtudományokban azt eredményezte, hogy fény derült néhány izgalmas jelenségre a zene és az idegrendszer hosszú- és rövidtávú kölcsönhatását illetően. 

I. A zenei tevékenység idegrendszeri háttere

Az első fontos kérdés, hogy mely idegrendszeri területek vesznek részt zenei tevékenységek irányításában. Vannak-e muzsikára szakosodott agyi régiók, vagy a különben is magasabb rendű idegrendszeri tevékenységgel kapcsolatos területek felelősek a zenével kapcsolatos funkciókért?(2)

A zenei tevékenység idegrendszeri hátterének vizsgálatakor érdemes összehasonlítani a nyelvi és a zenei funkciókat, valamint az ezek szabályozásáért és működtetéséért felelős agyi területeket. Mind a nyelv mind a zene kifinomult érzékelést és mozgásszabályozást igényel. Mindkét kommunikációs forma kifejező és befogadó résztvevőket feltételez. Szerveződési elvük is hasonló, hiszen mindkettő egyedi alaphangok megfelelő szabályok szerint történő szinte végtelen számú kombinációjára épít. A zene és nyelv között azonban számos igen fontos különbség van. Más az általuk hordozott információ jellege és más az alap-
elemek szerveződését irányító szabályrendszer. Végül, a nyelv elsajátítása adott emberi életkorban általános tulajdonság, míg a zenei érzékenységben és képességekben igen nagy egyéni különbségek figyelhetők meg. 

A zenei és nyelvi funkciók esetében egyaránt megtalálhatóak érzékeléssel, mozgásszabályzással illetve az érzelmi élettel kapcsolatos komponensek. Mindkét funkció esetében igen jelentős szerepe van a különböző érzékterületek (látás, hallás – az ún. modalitások) közötti információ átalakításának. Vegyük példaként a hangos olvasást, illetve a kottából való játékot. Mindkét esetben egy vizuális jel (a betű, illetve a kotta) tevődik át egy mozgási programmá (a szájüreg, illetve a végtagok izmainak irányítása), mely mindkét esetben folyamatos hallási kontroll alatt áll. Vajon ugyanazon idegrendszeri területek látják el e két funkciót? A modern műszeres vizsgálatok előtt e kérdésre zenészek idegrendszeri sérülését követő funkció-kiesésből lehetett következtetni (Sergent, 1993). Több ilyen esetben a zenei és nyelvi funkciók együtt károsodtak, ami arra utal, hogy hasonló terület irányítja a zenei és nyelvi funkciókat. Máskor azonban volt zeneszerző (J. Langlais) a nyelvi funkciók teljes elvesztése mellett is, aki tovább komponált.   Az ellenkezőjére is volt példa: egy ismeretlen idegrendszeri károsodás nyomán Maurice Ravel élete végére szelektíven elvesztette komponálási képességét, a fejében hallott zenét képtelen volt leírni. Emellett beszéd készsége tökéletes maradt. E két példa tehát azt mutatja, hogy különböző agyi területek lehetnek felelősek a nyelvi és zenei funkciók irányításáért. 

A zenész számára a vizuális inger a kotta. Érdekes módon kotta olvasásakor nem a szövegolvasásért felelős, a fali lebenyben(3) található olvasóközpont mutat fokozott aktivitást. A hangjegy feldolgozást egy olyan agykérgi terület végzi, mely a látási információk térbeli feldolgozásáért felelős, azaz a „hol van az adott tárgy a képmezőnkben?” kérdést segít eldönteni. Ez arra utal, hogy a zenészek a kottát más alapelvek szerint dekódolják, mint az írott szöveget. E dekódolás alapvetően téri jellegű információt használ, tehát a jel nem más, mint a kottafejek egymáshoz viszonyított helyzete.

Beszéd, illetve dallam hallgatáskor a halántéklebenyben található első rendű és magasabb rendű hallókérgi területek aktiválódnak. A két különböző típusú hang azonban jellegzetes féltekei különbséggel kerül feldolgozásra. A pontos időbeli (0.01-0.02 mp), de nem olyan pontos hangmagasságbeli megkülönböztetést igénylő beszédhangok erősebben aktiválják a bal féltekét, míg a precíz hangszínérzékelést, és az ezzel párosuló lassabb időbeli felbontást (0.1mp) igénylő zenei hangok inkább a jobb féltekében kerülnek feldolgozásra. Zenei elvárásainkat sértő akkord hallgatásakor egy a jobboldali homloklebenyben található régió reagál igen gyors (0.2 mp késés) elektromos jellel. Érdekes módon e régiónak a baloldali megfelelője nyelvi szabálytalanság esetén „jelez” (Maess és mtsai., 2001). A zenei és nyelvi szabálytalanság felismerését tehát hasonló agyterület végzi, azonban jelentős féltekei különbséggel. 

Végül pedig egy egyszerű mozgási feladat során (pl. zongorán való skálázáskor), egy a homloklebenyben található magasabb rendű mozgató központ aktiválódik, mely a váll, csukló és ujj izmok koordinálását végzi. Ez a terület szomszédos, de nem ugyanaz, mint az írásközpont, annak ellenére, hogy az írás hasonló mozgásszervezést igényel. 

Összefoglalásként megállapíthatjuk tehát, hogy elemi zenei funkciókért felelős idegrendszeri területek párhuzamba állíthatók, de nem azonosak a nyelvi funkciókat irányító agyrégiókkal. Az eltérés minden bizonnyal a feldolgozandó információ jellegéből fakad.

Mi történik azonban, ha nem az elemi zenei funkciókat (kottaolvasás, zenehallgatás, skálázás) vizsgáljuk, hanem a kottából való játékot, ahol látási, hallási és motoros információk bonyolult kölcsönhatásával kell számolnunk? E kérdés megválaszolására tíz zongoristával végeztek kísérleteket. Bach egy kevéssé ismert korál-előjátékának (BWV 767) blattolása volt a feladat, miközben tomográffal rögzítették az agyi jeleket. A fent említett elemi funkciókért felelős idegrendszeri területeken kívül még három agyterület aktivitását figyelték meg (Sergent és mtsai., 1992). Az egyik terület a fali lebenyben a látási és hallási információk párosítását végzi, vagyis a kotta és a hallott hang szintézisét, szimbolikáját teremti meg. Érdekes, hogy a közvetlen e régió mellett található agyterület az olvasás esetén végez hasonló funkciót azaz az olvasott betű értelmezését. (Ez utóbbi terület sérülése olvasás és írás képtelenséget idéz elő, akkor is, ha a többi halánték és homlok lebenyi beszéd központok épek). A második terület szintén a fali lebenyben található. Feladata a látás révén kialakult térbeli információk alapján történő mozgásszervezés. E működés révén vagyunk képesek irányított mozgásokra, pl. egy leesett ceruza felvevésére. Zongoristáink esetében e régió segítségével alakul át a kotta, mint térbeli információ ujjmozgást irányító jellé. Végül a harmadik terület a homloklebenyben található olyan mozgásközpont mely a szekvenciális izommozgások összerendezését végzi. E terület szerepe nem kérdéses zongorajáték esetén.

A zenélés jellegéből következően tehát a zenei tevékenységet nagyszámú, komplex idegrendszeri funkciókért felelős idegrendszeri terület aktiválódása jellemzi. Ezek közül több a különböző modalitások (látás-hallás; látás-mozgás) közötti álalakításokat végzi. 

A zenével kapcsolatos agyi aktivitás vizsgálatokat zárjuk a zene által kiváltott érzelmi komponensek tanulmányozásával. Van-e valamilyen ismeretünk arról, hogy mely idegrendszeri területek aktiválódnak pozitív zenei élmény esetén? Van-e az általános jelentősége e kicsit különös kérdésnek? Miért fontos e tény ismerete egy zenetanárnak? Tulajdonképpen két lehetőség vetődik fel. Az egyik, hogy a pozitív zenei élmény magasrendű asszociációs agyi területeket aktivál, tehát a pozitív érzelmi komponens nem más, mint egy magas szintű – alapvetően intellektuális jellegű – információ feldolgozás, és eltér a többi biológiai jellegű pozitív élménytől. A másik, hogy a zenei élményért az idegrendszeri öröm-, avagy jutalmazási központok(4) a felelősek, mely arra utalna, hogy a zene mélyen bennünk élő pozitív megerősítő ingerként szolgálhat. 

A kísérleteket zenészekkel végezték (Blood & Zatorre, 2001). Előzetes felmérés alapján kiderítették, hogy kinek mely darab, mely részleténél „futkározik a hátán a hideg” a gyönyörűségtől. Bármennyire furcsa, ez a meglehetősen nem tudományos állapot igen jól jellemezhető bizonyos élettani paraméterekkel. „Hideg futkározás” esetén gyorsul a pulzus, fokozódik a légzés mélysége és fokozódik az izomtónus. A hatás egy adott hallgató esetén megbízhatóan mindig a zene adott részénél jelentkezik, de természetesen ez a részlet mindenkinél más és más. Amitől egyik hallgatónak futkározik a hátán a hideg, az lehet a másiknak teljesen közömbös. E felmérés után következhetett a számítógépes képalkotó eljárással az idegrendszeri aktivitás regisztrálása. Az eredmények a kutatókat is meglepték. A pozitív zenei élmény hatására azok az agyterületek aktiválódtak, melyek a természetes biológiai jutalmazási ingerek (pl. étel, szex) pozitív, megerősítő jellegét is közvetítik a szervezet számára. Ezen agyterületek nélkülözhetetlenek a fajfenntartási cselekvésekhez szükséges motiváció kialakításához. A jutalom központok aktiválódása mellett csökkent működést mutatattak a félelmet, elkerülést szabályozó idegrendszeri területek (amygdala, hippokampusz). 

Miért különlegesek ezek az eredmények? A zene biológiailag nem releváns inger, szoros értelemben nem szükséges túlélésünkhöz, szaporodásunkhoz. Mégis, a zenei élmény azon területeket aktiválta, melyeket a fennmaradásunkhoz szorosan kötődő biológiai élmények is aktiválnak. A zene és az ősi idegrendszeri örömközpontok ilyen jellegű kapcsolata valószínűleg meghatározó lehetett a zene kialakulásában, fennmaradásában illetve a muzsika közösségi tényezővé válásában. 
 

* Folytatása következik a 2003.2. lapszámban. Témák: örökletes tényezők, memóriafolyamatok a zenetanulásban, a zenetanulás hosszútávú hatása az idegrendszerre; irodalomjegyzék.

Lábjegyzetek:
1 Az emlősök között a legzeneibb lény a hosszúszárnyú bálna (Megaptera novaeanglidae). Hímjeinek akár félóráig is tartó „áriái” szabályos, ismétlődő frázisokból és témákból állnak (Payne, 2000). Érdekes módon ez az ének közösségi termék. Az egy területen található bálnák hangról hangra ugyanazt a dalt éneklik. Ám az ének évről évre változik és a változást az egész csoport átveszi. Hogy honnan ered az új dallam, hogy terjed el és mi e bonyolult ének funkciója, az továbbra is rejtély. A bálna ének és az ember ének a sok hasonlóság ellenére természetesen egymástól függetlenül fejlődött ki.

2 Ember esetében ilyen jellegű vizsgálatokat ún. „nem invazív” agyi képalkotó eljárásokkal végeznek. Ezek segítségével a működő idegrendszer élettani jelei rögzíthetők, melyek ezután korreláltathatóak a megfelelő ingerrel, vagy cselekvéssel, esetükben zenehallgatással, vagy zenéléssel. E módszerek közül a különböző komputer tomográfokkal (PET, fMRI) készült felvételek viszonylag pontos térbeli lokalizációt tesznek lehetővé, de időbeli felbontásuk rossz. Az agyi elektromos jeleket rögzítő berendezések (pl. EEG) ezzel szemben milliszekundumnyi pontossággal mérnek, de rosszabb a térbeli felbontásuk.

3 Az  agykérget négy lebenyre osztják. A nyakszirt-lebeny látási információk feldolgozását végzi. A fali lebenyben többek között testérzékelési és térérzékelési funkciók lokalizálódnak, de emellett fontosak különböző érzékterületek szintézisét irányító részek is. A halántéklebeny a beszédértő központ mellett, halló és memória funkciókkal rendelkező területeket tartalmaz. A homloklebeny a mozgás,a tervezés, a döntés székhelye.

4 E központok felelősek a külvilág pozitív élményeinek közvetítéséért. Megerősítik azt a cselekvést, ami az adott pozitív élményt okozta, kialakítják a kellemes inger eléréséhez szükséges motivációt. Ezek az agyterületek a kábítószerek támadási pontjai is. Egy lényeges különbség természetesen van. A természetes pozitív élmények esetén a szervezet saját belső, természetes „kábítószere” okozza a kellemes érzést, mely miután feladatát megtette megfelelő rend szerint elbomlik, aberráns aktivitást, függőséget nem okoz. A kábítószer a szervezet számára idegen anyag, erősebben kötődik az idegsejtekhez és nem tud elbomlani. Hatását itt, most nem kell részletezni.