[
На правах рукописи
МАСЛЕННИКОВА АЛЕКСАНДРА ВАЛЕРЬЕВНА
ВЛИЯНИЕ КОНСОНАНСНЫХ И ДИССОНАНСНЫХ АККОРДОВ НА
БИОПОТЕНЦИАЛЫ МОЗГА
Специальность 03.03.01 – физиология и
19.00.02 - психофизиология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Москва – 2013 Диссертация выполнена в лаборатории психофизиологии (заведующая — доктор медицинских наук, профессор В.Б. Стрелец) Федерального Государственного Бюджетного Учреждения Науки Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (директор — членкорреспондент, профессор П.М. Балабан)
Научный руководитель:
доктор биологических наук, Стрелец Валерия Борисовна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Костандов Эдуард Арутюнович доктор биологических наук, профессор Морозов Владимир Петрович Ведущая организации: ФГБУ Научный Центр Психического Здоровья РАМН
Защита состоится «26» апреля 2013 года в 15 часов 30 минут на заседании Диссертационного совета Д.002.044.01 при Учреждении Российской Академии Наук Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН по адресу: 117485, г. Москва, ул. Бутлерова, д.5а.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИВНД и НФ РАН.
Автореферат разослан «--» ---- 2013 г.
Ученый секретарь доктор биологических наук Диссертационного совета Иерусалимский В.Н.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования В основе гармонического строя музыки лежат соотношения частот музыкальных звуков, или музыкальные интервалы. В музыкальной акустике и теории музыки интервалы делят на консонансы и диссонансы по соотношению частот тонов, входящих в интервал. Отмечается, что консонансы звучат мягко, спокойно, благозвучно, диссонансы – резко, жестко, напряженно (Budge, 1943; Vos and Troost, 1989; Huron, 1991, Готсдинер А.Л., 1993). Согласно теории Гельмгольца (акустическая теория) консонантность и диссонансность интервалов определяются отсутствием или наличием биений между основными и частичными тонами, входящими в интервал. Два и более интервалов составляют аккорд, причем в аккорде могут сочетаться как консонансные, так и диссонансные интервалы.
Предпочтение консонансов выявлено также у младенцев (Trainor et al., 2002;
и животных (В.П.
Hannon and Trainor, 2007, Winkler, Haden, He, 2009) Морозов, 1967, Fishman et al., 2001).
На данный момент существует немало исследований психофизиологии восприятия гармонической структуры аккорда человеком. Исследования когерентности (Passynkova, 2005, 2006) дают основание считать, что более сильная внутриполушарная связь в правом полушарии для консонансов по сравнению с диссонансами в диапазоне тета-ритма связана с оценкой данных аккордов как приятных. Некоторые исследователи приводят данные о том, что обработка гармонической структуры базируется на низких уровнях сенсорного анализа и поэтому может быть причиной того, что консонансы более предпочитаемы (Bindelman, Ananthanarayan, 2009). В тоже время показано, что консонансные аккорды стимулируют более высокую гаммаактивность по сравнению с диссонансными (Park, 2011).
Выявленные межполушарные асимметрии подтверждают гипотезу В.
Хелер и Р. Дэвидсона об участии передних отделов коры в определении знака эмоции, согласно которой положительные переживания связываются с деятельностью передних отделов левого, а отрицательные – передних отделов правого полушария. Согласно информационной теории П.В.
Симонова, повышение активации правой лобной области связано с переживаниями отрицательных эмоций, например при дисбалансе между имеющейся информацией и информацией, необходимой для решения данной задачи. Также как и в работах В. Хелер и Р. Дэвидсона, в исследованиях В.Б.
Стрелец показано, что активация правой лобной области связана с регуляцией отрицательных эмоций. Наблюдаемая активация фронтомедиальных областей соответствует хорошо описанному феномену фронтомедиального тета-ритма, ассоциируемого с активацией передней части поясной извилины и связанному в том числе с интернализацией внимания и субъективной выраженностью переживания гармонии. Эти результаты подтверждаются тем, что на субъективном уровне консонансные аккорды были оценены и как более приятные, и как более гармоничные.
Данные, полученные в ходе нашей работы, согласуются с результатами Н.
Пасынковой с соавт., также показавшими связь тета-ритма с восприятием гармоничности в музыке.
Однако мы впервые применили метод вызванных изменений спектральной мощности для анализа влияния консонансных и диссонансных аккордов на биопотенциалы мозга и получили увеличение мощности в диапазоне тета-ритма на консонансные интервалы по сравнению с диссонансными (увеличение мощности в постстимульном интервале по сравнению с предстимульным) во фронто-медиальных областях коры симметрично для обоих полушарий у музыкантов и фронто-медиальных областях коры левого полушария у немузыкантов. Таким образом, разделение на группы по наличию/отсутствию музыкального опыта выявило большую межполушарную интегрированность, а также большую величину ранних компонентов вызванного потенциала, что по-видимому связано с опытом занятий музыкой.
Поскольку на настоящий момент опубликованы лишь единичные работы, рассматривающие психофизиологические корреляты восприятия гармонии в музыке, следует также отметить важность полученных результатов для понимания особенностей восприятия музыки и формирования связанных с ней эмоциональных ощущений. В настоящей работе впервые рассмотрена динамика восприятия гармонии в музыкальном звуке; временнй отрезок, на котором наблюдавшиеся различия были выражены максимально (100- мс), соответствует относительно ранним, скорее автоматизированным, нежели когнитивным этапам восприятия музыки. Кроме того, получено дополнительное подтверждение важности для эмоционального восприятия не столько альфа-ритма, как тета-ритма, что согласуется с данными ряда других исследований эмоционального восприятия.
Цель исследования состояла в психофизиологическом анализе особенностей центральных механизмов восприятия музыкальной гармонии.
Задачи исследования 1. Выявить субъективные особенности восприятия эмоциональной информации и переживания музыкальной гармонии.
2. Оценить особенности вызванных изменений спектральной мощности ритмов мозга испытуемых при восприятии консонансных и диссонансных аккордов.
3. Исследовать различия вызванных потенциалов на две категории стимулов (консонансы и диссонансы).
4. Провести анализ вызванных изменений спектральной мощности при восприятии аккордов музыкантами и людьми без музыкального образования, а также изучить особенности вызванных потенциалов на консонансные и диссонансные аккорды в зависимости от музыкального образования.
5. Сопоставить показатели межполушарной асимметрии в зависимости от наличия или отсутствия музыкального образования.
Научная новизна • Впервые применена методика вызванных изменений спектральной мощности для анализа влияния консонансных и диссонансных аккордов на биопотенциалы мозга.
• Впервые обнаружено увеличение вызванных изменений спектральной мощности в тета-диапазоне ритмов на консонансные аккорды вне зависимости от обучения.
• Впервые выявлено увеличение вызванных изменений спектральной мощности в зависимости от музыкального навыка.
• Впервые показаны топографические изменения при восприятии аккордов в тета-диапазоне и их зависимость от музыкального навыка.
• Показано впервые отсутствие различий по амплитуде и латентности в ранних компонентах вызванного потенциала на консонансы и диссонансы.
Теоретическая и практическая значимость психофизиологического механизма восприятия музыкальной гармонии.
консонансных и диссонансных музыкальных интервалах, на биопотенциалы мозга человека. Обнаружено, что приятно звучащие консонансные аккорды вызывают увеличение активности в диапазоне тета-ритма по сравнению с диссонансными. Причем у людей без музыкального образования активируются преимущественно фронто-медиальные области со смещением в левое полушарие, что говорит об обработке данных стимулов с вовлечением зон коры, ответственных за положительные эмоции. У музыкантов подобной асимметрии не наблюдается, так как обработка аккордов в силу музыкального опыта у этой группы испытуемых достаточно автоматизированная, свернутая. Однако, необходимо отметить, что наличие музыкального образования на предпочтение консонансов и увеличение тетаактивности на консонансные аккорды не влияет.
Выявленные различия в обработке консонансных и диссонансных аккордов у музыкантов и немузыкантов, дают возможность говорить об общих, универсальных механизмах обработки музыкальных аккордов, и, в то же время, различиях, связанных с обучением.
Поскольку на настоящий момент опубликованы лишь единичные работы, рассматривающие психофизиологические корреляты восприятия гармоничности/дисгармоничности в музыке, следует также отметить важность полученных результатов для понимания особенностей восприятия музыки и формирования связанных с ней эмоциональных ощущений.
Настоящая работа имеет определенную практическую значимость для музыкотерапевтической практики.
Положения, выносимые на защиту 1. Различия в вызванных изменениях мощности ритмов обусловлены разными типами аккордов (консонансными и диссонансными).
2. Вызванные изменения мощности ритмов на разные типы аккордов у профессиональных музыкантов и немузыкантов различны.
3. При восприятии аккордов у немузыкантов наблюдается межполушарная асимметрия, и она отсутствует у музыкантов.
4. Амплитуда компонентов N100 и Р200 вызванного потенциала на консонансные и диссонансные аккорды зависит от опыта занятий музыкой.
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, из них 1 статья в журнале, рекомендуемом ВАК.
Апробация диссертации Результаты работы в качестве доклада были представлены на конференции молодых ученых ИВНД и НФ РАН (Москва, 2011, 2012), международной конференции (Салоники, 2011 и Калининград, 2012), а также апробированы на годовой отчетной конференции ИВНД и НФ РАН ноября 2011 года. Кроме того, используются в материалах лекций по психологии искусства в Московском институте психоанализа, психофизиологии в МГУ ТУ. Полученные данные дали возможность разработать курс музыкотерапии в рамках арт-терапевтической работы с пациентами в практической работе в коммерческих психоневрологических клиниках г. Москвы (клиники «Роса» и «Преображение») и г. Перми (Центр реабилитации инвалидов).
Структура работы Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов, обсуждения результатов, выводов, указателя библиографических источников и приложения.
Работа изложена на 115 машинописных страницах, включая 13 таблиц и 37 рисунков. Список цитируемой литературы состоит из 130 работ.
МЕТОДИКА
Испытуемые: в эксперименте приняли участие 48 человек от 18 до 35 лет (средний возраст 24,5 ± 5.13), 38 женщин и 10 мужчин не имеющие психических отклонений и имеющие неоконченное высшее и высшее образование. Испытуемые составили две группы: не имеющие музыкального образования (23 человека) и имеющие среднее специальное или высшее музыкальное образование (25 человек).Стимулы: В качестве стимулов мы взяли консонансные и диссонансные аккорды, состоявшие из четырех интервалов и построенные на разных тонах 12-ступенного равномерно-темперированного строя, но одинаковые по длительности, тембру и громкости. Стимулы были выровнены по тембру (классическое пианино), и громкости (70 дБ). Всего стимулов было 84: консонансных и 42 диссонансных. Консонансные аккорды строились на основе мажорного (или минорного) трезвучия от семи основных ступеней с дополнительными интервалами для основного тона (на октаву выше и ниже основного тона). Диссонансные аккорды строились на основе диссонансных интервалов. Все стимулы были созданы с помощью программы Cakewalk Music Creator 4.
Условия предъявления стимулов: Во время записи ЭЭГ испытуемым в случайном порядке с равной вероятностью через наушники предъявлялись консонансные аккорды и диссонансные аккорды длительностью 1,5 с.
Испытуемые располагались с открытыми глазами в удобном кресле в затемненной комнате. После прослушивания каждого аккорда через 500 мс испытуемые должны были оценить свои эмоциональные ощущения с использованием девятибалльной шкалы «приятный – неприятный», а также оценить гармоничность аккордов по девятибалльной шкале «гармоничный – дисгармоничный». После оценки стимулов, по истечении случайно определяемого интервала в 1 – 1,5 с, предъявлялся следующий стимул.
Инструкции и фиксационный символ «+» предъявлялись на стимулирующем мониторе размером 19” (Acer 1719), установленном на расстоянии 90 см от испытуемого. Запись ЭЭГ осуществлялась при предъявлении двух блоков по 40 стимулов.
Запись вызванных потенциалов: ЭЭГ регистрировалась с использованием 32-канального усилителя Neuroscan Synamps и 32-канальной шапочки (модифицированная схема постановки электродов 10-20%) с встроенными Ag/AgCl электродами. В качестве референтного отведения использовался объединенный ушной референт, заземляющий электрод располагался в центре лба.
Анализ данных: После удаления окулографических артефактов и исключения эпох с миографическими, двигательными и иными артефактами производилась полосовая фильтрация в следующих частотных диапазонах:
дельта (2-4 Гц), тета1 (4-6 Гц), тета2 (6-8 Гц), альфа1 (8-10 Гц), альфа2 (10- Гц) и гамма (30-45 Гц). Согласно классическому методу вычисления вызванной синхронизации/десинхронизации вызванные изменения спектральной мощности (ВИСМ) в постстимульном интервале (0-1200 мс от начала предъявления стимула) определялись как процент увеличения (вызванная синхронизация) или уменьшения (вызванная десинхронизация) мощности в данном частотном диапазоне по сравнению с предстимульным интервалом (от -500 до 0 мс относительно момента предъявления стимула).
Этот метод (evoked synchronization/desinchronization) предложен Pfurtscheller, Lopes da Silva, 1999. Для статистического анализа экспортировались значения пиков увеличения или уменьшения спектральной мощности во предварительного анализа усредненных кривых вызванных изменений анализировались с использованием t-критерия Стьюдента для зависимых выборок. Для анализа вызванной синхронизации по каждому частотному диапазону использовались следующие схемы дисперсионного анализа с повторными измерениями для каждой из двух групп испытуемых: а) дисперсионный анализ ANOVA для отведений центральной линии:
отведения (Fz, Cz, Pz и Oz) на экспериментальное условие (консонансные, диссонансные аккорды) для выявления общих топографических закономерностей ВИСМ; б) отдельный двухфакторный анализ ANOVA для экспериментальной гипотезы. Кроме того, были проведены межгрупповые сравнения по вышеуказанным схемам. При необходимости для коррекции значений p использовалась поправка Гринхауза-Гейссера. Для уточнения характера эффектов при наличии достоверных взаимодействий проводились one-way ANOVA по отдельным отведениям.
«