Что происходит в мозге, когда человек учится играть на музыкальном инструменте? Британские учёные попытались ответить на этот вопрос, изучив активность мозга 22 новичков до и после урока игры на скрипке. Результаты показали изменения мозговых волн, участвующих в управлении движениями и процессе обучения. Это открытие может иметь большое значение для исследований неврологических заболеваний.
Всего одного урока игры на скрипке достаточно, чтобы в работе мозга произошли изменения, которые можно зафиксировать с помощью специального оборудования. К такому выводу пришли исследователи из Ноттингемского университета в Великобритании.
Учёные наблюдали за активностью мозга людей, которые впервые учились играть на скрипке. Для этого они использовали портативный сканер, позволяющий проводить измерения непосредственно во время игры на инструменте.
Исследование, опубликованное в научном журнале Imaging Neuroscience, было посвящено прежде всего бета-волнам мозга. Они связаны с управлением движениями и способностью мозга предсказывать результаты наших действий.
Как проходил эксперимент
В исследовании приняли участие 22 человека, которые ранее никогда не играли на скрипке.
Сначала добровольцам показали видеозапись, на которой опытный скрипач исполнял мелодию «Twinkle Twinkle Little Star».
Затем участники попытались самостоятельно воспроизвести мелодию, пока учёные регистрировали активность их мозга.
После первой серии измерений добровольцы получили урок игры на скрипке у опытного преподавателя.
Затем они повторили упражнение, а исследователи сравнили активность мозга до и после обучения.
Для наблюдений использовалась технология OPM-MEG — система магнитоэнцефалографии на основе оптических магнитометров.
Оборудование представляет собой лёгкий шлем, который надевается на голову и подключается к блоку управления в рюкзаке. В отличие от обычных сканеров, такая система позволяет изучать активность мозга, пока человек совершает естественные движения, пишет Mediafax.
Что изменилось в мозге после урока скрипки
Учёные обнаружили, что после обучения активность бета-волн в двигательных и премоторных областях мозга во время игры стала значительно выше, чем до урока. Кроме того, изменения этих волн во время движений и после их завершения стали более выраженными.
Бета-волны, среди прочего, связаны с поддержанием стабильной работы сенсомоторной системы и прогнозированием собственных движений.
Другими словами, когда человек учится играть на музыкальном инструменте, мозг не просто отдаёт команды рукам и пальцам.
Мозг постоянно пытается предсказать результат
Он заранее предполагает, какой звук должен получиться при каждом движении, а затем сравнивает реальный результат со своими ожиданиями.
«Наш мозг постоянно делает прогнозы о том, что произойдёт в результате наших действий», — объяснил Джозеф Гибсон, исследователь Ноттингемского университета и ведущий автор научной работы.
В качестве примера он привёл игру на скрипке. Если музыкант извлекает именно ту ноту, которую ожидал услышать мозг, результат совпадает с прогнозом. Если же звучит другая нота, мозг получает информацию об ошибке.
Благодаря новой технологии исследователи смогли наблюдать за этими процессами в реальном времени, непосредственно во время игры участников.
Для эксперимента изготовили специальную скрипку
Одной из самых необычных деталей исследования стал сам музыкальный инструмент.
Чтобы металлические детали обычной скрипки не мешали магнитным измерениям, учёным понадобился инструмент, изготовленный полностью из дерева.
Они обратились к Алану Кирби, скрипачу и мастеру по изготовлению музыкальных инструментов из Ноттингема. Он создал скрипку без металлических компонентов, настроенную с учётом особенностей инструментов эпохи барокко.
Таким образом, эксперимент объединил специалистов из совершенно разных областей: физиков, инженеров, нейробиологов и мастера по изготовлению музыкальных инструментов.
Почему открытие важно для изучения неврологических заболеваний
Авторы исследования считают, что полученные результаты помогают лучше понять, как мозг учится выполнять сложные движения и приобретает новые навыки.
Профессор Ноттингемского университета Мэтью Брукс, который более десяти лет руководил разработкой технологии OPM-MEG, обратил внимание на то, что некоторые механизмы работы мозга, изученные в ходе эксперимента, могут нарушаться при таких заболеваниях, как деменция.
Учёные надеются, что новая технология, позволяющая исследовать мозг в условиях, максимально приближённых к повседневной жизни, поможет лучше понять как работу здорового мозга, так и изменения, происходящие при неврологических заболеваниях.
При этом исследование не доказывает, что один урок игры на скрипке способен предотвратить деменцию или вылечить неврологические заболевания.
Оно лишь показывает, что изменения мозговой активности, связанные с освоением нового навыка, можно обнаружить и измерить даже после непродолжительного обучения.