На музыке. Наука о человеческой одержимости звуком - Дэниел Левитин

ее тоже колебаться определенным образом в зависимости от того, насколько сильно они по ней ударяют (согласно громкости, или амплитуде звука), и от того, насколько быстро они колеблются (согласно тому, что мы называем высотой звука). Однако в молекулах нет ничего, что подсказывало бы барабанной перепонке, откуда взялся звук и какие из молекул с каким объектом связаны. На молекулах, которые пришли в движение из-за мурлыканья кошки, нет табличек с надписью «кошка», а столкнуться с барабанной перепонкой они могли в то же самое время и в том же самом месте, что и звуки холодильника, вентилятора, музыки Дебюсси и всего остального.

Представьте себе, что вы плотно натягиваете наволочку на ведро и люди кидают в нее шарики для пинг-понга с разного расстояния. Каждый человек может бросать столько шариков и делать это так часто, как ему нравится. Ваша задача состоит в том, чтобы, глядя на одну только наволочку и ее движение, определить, сколько вокруг людей, кто они, движутся они к вам или от вас или вообще стоят на месте. Это аналогия того, какие задачи выполняет слуховая система при идентификации звуков, используя в качестве ориентира лишь колебание барабанной перепонки. Как по движениям этой беспорядочной массы молекул, ударяющихся в мембрану, мозгу удается понять, что нас окружает? И, в частности, как он решает задачу с музыкой?

Это происходит через извлечение признаков, за которым следует процесс их интеграции. Мозг извлекает из музыки основные, низкоуровневые характеристики с помощью специальных сетей нейронов, которые разделяют информацию о звуковом сигнале на высоту, тембр, расположение в пространстве, громкость, реверберацию, длительности нот и время начала их звучания (а также на различные компоненты нот). Эти операции выполняются параллельно сетями, которые вычисляют нужные значения и могут работать более или менее независимо друг от друга, то есть сети, отвечающей за высоту звука, не нужно ждать, пока сработает сеть, ответственная за длительность, чтобы начать собственные вычисления. Такой процесс — когда сети нейронов принимают во внимание только информацию, содержащуюся в стимуле, — называется восходящей обработкой данных. В окружающем мире и в нашем мозге перечисленные выше свойства музыки существуют раздельно. Мы можем изменить одно, не меняя другого, точно так же как можем изменить форму визуальных объектов, не меняя их цвета.

Низкоуровневая восходящая обработка основных элементов происходит в периферических и филогенетически более старых частях нашего мозга; термин «низкоуровневая» относится к восприятию элементарных, или базовых, свойств сенсорного стимула. Высокоуровневая обработка происходит в более продвинутых частях мозга, которые принимают проекции от сенсорных рецепторов и от ряда низкоуровневых процессорных единиц. Происходит объединение низкоуровневых элементов в цельную картину. Высокоуровневая обработка — это как раз та стадия, когда все собирается вместе и наш разум приходит к пониманию формы и содержания. С помощью низкоуровневой обработки мозг получает информацию о том, что на странице, которую вы сейчас читаете, есть пятна типографской краски, и, возможно, даже узнает какие-то базовые формы, например букву «и». Но только на стадии высокоуровневой обработки буквы собираются вместе, чтобы вы прочитали слово «искусство» и создали мысленный образ того, что оно означает.

Одновременно с тем как в улитке, слуховой коре, стволе мозга и мозжечке происходит извлечение признаков звука, центры высокоуровневой обработки в мозге получают постоянный поток данных о проделанной на данный момент работе. Эти данные постоянно перезаписываются по мере поступления более актуальной информации. Когда высшие мыслительные центры — в основном в префронтальной коре — получают обновления, они начинают трудиться изо всех сил, стараясь предсказать, куда музыка пойдет дальше, основываясь на нескольких факторах:

• на том, что уже было в музыкальном произведении, которое мы слышим;

• на том, что, как мы помним, будет дальше, если музыка знакомая;

• на том, что, как мы ожидаем, будет дальше, если нам знаком этот жанр или стиль, на основании прошлого опыта прослушивания подобной музыки;

• на любой дополнительной информации, какую удастся получить, например когда мы читаем краткое изложение музыкального произведения, когда исполнитель совершает внезапное движение или когда стоящий рядом человек толкает нас в бок.

Такие вычисления, производящиеся в лобной доле, называются нисходящей обработкой информации и могут оказывать влияние на модули уровнем ниже, пока те выполняют восходящие вычисления. Ожидания, возникшие в результате нисходящих процессов, могут привести нас к неправильному восприятию вещей, перенастроив некоторые сети в восходящих процессорах. Отчасти они составляют нейрональную основу перцептивного завершения и других иллюзий.

Нисходящие и восходящие процессы постоянно обмениваются информацией. В то же время, когда анализируются отдельные признаки, части мозга более высокого уровня, то есть филогенетически более развитые и получающие информацию от нижних отделов мозга, работают над их интеграцией в целостную картину. Мозг строит представление о реальности, основываясь на этих компонентах, подобно тому как ребенок строит крепость из кубиков «Лего». В процессе мозг делает ряд умозаключений на основе неполной или неоднозначной информации. Иногда они оказываются ошибочными, и зрительные и слуховые иллюзии как раз и являются примерами того, что наша система восприятия сделала неправильный вывод о реальном положении вещей.

В попытке идентифицировать слуховые объекты мозг сталкивается с тремя трудностями. Во-первых, информация, поступающая к сенсорным рецепторам, недифференцированна. Во-вторых, она неоднозначна: разные объекты могут одинаковым или похожим образом приводить в движение барабанную перепонку. В-третьих, информация редко бывает полной. Части звука иногда скрываются за другими звуками или теряются. Мозг должен вычислить, что за звук мы услышали на самом деле. Это происходит очень быстро и обычно подсознательно. Иллюзии, которые мы уже рассмотрели, как и данные перцептивные операции, не поддаются осознанию. Например, я могу вам сказать, что причина, по которой вы видите треугольники в фигуре Канизы там, где их нет, связана с перцептивным завершением. Но, даже понимая задействованные принципы, мы не можем взять и отключить их. Мозг обрабатывает информацию, как и прежде, и вы продолжаете удивляться.

Гельмгольц назвал этот процесс бессознательным умозаключением. Рок назвал его логикой восприятия. Джордж Миллер, Ульрих Найссер, Герберт Саймон и Роджер Шепард описывали восприятие как «конструктивный процесс». Все это — разные формулировки идеи, что видимое и слышимое нами является результатом длинной цепочки происходящих в уме событий, которые все вместе создают впечатление, мысленный образ физического мира. Многие особенности функционирования нашего мозга, включая восприятие цвета и вкуса, обоняние и слух, возникли в результате эволюции под давлением факторов, которых по большей части уже нет. Когнитивный психолог Стивен Пинкер и другие высказывали предположение, что наша система восприятия музыки, по существу, оказалась эволюционной случайностью, а также что при стремлении к выживанию и под давлением полового отбора у нас сформировалась