Музыка полезна для мозга, но не надо ее взрывать
Многие из нас любят слушать и даже создавать музыку. Музыка движет нами, вдохновляет нас и просто делает нас счастливыми. Она может стать важной частью нашей сущности. Занятия музыкой - это еще и хорошая тренировка для мозга, особенно если начать с самого раннего возраста и не останавливаться на достигнутом. Музыкальные занятия улучшают обработку мозгом всех звуков, включая речь, что может помочь со слухом и общением, особенно в шумных местах. Кроме того, занятия музыкой могут улучшить работу других органов чувств, таких как осязание и зрение, которые вместе со слухом создают полную картину мира. Однако важно не слушать музыку так громко, чтобы она повредила ваши уши. Если у вас появится звон в ушах (так называемый тиннитус), даже на короткое время, вы рискуете нанести необратимый ущерб своей способности слышать. Поэтому, если вы любите слушать музыку на плеере, ходить на репетиции, танцы или концерты, важно стараться делать громкость музыки на безопасном уровне. Повреждения, вызванные громкой музыкой (или громким шумом в целом), сначала могут быть совсем незначительными, и их трудно обнаружить даже опытным врачам, но со временем они могут нарастать и заметно снижать вашу способность слышать с возрастом.
Когда вы учитесь играть на каком-либо инструменте - будь то фортепиано, гитара, скрипка, труба или барабан, - вы одновременно задействуете большое количество областей мозга. К ним относятся области, отвечающие за ощущения (слух, осязание и зрение), движения и "когнитивные функции", такие как концентрация, память, рассуждения и принятие решений. С годами тренировок эти области мозга становятся лучше связаны друг с другом, и вы можете учиться и выполнять более длинные и сложные фигуры.
Современные методы нейровизуализации позволяют изучить структуру и функции мозга, даже не поцарапав кожу. Эти неинвазивные сканирования выявляют различия между музыкантами и немузыкантами в различных областях мозга. Эти различия связаны с тем, что музыканты лучше немузыкантов в ряде слуховых, мультисенсорных и когнитивных областей. Ниже я приведу несколько конкретных примеров. Важно отметить, что наибольшие различия были обнаружены у музыкантов, которые дольше всех занимались музыкой и начали играть в дошкольном возрасте или в первых классах начальной школы. Это говорит о том, что источником различий в работе мозга и сенсорных и когнитивных преимуществ, скорее всего, является само музыкальное обучение, а не природный (генетический) дар, которым обладают музыканты и не обладают другие.
Основы мозга
Человеческий мозг - это, пожалуй, самая сложная структура, известная науке. Столетие назад немец Корбиниан Бродманн предпринял первую серьезную попытку каталогизировать эту сложность. Он разделил кору головного мозга, самую большую и уникальную для млекопитающих часть мозга, примерно на 50 областей, основываясь на их анатомическом виде. Сейчас они известны как "области Бродмана" (рис. 1). В современной нейронауке мы понимаем, что некоторые из этих анатомических областей имеют схожие функции, в то время как другие играют несколько ролей. Например, области Бродмана 39, 40 и часть 22 вместе составляют "область Вернике", названную в честь Карла Вернике, другого немца. Область Вернике имеет решающее значение для нашей кажущейся способности без усилий понимать смысл слов (а также других форм общения, таких как язык жестов). Когда ученые впервые изучали мозг, они заметили, что некоторые его части выглядят немного темнее, чем другие, и назвали их "серым веществом" и "белым веществом". Теперь мы знаем, что серое вещество состоит из миллиардов нервных клеток или нейронов. Белое вещество состоит из нервных кабелей или аксонов, которые соединяют различные области мозга.
Чем отличается мозг музыкантов и немузыкантов?
Оказалось, что в мозге музыкантов больше серого вещества в определенных областях и больше белого вещества. К областям с большим количеством серого вещества относятся части слуховой, соматосенсорной (осязание) и моторной (движение) коры, части лобной коры (участвует в когнитивных функциях), мозжечок (участвует в координации сложных заученных движений) и - у вокалистов - область Брока (участвует в производстве речи). Больше белого вещества наблюдается в связях между височной (сенсорной) и лобной (когнитивной) корой, а также в мозолистом теле - толстом аксонном мосту, соединяющем левую и правую половину мозга. Эти структурные изменения могут помочь объяснить увеличение нейронной активности, которое функциональное сканирование выявило у музыкантов (по сравнению с немузыкантами), когда они слушают и различают различные звуковые элементы музыки и речи [ 1, 2 ].
Каковы преимущества этих различий в структуре мозга?
Наличие большего количества нейронов в этих областях мозга и лучших связей между ними позволяет музыкантам более эффективно и точно обрабатывать информацию, поступающую от органов чувств, и передавать двигательные команды мышцам. Музыканты лучше замечают небольшие различия во времени и тональном качестве (частотном спектре) как музыкальных, так и речевых звуков. Они также лучше понимают речь в шумной обстановке, например в комнате, полной разговаривающих и смеющихся людей. Помимо слуха, музыканты обладают лучшей кратковременной памятью (опять же, при групповом сравнении с немузыкантами), более ловкими руками и пальцами, а также лучше справляются с задачами, сочетающими аудио- и визуальную обработку, такими как чтение по губам [1, 2]. Конечно, музыка - это лишь один из многих видов деятельности, которые отлично стимулируют тело и разум. Чтение, письмо, рисование, размышление и решение проблем, исследование, игры и спорт - все это увлекательные занятия с потенциальной пользой.
Преимущества музыкального обучения могут сохраняться на протяжении всей жизни человека. Они даже могут компенсировать некоторые негативные последствия громкого шума (наша следующая тема) и старения для слуха. Пожилые музыканты с некоторой потерей слуха могут понимать речь значительно лучше, чем немузыканты аналогичного возраста и с такой же степенью потери слуха.
Почему ухо так уязвимо к громкой музыке и вообще к громкому шуму?
Музыка приятна и полезна для развития мозга, но громкая музыка может надолго повредить ваши уши, что может свести на нет пользу от музыки, или даже хуже. Чтобы оценить громкость многих повседневных звуков, посмотрите на рисунок 2. Интенсивность звука измеряется в единицах, называемых децибелами (дБ), и более интенсивные звуки воспринимаются как более громкие. Ключ для ответов можно скачать на сайте http://www.turnittotheleft.org/educational/Audio_Quiz_KEY.pdf. Согласно рисунку 2, звуки в диапазоне 90-120 дБ, которые могут быть достигнуты средним музыкальным проигрывателем, рок-концертом или марширующим оркестром, могут навсегда повредить слух примерно за 30 минут. Давайте рассмотрим, почему ухо так уязвимо к громким звукам.
Ухо можно разделить на три отдельные части: наружное, среднее и внутреннее ухо. В следующих нескольких параграфах мы рассмотрим путь звука через эти части уха, обратившись к рисунку 3.
Начинаясь от наружного уха, ушная раковина направляет звук в слуховой проход, заставляя барабанную перепонку вибрировать внутрь и наружу. Барабанная перепонка прикреплена к цепочке из трех крошечных косточек в среднем ухе (их прозвали молотком, наковальней и стремечком), которые передают вибрации барабанной перепонки в заполненную водой улитку (по-латыни - "улитка") внутреннего уха. Если бы среднего уха не существовало, а барабанная перепонка была соединена непосредственно с улиткой, большая часть звуковой энергии отражалась бы от барабанной перепонки в слуховой проход и выходила через ушную раковину, поскольку вода намного плотнее (тяжелее) воздуха. То же самое происходит, когда маленький и легкий шарик отталкивается от большого и тяжелого шарика, а большой шарик лишь немного продвигается вперед. Среднее ухо придает воздушному звуку (т. е. маленькому мрамору) ускорение, чтобы он мог сильнее вибрировать в улитке (большом мраморе). Вибрация этого столба воды (который заполняет scala vestibuli и scala tympani улитки) заставляет базилярную мембрану колебаться вверх и вниз (синяя двусторонняя стрелка на рисунке 3).
Поверх базилярной мембраны располагаются внутренние волосковые клетки, которые воспринимают звук и передают информацию о нем в мозг. Внутренние волосковые клетки расположены в сложной субструктуре улитки, названной кортиевым органом в честь ее первооткрывателя, итальянца Альфонсо Корти. Когда звук заставляет базилярную мембрану колебаться вверх и вниз, крошечные волоски (или реснички) на внутренних волосковых клетках раскачиваются вперед и назад (красная стрелка). Колебания открывают крошечные поры (ионные каналы) в ресничках, позволяя сигнальным молекулам (в основном ионам калия) проникать в волосковые клетки. Количество калия, поступающего в каждую из примерно 3 500 внутренних волосковых клеток (в здоровой улитке) в определенный момент времени, говорит уху о громкости, типе и происхождении звука. Эта информация преобразуется во всплески электрических импульсов (потенциалы действия или шипы) в слуховом нерве, которые направляются в мозг для дальнейшей обработки и распознавания.
Есть еще один важный фрагмент этой сложной слуховой головоломки: три ряда наружных волосковых клеток (рис. 3). Эти клетки реагируют на колыхание ресничек, физически усиливая звук, делая его громче и отчетливее для внутренних волосковых клеток. Наружные волосковые клетки на самом деле являются замаскированными электромоторами - они могут вибрировать быстро и в такт входящему звуку, усиливая его.
Это очень точная система, но, к сожалению, за нее приходится платить. Чтобы лучше улавливать и усиливать входящий звук, реснички наружных волосковых клеток прикреплены к гибкой текториальной мембране (рис. 3), что дает им прочную точку опоры для раскачивания вперед-назад. Однако это также делает их склонными к разрыву, когда звук становится слишком громким, а вибрации - слишком сильными. Когда реснички рвутся, внешняя волосковая клетка часто повреждается до неузнаваемости и теряется навсегда. При потере достаточного количества наружных волосковых клеток (в каждом ухе их около 12 000) тихие звуки становятся неслышными, а умеренные - тихими и менее четкими.
Реснички внутренних волосковых клеток не прикреплены к текториальной мембране и поэтому менее уязвимы к разрывам. Однако синапсы внутренних волосковых клеток, которые являются точками их контакта со слуховыми нервными волокнами, также очень уязвимы к громкому шуму и могут быть разрушены токсичными молекулами, выделяемыми при чрезмерной шумовой стимуляции. Если синапс разрушен, его слуховое нервное волокно может деградировать и быть потеряно. В здоровом ухе насчитывается около 30 000 волокон слухового нерва, поэтому, пока потери не слишком велики, ваша способность слышать может поначалу не пострадать. Однако после многократного воздействия шума вы можете начать замечать, что ваш слух уже не так хорош, как раньше. Сначала это будет заметно только в шумной обстановке, где слышать сложнее, но со временем и в тихой обстановке. Недавние эксперименты на нескольких видах животных (мышах и морских свинках) показали, что однократное 2-часовое воздействие шума в диапазоне 100 дБ (см. рис. 2) может нанести значительный и необратимый ущерб уху [ 3 ], а несколько таких воздействий с интервалом в несколько недель могут вызвать еще более серьезные повреждения [ 4 ].
Как определить, что слишком громко?
Уши некоторых людей переносят громкие звуки лучше, чем у других, и такие рекомендации, как "90-120 дБ в течение не более получаса", весьма приблизительны. Хорошее правило - избегать шумового воздействия, после которого в ушах звенит, даже если это длится относительно недолго. Такой временный звон в ушах обычно возникает при временной потере слуховой чувствительности, из-за чего звук на некоторое время становится немного приглушенным. Проблема в том, что исследования на животных [3, 4] показывают, что звуки, достаточно громкие, чтобы вызвать эти "временные" проблемы, на самом деле наносят постоянный ущерб, который трудно обнаружить вначале из-за относительно большого начального количества слуховых волосковых клеток и нервных волокон. Поэтому будьте осторожны, избегайте очень громкой музыки и шума, а если не можете, носите средства защиты слуха, например обычные поролоновые или специальные "музыкантские" беруши [ 5 ].
Ссылки
[1] ↑ Herholz, S.C., Zatorre, R.J. 2012. Музыкальное обучение как основа пластичности мозга: поведение, функции и структура. Neuron 76:486-502. doi: 10.1016/j.neuron.2012.10.011
[2] ↑ Moreno, S., Bidelman, G.M. 2014. Изучение нейронной пластичности и когнитивных преимуществ через уникальную призму музыкального обучения. Hear. Res. 308:84-97. doi: 10.1016/j.heares.2013.09.012
[3] ↑ Kujawa, S.G., Liberman, M.C. 2009. Добавление оскорбления к травме: дегенерация кохлеарного нерва после "временной" потери слуха, вызванной шумом. J. Neurosci. 29:14077-85. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2845-09.2009
[4] ↑ Wang, Y, Ren, C. 2012. Эффекты повторяющихся "доброкачественных" шумовых воздействий у молодых мышей CBA: проливая свет на возрастную потерю слуха. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 13:505-15. doi: 10.1007/s10162-012-0329-0
[5] ↑ Chesky, K. 2011. Музыкальные школы и консерватории и профилактика потери слуха. Int. J. Audiol. 50:S32-7. doi: 10.3109/14992027.2010.540583
