Один урок гри на скрипці змінює активність мозку: вчені зафіксували нейронні сигнали навчання

Навіть одне заняття гри на музичному інструменті може спричинити помітні зміни в активності мозку. Це показало дослідження науковців з Університету Ноттінгема, які за допомогою портативного сканера відстежували роботу мозку людей, що вперше вчилися грати на скрипці. Результати опублікували в журналі Imaging Neuroscience.

В експерименті взяли участь 22 новачки. Спочатку вони намагалися зіграти мелодію «Twinkle Twinkle Little Star», а дослідники реєстрували їхню мозкову активність. Після цього учасники отримали урок від професійного скрипаля Алана Кірбі, а потім повторили спробу під час другого сканування.

Як сканували мозок під час гри

Для дослідження використали технологію OPM-MEG — магнітоенцефалографію з оптичними магнітними сенсорами. Вона дає змогу вимірювати надзвичайно слабкі магнітні поля, які виникають унаслідок електричної активності нейронів. На відміну від традиційних систем, портативний сканер у вигляді легкого шолома з блоком керування в рюкзаку дозволяє людині рухатися під час вимірювань.

Однак звичайна скрипка містить металеві деталі, які могли б завадити роботі сенсорів. Тому команда залучила Кірбі, який виготовив спеціальний інструмент, замінивши всі металеві компоненти дерев’яними. Скрипка зберегла можливість виконувати музику, але не створювала перешкод для сканування.

Мозок прогнозує звук і реагує на помилки

Особливу увагу дослідники приділили бета-коливанням — ритмічним змінам нейронної активності, пов’язаним, зокрема, з контролем рухів і навчанням.

Коли людина грає на скрипці, мозок заздалегідь прогнозує, який звук має виникнути внаслідок певного руху. Якщо звучить очікувана нота, результат відповідає прогнозу. Якщо ж музикант помиляється, мозок отримує сигнал про невідповідність і може скоригувати наступні рухи.

За словами дослідника Джо Гібсона, під час експерименту вченим вдалося реєструвати такі сигнали в реальному часі, безпосередньо під час гри.

Кращі результати супроводжувалися виразнішими змінами мозкової активності

Порівняння записів до і після уроку показало зміни бета-активності мозку. Причому учасники, у яких ці зміни були найбільшими, продемонстрували й найпомітніше покращення гри на скрипці.

Це не доводить, що саме зміни мозкових сигналів спричинили кращі результати. Однак виявлений зв’язок свідчить, що бета-коливання можуть бути важливим показником процесів набуття нових рухових навичок.

Потенційне застосування в дослідженнях деменції

Науковці вважають, що портативна технологія OPM-MEG може допомогти вивчати не лише музичне навчання. Деякі з досліджених моделей мозкової активності можуть змінюватися під впливом неврологічних захворювань, зокрема деменції.

Відстеження таких сигналів під час природних рухів може дати змогу краще зрозуміти, як змінюється робота мозку за нормального функціонування та під час розвитку хвороб. Водночас дослідження поки не є діагностичним тестом на деменцію і не доводить, що уроки музики можуть запобігти цьому захворюванню.

Робота стала результатом багаторічної співпраці фізиків, інженерів, математиків і музикантів. За словами професора Метью Брукса, який очолює розробку OPM-MEG в Університеті Ноттінгема, поєднання цих компетенцій дало змогу досліджувати мозкову активність безпосередньо під час виконання складних рухових завдань.