CC BY
184
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
УДК 159.91:78
И. А. Денисова
Психофизиологический взгляд на творчество.
Мозговые корреляты музыкального творчества
В работе представлены результаты исследования мозговых механизмов невербального творчества, выделены основные подходы к объяснению психофизиологических детерминант творчества, обозначены неисследованные области по данной проблематике. Выявлена специфика значения мощностей в различных частотных диапазонах, характерная для процесса сочинения музыки.
The article presents the results of research in brain mechanisms of nonverbal creative activity of composers, defines the main approaches to explanation of psycho physiological determinants of creative activity, and marks out uninvestigated areas in the issue under research. The study defines the specificity of capacity level in various frequency ranges, which is characteristic for the process of music composition.
Ключевые слова: невербальное творчество, сочинение музыки, ЭЭГ, спектральная мощность, частотный диапазон.
Key words: nonverbal creativity, the music composition, EEG, spectral power, frequency band.
История человечества изобилует примерами высокой творческой активности, в том числе и теми, которые могут расцениваться как проявление гениальности. И в то же время творчество в своих высших проявлениях - это уникальная способность индивидов, неразрешенная тайна их мозга. Поднимаемая проблематика с давних пор занимала умы ученых, но исследования в этой области достаточно долго были затруднены по многим причинам: сложность и неоднозначность изучаемого предмета, трудности в организации естественного эксперимента, слабое развитие базы традиционных методов в физиологии мозга человека. Только со второй половины XX в. началось истинное изучение творчества с точки зрения психофизиологической основы данного явления, когда технологический прорыв обеспечил исследователей новыми методами, позволяющими наблюдать за мозговой активностью, анализировать динамику процессов (электроэнцефалографические и ПЭТ исследования). Среди ученых, активно исследующих данную проблематику, можно
99
выделить: H. Petsche [20], I. Carlsson, P.E. Wendt, J. Risberg [21], N. Jausovec, K. Jausovec [22], О.М. Разумникова [11],
Н.П. Бехтерева, С.Г. Данько [2, 3], C. Martindale [17, 18].
Наименее изучены процессуальные особенности электрической активности мозга при сочинении музыки у композиторов.
Для того чтобы разобраться в том, какие механизмы лежат в основе невербального творчества, а именно сочинение музыки, следует подробно изучить существующие представления о мозго-вых механизмах творчества, в том числе и вербального, так как оно значительно лучше изучено на данный момент.
Существуют несколько подходов к объяснению психофизиологических детерминант творчества.
1. Творчество как результат особого функционального состояния нейронов. При этом понимание творчества сводилось к способности «усмотреть» новизну в знакомых объектах и использовать ее. Для выявления новизны необходимо специфическое функциональное состояние мозга [4].
2. Связь творчества с изменением активности в лобных долях. Не так давно стали появляться работы, описывающие изменения регионального мозгового кровотока при выполнении творческих за -дач [2, 13]. Однако существуют данные, которые свидетельствуют как об отрицательной корреляции потребления глюкозы в лобных долях с результатами выполнения задания, так и об обратной тенденции.
3. Творчество как результат особого межполушарного взаимодействия. Существуют достаточно противоречивые взгляды на проблему межполушарного взаимодействия в процессе творчества, т. е. обеспечивается ли творчество работой преимущественно одного (только правого) полушария или процесс творчества обеспечивается в результате взаимодействия обоих полушарий.
Существует также предположение о том, что творчество связано с различной активацией правого и левого полушарий мозга, а также с общим уровнем кортикального возбуждения. Выдвигалось также предположение, что правое полушарие действует на уровне первичного процесса, а левое - вторичного.
Согласно другой гипотезе [5] предполагается, что равномерное распределение активации в двух полушариях может быть характер -но для творческого процесса. При этом можно будет наблюдать следующую картину: в состоянии покоя левое полушарие проявляет большую активность, чем правое. Задача, вызывающая активацию правого полушария и инактивацию левого, может в абсолютных терминах приводить к состоянию баланса, т. е. оба полушария бу-
дут равно активированы. Однако по отношению к состоянию покоя это может быть интерпретировано как большая активация правого полушария, чем левого.
Существуют другие причины полагать, что правое полушарие должно быть связано с творчеством. Подавляющее большинство мозговых структур, вовлеченных в восприятие и порождение музы -кальных образов, локализовано в правом полушарии.
4. Связь показателей творческих способностей с изменениями параметров ЭЭГ. До сих пор остается спорным вопрос о формировании в процессе творчества особых пространственно-временных мозговых систем [19, 21], и если таковые формируются, то какие они, или творчество связано с общим уровнем кортикальной активации - arousal [17, 18].
Было обнаружено, что в состоянии покоя у высокотворческих людей альфа-ритм занимает меньшее время на ЭЭГ (электроэнцефалограмма более десинхронизирована), чем у лиц с низкими или средними творческими способностями. Несложно сделать вывод, что в состоянии относительного покоя мозг творческих людей более активирован. Таким образом, лицам с высокими творческими задатками не только не нужна дополнительная активация мозговых структур при решении творческих задач, но более того - целесообразно некоторое снижение этой активности по сравнению с состоянием спокойного расслабленного бодрствования [16].
Исследования К. Мартиндейл и некоторых других ученых, подтвердивших его данные, нанесли по устоявшимся представлениям серьезный удар. Обнаружилось, что у творческих студентов при решении творческих задач альфа-ритм не только не уменьшается, но даже имеет тенденцию к увеличению, особенно в правом полушарии [18].
Подводя итог сказанному выше, мы можем отметить четыре основных подхода к объяснению мозговых механизмов творчества: некоторые ученые ставят обязательным условием творчества наличие особого функционального состояния, другие - указывают на связь с изменением мозговой активности преимущественно в лобных областях, третьи - усматривают суть в особенностях межполу-шарного взаимодействия, во многих работах описывается связь показателей творческих способностей с изменениями параметров ЭЭГ в различных областях.
Однако анализ имеющихся данных не позволяет дать однозначного ответа на вопрос: «Каковы механизмы творчества? Какова психофизиологическая основа невербального творчества?»
В связи с вышесказанным целью проведенной работы было исследование психофизиологических коррелятов музыкальной творческой деятельности у композиторов. Объектом исследования стали студенты ростовской консерватории имени Рахманинова. В изучении психофизиологических особенностей творческого процесса приняли участие 17 композиторов, активно ведущих творческую деятельность.
Мы предположили, что при рассмотрении характеристик ЭЭГ у музыкантов-композиторов могут быть выявлены области мозговой активности, вовлеченные в процесс сочинения музыки, отличающиеся от тех, которые задействованы в реализации других видов музыкальной деятельности (восприятия, воспроизведения).
В процессе исследования предполагалось решить следующие задачи.
1. Изучение значения мощностей, а также когерентных связей в различных частотных диапазонах в фоне и используемых функциональных пробах: восприятие музыкального отрывка, воспроизведение услышанного музыкального отрывка, сочинение собственной мелодии, релевантной определенному эмоциональному состоянию, вызванному прослушанным отрывком. 2. Проведение сравнительного анализа показателей мощностей в различных диапазонах при сравнении функциональных проб. 3. Выявление специфических зон мозговой активации, присущих исключительно процессу сочинения музыки на основании сравнительного анализа показателей мощностей в различных диапазонах при функциональных проб. 4. Изучение внутри- и межполушарных связей (при анализе результатов использовались только достоверные когерентные связи высокого порядка с показателем выше 0,7) при сочинении музыки и выявление специфики сочинения по этим показателям в отличие от фона. 5. Проведения математической обработки данных с помощью методов математической статистики: Т-критерия Стьюдента и дисперсионного анализа МАШУА.
Запись ЭЭГ проводилась по международному стандарту установки электродов по схеме 10-20 %. Для регистрации электрической активности мозга устанавливался 21 электрод (Ррг, Рг, Ог, Рг, Ог, Рр1, Рр2, Р7, Р3, Р4, Р8, Т3, О3, О4, Т4, Т5, Р3, Р4, Т6, 01, 02), применялась монополярная схема с ипсилатеральными ушными референтами. Также были установлены полиграфические каналы (ЭОГ, ЭМГ, ЭКГ, КГР) с целью подавления артефактов. В начале каждого опыта одну минуту регистрировали эЭг, когда испытуемый пребывал в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами при отсутствии звуковых и зрительных стимулов (проба 1). Эти
данные рассматривались как фоновые. В следующей части опыта испытуемому через наушники подавали классическую музыку фиксированной мощности (60 Дб) и в течение одну минуты регистрировали ЭЭГ (проба 2). В эксперименте в качестве классической музы -ки использовался фрагмент из оперетты Штрауса «Летучая мышь», характеризующийся мажорной эмоциональной окраской. Перед этим испытуемому предлагалась следующая инструкция: «Прослушайте музыку и постарайтесь определить, какие эмоции она у вас вызывает». В следующей пробе (проба 3) испытуемый должен был воспроизвести про себя услышанный музыкальный отрывок. Затем перед испытуемым ставилась следующая задача: «Постарайтесь сочинить собственную мелодию, чтобы она носила такой эмоциональный окрас, как и ранее услышанный вами отрывок; а после исследования будет необходимо воспроизвести придуманную мело -дию письменно или устно» (проба 4). Далее испытуемому предлагался другой музыкальный отрывок из балета «Пер Гюнт» Э. Грига, характеризующийся минорной эмоциональной окраской, с ним было необходимо проделать ту же процедуру.
В результате сравнительного анализа спектральной мощности ЭЭГ между показателями каждой из функциональных проб (проба 2, проба 3, проба 4) с учетом использования мелодии с определенной эмоциональной окраской выявлены области коры, специфичные именно для процесса сочинения музыки в отличие от других видов музыкальной деятельности (табл. 1).
Таблица 1
Значимые результаты сравнительного анализа спектральной мощности ЭЭГ при сочинении музыки в отличие от других видов музыкальной деятельности (с применением Т-критерия Стьюдента)
Сравниваемые пробы и С ^ ио 1- с; ф м І о 00 а п а СІ Значение ^-критерия Стьюдента в точках со значимыми изменениями показателя спектральной мощности при р<0,5
Ц_ (О ц_ 2 о. ц_ ц_ ц_ N ц_ 00 ц_ гч О N О Н (О н О.
Проба4 -Проба2 к 0 с; ф 2 к а 1 р о * го СЧ ГО Ї с; ф с! 2,456 2,805 1,921 - - - - - 2,454 - - 2,032
Проба4 -ПробаЗ 2,404 2,912 1,992 - - - - - 3,045 - - 2,989
Проба4 -Проба2 го і— ф 1- 2,354 2,912 - - - - - - - - - -
Проба4 -ПробаЗ 2,249 2,65 - - - - - - - - - -
Проба4 -Проба2 го 1— е т 2,016 2,40 2,789 - - 2,455 2,898 2,709 - - - -
Проба4 -ПробаЗ 2,107 2,991 2,657 - - 2,31 2,707 2,805 - - - -
Проба4 -Проба2 га * о. 3 ї І її го Ї с ш Ч - - - 1,848 - - - - - -
Проба4 -ПробаЗ - - - 2,224 - - - - - -
Проба4 -Проба2 гч га Ї с ш 4 - - - - - - 1,991 З,091 - - -
Проба4 -ПробаЗ - - - - - - 2,964 2,905 - - -
Проба4 -Проба2 га і— ш Н - 2,006 - - 2,549 2,717 - - - 2,641 -
Проба4 -ПробаЗ - 2,457 - - 2,441 2,542 - - - 1,90 -
Проба4 -Проба2 га ■& .0 с < - - - - - - - - - 2,644 1,909 -
Проба4 -ПробаЗ - - - - - - - - - 2,987 2,616 -
Проба4 -Проба2 а і— ш ш - - - - - - - 2,40 - - - -
Проба4 -ПробаЗ - - - - - - - 2,991 - - - -
Проба4 -Проба2 гч га і— ш ш - - 2,789 - - - - 2,709 - - - -
Проба4 -ПробаЗ - - 2,657 - - - - 2,805 - - - -
Данные анализа когерентных связей показали, что для процесса сочинения музыки характерно возникновение значимых когерентных связей в некоторых областях коры (табл. 2). При этом число значимых когерентных связей в левом полушарии при сочинении мажорной мелодии значительно больше, чем в правом, что отражает паттерн ЭЭГ- активации, характерный для переживания положительных эмоций, которые присутствуют в процессе создания мелодий с мажорной эмоциональной окраской.
Таблица 2
Значимые результаты анализа когерентных связей, характерные для процесса сочинения мажорной и минорной мелодии
Анализируемые пробы Диапазон Значение высоких кортико-кортикальных связей между парами отведений
Рр1-Ррг со и_ 1 7 и_ Т6-С6 Р6-Рг Р7-Т6 Рр2-Р4 Т6-Т5 Ррг- Рр2 Сг-С4 Рр2-Сг Т4-02 0г-02
Сочинение мажорной мелодии Дельта 2 0,77 0,74 0,71
Дельта 1 0,81 0,95 0,82
Тета - 0,74 - 0,9 0,7 - - - - - - -
Альфа - 0,7 - 0,9 0,76 0,7З - - - - -
Сочинение минорной мелодии Дельта 2 0,7 0,7 - - -
Дельта 1 - - - 0,7 - - - 0,86 0,98 - - -
Тета - - - 0,89 - - 0,81 0,9 0,81 - - -
Альфа - - - 0,7 - - 0,72 0,7З 0,7 - - -
Бета 1 - - - 0,9 - - 0,7 0,77 0,72 - - -
Бета 2 - - - - - 0,74 0,7 0,78 0,7
Анализируя результаты исследования, мы исходили из современных представлений о дельта-диапазоне. С точки зрения ряда исследователей (Л. И. Афтанас, Н.В. Рева, А. А. Варламов, С.В. Павлов, В.П. Махиев), дельта-колебания представляют из себя не только коррелят сниженного функционального состояния (сон, патология), но и коррелят сопутствующих компонентов активного состояния [9]. Так, в процессе генерации эмоций наблюдается усиление мощности в дельта-диапазоне. Усиление низкочастотной активности в теменно-височных-затылочных областях коры отражает механизмы восприятия ритма, а также переработку сложных музыкальных характеристик (гармонии, мелодии, ритма) в этих слуховых ассоциативных зонах.
Различные аспекты переработки музыкальной информации связаны с деятельностью многочисленных мозговых структур, одни из которых обеспечивают восприятие музыки (например, височные доли мозга функционально связаны с пониманием мелодии), а другие опосредуют развитие эмоциональных реакций (подкорковые структуры и лобные доли коры) [16].
В нашем исследовании повышение активности и значительной когерентности тета-ритма в теменно-затылочной области мы рассматриваем как отражение процесса активизации доступа и извлечения из памяти эмоциональной информации, процесс поиска новых, оригинальных решений.
Активность альфа-ритма ассоциируется с текущим функциональным состоянием человека, на которое оказывает воздействие характер музыки (её мощность, стиль). В нашем исследовании наблюдались паттерны ЭЭГ-активации в альфа-диапазоне. При сочинении музыки с минорной эмоциональной окраской возрастала мощность во фронтальных (Р4) и заднетемпоральных (Т6) зонах правого полушария.
Известно, что выраженность бета-ритма возрастает при умст-венном напряжении, эмоциональном возбуждении. В нашем исследовании повышение активности в бета1- и бета 2-частотных диапазонах в префронтальной области правого полушария и окципитальной области левого можно рассматривать как отражение активации творческого процесса при создании музыкального рисунка мелодии. Это подтверждается исследованиями, в которых выявлено, что правильную конструкцию языкового и музыкального синтаксиса (набора правил, определяющего надлежащее соединение элементов - нот и слов, соответственно) обеспечивает участок фронтальной коры, а другие участки отвечают за переработку связанных с ним компонен -тов языка и музыки. Н.П. Бехтерева также указывает, что при реше-
нии творческих дивергентных заданий в правой лобной доле (ПБ 10,
11, 44, 45, 46, 47), а также в теменно-затылочных областях слева (ПБ 67, 7, 19) прослеживалось локальное повышение кровотока [2].
В исследовании О.М. Разумниковой значительное увеличение бета 2 ритма как коррелята успешного дивергентного мышления наблюдалось во фронтальных и теменных зонах (Рр1, Т6 и Т6). При этом наблюдается мозаичный характер организации нейронных ансамблей с диффузно-представленной синхронизацией в бета 2-диапазоне, которая представляет собой коррелят «дифференцированного внимания», обеспечивающего широко распределённые по разным участкам коры процессы селекции информации, необходимые для решения проблем открытого типа - в нашем случае создания музыкального произведения [11].
Отмечается, что правое полушарие, участвующее в симультанной обработке информации, обеспечивает восприятие целостной мелодии.
В исследовании эмоционального воздействия на мозг музыкальных аккордов отмечается, что ответная реакция при восприятии минорных аккордов по сравнению с мажорными проявлялась в повышенной активности миндалины, ретроспинальной коры, ствола мозга и мозжечка. На важности ретроспинальной области в процессе обеспечения эмоций указывала и Н.П. Бехтерева [6].
В заключение стоит сказать, что творческая деятельность вследствие достаточно большого числа включенных в нее мысли -тельных операций (внимания, памяти, ассоциативных и логических операций и др.) обеспечивается широкой сетью нейронных компонентов, распределенных в разных областях мозга. Особое значение при этом имеют, по-видимому, фронтальная, темпоральная и окципитальная области коры, которые выполняют интегрирующие функции организации процессов внимания, эмоциональной регуляции и стратегий решения проблемы в целом. Исследование показало, что для профессиональных музыкантов характерна включенность в творческий процесс обоих полушарий. При этом деятельность полушарий является взаимодополнительной. Каждое из полушарий регулирует различные функции, но в целом сочинение музыки обеспечивается интеграцией специализированных когнитивных и эмоциональных процессов, протекающих в обоих полушариях.
Список литературы
1. Афтанас Л.И., Рева Н.В., Варламов А.А. и др. Анализ вызванной синхронизации и десинхронизации ЭЭГ при эмоциональной активации у человека: временные и топографические характеристики // Журн. высш. нервной деятельности. - 2006. - Т.56. - № 4. - С. 485-494.
2. Бехтерева Н.П., Медведев С.В., Данько С.Г. Методология исследования нейрофизиологических механизмов творчества: условия, перспективы и внутренние сложности // Физиология человека. - 2000. - Т. 26. - № 5. - C. 12-18.
3. Бехтерева Н.П. Магия творчества и психофизиология. Факты, соображения, гипотезы // Когнитивные исследования: сб. науч. тр. Вып. 2 / под ред. В.Д. Соловьева, Т.В. Черниговской. - М.: Изд-во Ин-т психологии РАН, 2008. - С. 9-61.
4. Греченко Т.Н. Творчество как результат особого функционального состояния нейронов. - М.: Изд-во Институт психологии РАН, 2001.
5. Дикая Л.А. Современная психофизиология и мозговые механизмы творчества // Рос. психол. журн. - М., 2008. - Т. 5. - № 4. - С. 65-70.
6. Дикая Л.А. Психологические и нейрофизиологические механизмы взаимосвязи внимания с творческим процессом // Изв. высш. учеб. заведений. Северо-Кавказский регион. Общественные науки. - Ростов-н/Д, 2009. - №2 (150). -С. 108-112.
7. Карлсон И. Креативность: личностный, нейробиологический и когнитивный аспекты // Психология. Журн. Высш. шк. экономики. - 2005. - Т. 2. - № 4. -С. 122-161.
8. Николаенко Н.Н. Психология творчества: учеб. пособие / под ред. Л.М. Шипициной. - СПб.: Речь, 2005. - 277 с.
9. Панюшева Т.Д. Музыкальный мозг: обзор отечественных и зарубежных исследований // Асимметрия (резенцируемый науч.-практ. журн.). - Т. 2. № 6. Ноябрь, 2008.
10. Павлыгина Р.А., Давыдов В.И., Сулимов А.В. и др. Анализ когерентности ЭЭГ при прослушивании музыки // Журн. высш. нервной деятельности. -2006. - Т.56. - № 4. - C. 402-409.
11. Разумникова О.М. Мышление и функциональная асимметрия мозга. -Новосибирск: Изд-во СО РАМН, 2004. 272 с.
12. Уэйнбергер Н. Музыка и мозг / В мире науки. - 2005. - № 2. февр.
13. Davidson R. J. Affective style and affective disordes: perspectives from affective neuroscience// Cognit. Emot. 1998. - Vol. 12. - P. 607-660.
14. Korvenoja A., Pallsen K.J., Brattico E. etc. Ann. N. Emotion processing of major, minor, and dissonant chords: a functional magnetic resonance imaging study // Y. Acad. Sci. 2005 Dec.;1060. - P. 450-456.
15. Malvov L. Amusia due to rhythm agnosia in musician with left hemisphere damage: a non-auditory supramodel defect. Cortex 1989; 16: 2: P. 661-668.
16. Midorikawa A., Kawamura M., Kezuka M. Musical alexia from rhythm nota-tation: a discrepancy between pitch and rhythm // Neurocase. 2006. Vol. 9. № 6. -P. 262-268.
17. Martindale C., Armstrong J. The Relationship of creativity to cortical activation and its operant control. J genetic psychology. 1974. 124: Р. 611-620.
18. Martindale C., Hines D. Creativity and cortical activation during creative, intellectual and EEG feedback tasks // Biological Psychology. 1975. 6(2): Р. 71-80.
19. Molle M., Marshall L., Lutzenberger W. etc. Enhanced dynamic complexity in the human EEG during creative thinking. Neurosci Lett. 1996. 208(1): P. 61-64.
20. Petsche H. Approaches to verbal, visual and musical creativity by EEG coherence analysis // Int. J. Psyhophysiol. - 1996. - Vol. 24. - № 1-2. - P. 145-159.
21. Carlsson I., Wendt P.E., Risberg J. On the neurobiology of creativity. Differences in frontal activity between high and low creative subjects // Neuropsychol. -2000. - Vol. 68. - P. 876-875.
22. Jausovec N, Jausovec K. EEG activity during the performance of complex mental problem. Int J Psychophysiology. 2000. 66(1): P. 76-88.
