음악 일시 정지와 신경 과학

음악과 뇌

두 가지 새로운 연구에서 음악 일시 정지된 동안의 뇌 활동 패턴을 엿볼 수 있었습니다. 두 가지 새로운 연구 연구에서 음악 이미지의 기저에 깔린 신경신호를 확인했습니다. 이러한 신경신호는 선율적 기대 및 예측과 관련이 있습니다. 연구원들은 음악에서 침묵의 순간을 조사하여 예측의 전기적 신경신호를 처음으로 분리했습니다. 이미지, 음악 듣기 및 신경 예측 프로세스 사이의 강력한 연결에 대해 제안합니다. 우리의 뇌가 음악을 정상적으로 처리하는 방법을 이해하면 치매와 같은 뇌 처리가 손상된 질환에 대한 테스트를 수립하는데 도움이 될 수 있습니다. 두 개의 새로운 연구에서는, 새로운 결과에 대해 설명합니다. 연구자들은 음악을 듣는다고 상상하고 실제로 같은 음악을 듣는 동안 뇌의 활동을 측정했습니다. 고도로 훈련된 전문 음악가를 연구의 초점으로 선택했습니다.

 

 

음악 일시 정지

연구팀은 음악을 정교하고 정확하게 상상하도록 훈련을 받았기 때문에 음악가에게 집중하기로 결정했습니다. 소리를 듣거나 악기를 만지지 않아도 악보를 읽으면서 마음속으로 음악을 만들 수 있습니다. 또한 음악가는 음악에 대한 훈련을 받지 않은 사람들보다 다음에 어떤 음표가 나올지 더 잘 예측하거나 예측할 수 있습니다. 그러나 그들의 두뇌는 음악에 침묵이 있더라도 음표를 더 잘 예측할 수 있습니다. 우리가 듣기를 기대하는 것과 실제로 듣는 것 사이의 불일치는 음악을 듣는 즐거움의 일부이자 우리의 주의를 유지하는 것입니다.

어떤 솔로 바이올리니스트는 음악 연주에서 휴식과 일시 정지와 같은 침묵의 역할에 대해 다음과 같이 이야기 합니다.

“음악적으로 일시 정지와 휴식은 때때로 음악에서 가장 중요한 부분입니다. 때로는 실제 음악보다 작품의 침묵이 더 강력합니다. 예술적으로 음악가들은 쉼표의 중요성을 대대로 물려주었고 이것이 내가 가르치는 방식입니다.”

과학자들은 기능적 MRI(fMRI)를 사용하여 창의성 및 즉흥 연주 작업을 위한 음악가를 평가해왔습니다. 전문 MRI 기술로 음악을 들으면서 뇌의 혈중산소수치를 측정함으로써 이전 연구자들은 인간의 뇌가 언어 이해 영역 그리고 운동 영역을 포함한 여러 영역에서 활성화를 나타내는 것을 관찰했습니다.

 

휴식 중 EEG : 전기신호

최근 두 연구에서 과학자들은 새로운 접근 방식을 사용했습니다. EEG(Electroencephalogram, 뇌파) 테스트를 사용하여 음악가가 음악을 상상하거나 들을 때 발생하는 급속발사 전기신호를 연구했습니다. 뇌는 EEG 검사로 측정할 수 있는 전기신호를 방출합니다. 특히 EEG 테스트는 10㎳ 마다 뇌 활동의 급격한 변화를 측정할 수 있습니다. 이에 반해 fMRI는 2초에 한 번씩 혈류의 변화를 통해 간접적으로 뇌 활동을 측정합니다. 따라서 EEG 테스트는 음악과 함께 시간에 따라 발생하는 뇌 처리의 급격한 변화를 포착할 수 있습니다.

전기신호는 파동 또는 피크로 알려진 양수 또는 음수일 수 있으므로 추가 차원을 제공합니다. 이 변동은 뇌의 미묘한 활동에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 예를 들어, 첫 번째 연구 에서는 음악을 들으면 큰 양의 전기신호가 발생하는 반면 음악을 상상하면 그다지 강하지 않은 음의 전기신호가 발생한다는 것을 발견했습니다. 그러나 연구원들은 또한 다른 것을 발견했습니다. 뇌는 우리의 기대에 부합하는 소리나 침묵에 따라 전기적 활동을 조절할 수 있습니다.

음악을 듣는 동안 우리가 듣는다고 상상하는 것처럼 뇌도 음악을 예측한다는 사실을 확인했습니다. 이것은 듣기가 청각 처리와 인지 예측이라는 두 가지 과정을 포함한다는 것을 의미합니다.

‘예측처리이론은 오랫동안 연구되어 왔지만 예측 신호는 측정하기 어려운 것으로 판명되었습니다. 한 도전은 그러한 예측 신호의 직접적인 측정을 도출하는 것입니다. 연구원은 종종 스마트 프로토콜을 채택하여 이러한 예측을 간접적으로 측정합니다. 또 다른 도전은 그러한 프로토콜이 일반적으로 실제 경험과는 거리가 먼 특이한 실험을 포함한다는 것입니다.’

 

연구 1

연구자들은 파리 국립음악원의 전문 음악가 21명에게 음악을 상상하면서 악보를 읽도록 했습니다. 연구원들은 참가자들에게 먼저 악보를 연구하고 간단히 연주하도록 요청했습니다. 그런 다음, EEG 테스트를 받는 동안 음악가들은 4개의 바흐 합창곡을 듣고 여러 번 상상했습니다.

연구 저자들은 음악적 이미지의 기저에 깔린 신경신호가 측정 가능하며, 이러한 신호가 선율적 기대 또는 예측, 즉 음악가가 연구 및 악보 판독에서 들을 것으로 기대하는 것과 관련이 있다는 것을 발견했습니다.

 

연구 2

두 번째 실험, 연구자들은 첫 번째 연구에서와 유사한 조건에서 21명의 프로 음악가들을 연구했습니다. 첫 번째 실험은 뇌가 음악을 상상할 때 강한 신경 반응을 가지고 있다는 것과 이러한 예측 과정이 음악을 들을 때도 일어난다는 것을 증명할 수 있었습니다. 두 번째 연구는 이러한 예측 과정이 음악에 내재된 침묵 속에서도 계속된다는 점을 시사합니다.

과학자들은 음악을 듣고 음악적 이미지 작업을 수행하는 동안 음악가를 연구함으로써 상상하는 동안의 신경 활동과 음악의 침묵 사이에 강한 유사성을 발견했습니다. 연구팀은 다음과 같이 설명했습니다.

‘ 음악을 들으면 구조를 알 수 있으며 다음 음표가 무엇인지 알 수 있습니다. 뇌는 동시에 두 가지 일을 합니다. 뇌는 소리에 반응하고, 우리의 뇌는 다음 소리를 예측하려고 합니다. 우리가 침묵을 연구할 때 소리가 없기 때문에 (EEG로) 측정하는 것은 인간 두뇌 내부에서 일어나는 일뿐입니다. 이것은 예측 신호입니다.’

연구팀은 뇌가 실제로 예측 모델을 ‘업데이트’ 하고 후속 메모 및 침묵에 대한 예측을 수행한다고 덧붙였습니다.

‘ 우리의 결과는 새롭고 흥미로운 것을 보여줍니다. 침묵을 만나면 기대에 따라 변하는 예측 응답이 생성됩니다. ‘

연구진은 마지막 침묵에서 음악가가 느끼는 감정을 설명하며 음악적 침묵이 공연 중 왜 그렇게 강한 반응을 일으키는지에 대한 생각을 전했습니다.

‘ 모든 작품에는 하나의 침묵이 존재합니다. 바로 작품의 끝입니다. 공연이 높은 수준이면 지휘자가 손을 들고 15초 후 관객들이 박수를 치기 시작합니다. 그 순간이 마법 같습니다….

그리고 그것은 작곡가가 쓴 것이 아닙니다. 그 멈춤은 말로 표현할 수 없을 정도로 특별합니다. 때로는 강렬하고 때로는 편안하며 때로는 황홀합니다. 어떤 감정이든 될 수 있습니다. 그리고 듣는 사람마다 느끼는 감정은 완전히 다를 수 있습니다. 같은 곡을 들어도 말이죠.’

 

 

연구팀은 다음과 같이 음악 일시 정지와 관련해서 설명을 합니다.

‘ 우리는 그 중요성을 반영하는 신경 신호를 확인했습니다. 즉, 이러한 침묵은 우리의 뇌에서 새로운 정보로 처리되어 음악 인식 과정의 필수적인 부분이 됩니다…이 발견은 음악에 관한 것이며 우리는 그것이 흥미롭습니다.
…
그러나 음악은 또한 두뇌 활동을 분리하는 프레임워크로 간주될 수 있습니다. 즉, 상상과 예측의 작업입니다. 침묵이 음악에 의미하는 바를 설명합니다. 소리가 없어도 뇌가 그것을 인코딩하고 있습니다…

예측 신호가 있고 상상하는 능력은 예측의 일부입니다. 의미는 음악을 넘어선 것입니다. 우리는 이 과학을 언어 및 기타 많은 뇌 활동에 적용할 것으로 기대합니다.’

치매와 예측 신호

치매에 걸린 분들은 음악을 연주하는 강력한 능력을 유지할 수 있지만 음악의 이름을 지정하는 능력은 약해지는 경향이 있습니다. 소리 처리의 변화는 알츠하이머병 및 기타 신경퇴행성 질환의 초기 특징일 수 있습니다. 음악적 침묵에서 예상되는 예측 신호는 손상될 수 있으며 음악과 언어 모두의 손상된 인지 처리에 대한 조기 경고를 제공합니다. 따라서 EEG 검사를 받는 동안 음악을 듣는 것은 새로운 인지평가도구가 될 수 있으며 이 분야에서 향후 연구의 초점이 될 수 있습니다.

 

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