The Sound of Music

Waar vindt de analyse van klanken eigenlijk plaats?

Klanken, dat wil zeggen muzikale geluiden en alle andere geluiden, komen de hersenstam binnen, kruisen naar de andere kant en stijgen dan op om via de lemniscus lateralis, de colliculus inferior en de thalamus in de auditieve schors te eindigen (zie afbeelding 21). Eenmaal in de hersenschors aangekomen, dringen de klanken binnen in het primaire auditieve gebied, en daar vindt de eerste analyse plaats. Klanken kunnen bij woorden horen: u hoort een klank als kuh (de letter k), ah (de letter a), en tuh (de letter t). Deze informatie wordt doorgesluisd naar het secundaire auditieve gebied, waar de drie letters een woord gaan vormen dat (in dit geval) ook een betekenis heeft: het woord ‘kat’. In het tertiaire auditieve gebied brengt u het woord kat op een abstract niveau. U weet namelijk dat uw kat niet de enige ter wereld is, maar dat er heel véél katten zijn, die er allemaal verschillend uitzien. U weet daarnaast dat een leeuw ook een soort kat is, enzovoort.

 

 

Afbeelding 21. Geluiden die wij horen komen in de hersenstam binnen, ‘steken over’ naar de andere kant van het ruggenmerg en stijgen dan op om via de thalamus de auditieve schors te bereiken (Koelsch & Siebel, 2005).

 

Een enkele toon is al voldoende...

De hoogte van de klanken, het timbre, de intensiteit en dergelijke worden ook verwerkt in de primaire en secundaire auditieve gebieden in de hersenschors. Volgens Koelsch en Siebel (2005) kan al een enkele toon betekenis hebben! Zij bedoelen daarmee dat wij van één enkele toon al iets kunnen ‘vinden’. Bijvoorbeeld: de toon klinkt helder of dof. Iets wat mij altijd weer versteld doet staan is dat musici, en anderen die een bepaald genre muziek of een specifiek muziekstuk heel goed kennen soms al aan een paar tonen genoeg hebben om te weten om welke melodie het gaat. Het gaat daarbij feitelijk om het anticiperen op wat er gaat komen. Wat ik echt heel leuk vind is dat dit fenomeen ook bestudeerd is.

Het uitgangspunt van Leaver en collega’s (2009) was als volgt: men krijgt twee melodieën direct na elkaar te horen. Na een aantal keren laten de onderzoekers de deelnemers alleen het laatste fragment van de eerste melodie horen. Wat blijkt? De deelnemers weten precies welke melodie er volgt. Ben ik nog helder? Anders gezegd: de melodieën hebben een bepaalde volgorde, en de deelnemers moeten die opslaan in hun hersenen. Dat is natuurlijk makkelijker bij bekende dan bij onbekende melodieën. De resultaten laten zien dat de superior frontale gyrus (belangrijk bij het opslaan en herhalen van muziek), mogelijk in samenwerking met de premotor cortex (onder andere werkgeheugen voor klanken), actief is bij het anticiperen op bekende melodieën.

 

 

Afbeelding 22. Vanuit de thalamus (zie voorafgaande afbeelding 17) gaan de klanken naar het primaire en vervolgens secundaire auditieve gebied in de hersenschors.

 

De deelnemers moesten uiteraard de volgorde waarin de melodieën gepresenteerd werden leren. Bij dat leerproces blijken verschillende hersengebieden betrokken te zijn, zoals de basale ganglia (belangrijk voor impliciet leren). Deze liggen diep in de hersenen (afbeelding 24).

Leaver en collega’s melden trouwens nog iets anders wat ik erg interessant vind: het leren van de volgorde van tonen activeert precies de hersengebieden die ook betrokken zijn bij het leren van de volgorde van motorisch handelen! Voordat ik dus iets ga horen of iets ga doen (anticiperen op een melodie of op motorisch handelen), worden de bovengenoemde gebieden al actief. Briljant!

 

 

Afbeelding 23. Hersengebieden betrokken bij het anticiperen op bekende melodieën.

 

Maar om zo briljant te zijn, moet er van die klanken natuurlijk eerst een geheel gemaakt worden. Koelsch en Siebel zeggen dat er een zogenaamd ‘auditief Gestalt’ moet ontstaan. (Gestalt is Duits voor één geheel.) Het gaat dus om het vergelijken van klanken (welke lijken op elkaar, welke niet?), het beoordelen of er sprake is van continuïteit in de klanken of niet, en de vraag of melodieën, ritmes en timbres gegroepeerd kunnen worden. Dat soort zaken. Het Gestalt zorgt ervoor dat je een melodie herkent, ongeacht het instrument waarop het gespeeld wordt.74 Zo kom je er ook achter of een melodie in majeur of in mineur staat. Bij het vaststellen of een bepaalde klank wel of niet thuishoort in de melodie (zie verderop bij Mismatch Negativity) speelt de frontale lob een belangrijke rol.75 Ik denk dan ook meteen: stel dat je in deze gebieden schade hebt opgelopen, bijvoorbeeld als gevolg van een herseninfarct, wat voor een negatief effect zal dit dan al hebben op het dagelijks functioneren...

 

 

Afbeelding 24. De basale ganglia, waartoe deze vijf kernen behoren, liggen diep in de hersenen.

 

Klank en geheugen. Baby’s herinneren zich vooral hoge tonen

Aan baby’s van drie maanden oud werden zowel lage als hoge tonen aangeboden.76 Met behulp van EEG (zie eerder) en MEG (Magnetoencephalografie) werden de hersenactiviteiten van deze heel kleine kinderen gemeten. Met behulp van deze technieken kan men de aanwezigheid van een Mismatch Negativity (MMN) vaststellen. Deze treedt op wanneer er zich een plotselinge verandering voordoet in een opeenvolging van stimuli, in dit geval bijvoorbeeld klanken. Als men bijvoorbeeld een serie lage klanken aanbiedt en opeens een hoge, dan zou zo’n MMN kunnen optreden omdat het opeens enorm opvalt dat er zo’n afwijkende toon wordt aangeboden. Zo’n MMN kan natuurlijk ook optreden als men een serie hoge tonen aanbiedt, afgewisseld met plotseling een lagere toon. Wat bleek nu uit de studie? Dat een MMN optrad bij beide toonhoogten, dus bij de lage én hoge tonen. Alleen de MMN was veel duidelijker zichtbaar wanneer de afwijking werd aangeboden tijdens de hoge tonen. De onderzoekers concluderen dan ook dat reeds vanaf het prille begin er een voorkeur bestaat voor hoge tonen.

 

Auditief kortetermijngeheugen

Het opslaan van klank, timbre en amplitude (sterkte van de geluidstrilling) voor een paar seconden, hoe werkt dat nu eigenlijk in de hersenen? Het auditieve kortetermijngeheugen wordt gedefinieerd als het opslaan van akoestische eigenschappen van waargenomen geluiden en de volgorde daarvan.77 Er is wetenschappelijke ondersteuning te vinden voor de gedachte dat de hersenstructuren die betrokken zijn bij het auditieve kortetermijngeheugen verschillen van die welke betrokken zijn bij het visuele kortetermijngeheugen. Lefebvre en collega’s (2013) vonden in hun experimenten dat bij het auditieve kortetermijngeheugen de frontale lob betrokken was. Dat was niet het geval bij het visuele kortetermijngeheugen.

Het neuronale netwerk voor ‘werkgeheugen voor klank’ gaat nog wel wat verder.78 Onderzoekers beschrijven een rol van de inferieure frontale gyrus, de premotorische cortex, de inferieure en superieure pariëtale lob en de kleine hersenen bij het werkgeheugen voor klanken (zie afbeelding).

 

 

Afbeelding 25. Hersengebieden die betrokken zijn bij het werkgeheugen voor klanken.

 

Klank, spraak en taal

Het verwerken van klanken vindt plaats bij zowel spraak, taal als muziek. Vooral klank en ritme vertonen sterke overeenkomsten als het gaat om taal en muziek. Klank en ritme vormen uiteindelijk woorden, of een melodie. Het is daarom heel begrijpelijk dat muziek gebruikt wordt bij de behandeling van dyslexie en afasie. Een klank is opgebouwd uit verschillende toonhoogtes. Een toonhoogte vertoont een sterke relatie met de fundamentele frequentie van geluiden. De frequentie van trillingen van geluidsgolven (bijvoorbeeld 440 Hz) is een fundamenteel element van geluid.79

Al eerder kwam ter sprake dat klanken verwerkt worden in de auditieve cortex (zie afbeelding 22). Interessant is dat melodieën ook al in de primaire auditieve schors verwerkt worden.80 U zult misschien denken: logisch toch? Maar dat is niet zo. Een melodie wordt immers gevormd door ritme, klank en timbre, best wel een complexe combinatie van elementen, en je zou verwachten dat de primaire auditieve schors alleen goed is in het verwerken van klanken. Daarom is het verrassend dat de primaire auditieve gebieden ook al belangrijk zijn voor het verwerken van een melodie. Overigens zijn ook andere gebieden betrokken bij het verwerken van een melodie, zoals de voorzijde van de superior temporal gyrus,81 ongeacht de leeftijd82 (zie afbeelding 31). Ofschoon de linkerhersenhelft staat afgebeeld, zijn er ook studies die aangeven dat een melodie vooral verwerkt wordt in de rechter temporale schors.83

Vanuit de auditieve cortex wordt de informatie doorgestuurd naar andere gebieden, onder andere naar de frontale lob, via lange baansystemen. Drie van de baansystemen die bij het doorsturen van de auditieve informatie (klanken) naar de frontale lob sterk betrokken zijn, worden de ‘dorsal stream’, de ‘ventral stream’ en de ‘fasciculus arcuatus’ genoemd (zie afbeelding 26).

Onderzoeker Yuskaitis en zijn collega’s geven in hun studie aan hoe belangrijk vroege muzikale ontwikkeling is, gezien de positieve effecten ervan op het volume van de auditieve cortex (gyrus van Heschl). De ventral stream is al vroeg in de ontwikkeling klaar in aanleg, de fasciculus arcuatus pas gedurende de adolescentie. De fasciculus arcuatus in de linkerhersenhelft verbindt de twee ‘klassieke taalgebieden’ met elkaar, namelijk Wernicke (temporale lob) en Broca (frontale lob). Zie hiervoor de afbeelding: de middelste lijn verbindt Broca (B) en Wernicke (W).

Opgemerkt moet worden dat het gebied van Broca en het gebied van Wernicke niet meer als nauw omschreven gebieden gezien kunnen worden. Taal komt tot stand door een aantal neuronale netwerken die nauw met elkaar samenwerken.84 De samenwerking tussen de verschillende netwerken betekent tevens dat het gebied van Broca niet alleen verantwoordelijk is voor spraakproductie, zoals vroeger gedacht werd, maar dat het ook een belangrijke rol speelt bij het begrip van taal. In een overzichtsartikel geeft Hagoort (2014) bovendien aan dat het gebied van Wernicke niet alleen betrokken is bij taalbegrip, zoals voorheen werd aangenomen, maar dat het ook een rol speelt bij taalproductie.

Yuskaitis en collega’s stellen dat de fasciculus arcuatus, juist wanneer deze nog volop in ontwikkeling is, gevoelig is voor stoornissen tijdens de ontwikkeling. Hierdoor kunnen kinderen minder goed klanken van elkaar onderscheiden, zich uitend in bijvoorbeeld dyslexie of congenitale amusia (doofheid voor tonen). Toondoofheid komt vooral voort uit stoornissen in de rechterhersenhelft. Zo is bij het onderscheid tussen de verschillende tonen juist de rechter fasciculus arcuatus betrokken.85

 

 

Afbeelding 26. De dorsal stream (bovenste lijn), de ventral stream (onderste lijn), en de fasciculus arcuatus (middelste lijn).

 

Klank en prosodie

Uit de prosodie (emotionele melodie) kun je opmaken of iemand verdrietig of vrolijk is, serieus of misschien wel een beetje ontremd. Uit de studie van Belyk en Brown (2015) komt naar voren dat hersengebieden die betrokken zijn bij het waarnemen van klanken ook een grote rol spelen bij het waarnemen van emoties. Zij stellen dat hun bevindingen wijzen op één vocaal netwerk dat betrokken is bij de productie en verwerking van klanken én emoties.

 

Prosodie bij hersenziekten

De rechterhersenhelft speelt een cruciale rol bij de productie en herkenning van de prosodie van de stem. Ondersteuning van deze gedachte komt uit studies waarbij onderzoekers gevonden hebben dat een vermindering van prosodie kenmerkend is voor patiënten die een herseninfarct of een hersenbloeding in de rechterhersenhelft hebben gehad.86

Een andere bekende hersenziekte waarbij een vermindering van de prosodie optreedt is de ziekte van Parkinson.87 Mogelijk is een van de oorzaken hiervan dat bij die ziekte een minder sterke verbinding ontstaat tussen het limbische systeem, belangrijk voor onze emoties, en het sensorimotorische systeem, dat een rol speelt bij het spreken. Mensen in een gevorderd stadium van Parkinson kunnen dan ook minder goed de prosodie in de stem van een ander herkennen.88 Ditzelfde geldt voor mensen die lijden aan multiple sclerosis89 of, in het geval van ‘psychiatrische ziektebeelden’, aan een depressie90 of schizofrenie.91 Het blijkt dat deze patiënten langzamer spreken, met meer pauzes. Ook mensen met nonfluent primary progressive aphasia, een van de varianten van dementie, hebben moeite om de prosodie in iemands stem te herkennen.92 Een verminderde prosodie werd tevens gevonden tijdens een epileptische aanval.93

 

Monotonie en temperatuur

Ik herinner me een groot internationaal congres voor klinisch neuropsychologen in Newcastle upon Tyne, in het noorden van Engeland, waar een Franse wetenschapper de resultaten van zijn onderzoek presenteerde, in het Engels. Het betrof een vooraanstaande geleerde en de zaal zat vol, waardoor het nogal warm was.

Hij begon aan zijn presentatie. Maar in plaats van uit het hoofd te spreken, bijvoorbeeld een beetje heen weer lopend over het podium, las hij stilstaand alles op van papier. Oké, dat kan natuurlijk, maar denkt u nu even aan de films over de Franse inspecteur Clouseau, die in Engeland in een hotel vraagt: ‘Iz diz maai reum?’ Niet dat míjn Engels zo goed is, het is eerder Dunglish, maar dat van de wetenschapper in kwestie was echt ‘Clouseau-achtig’ en bovendien, en nu komt het, uitgesproken op de meest monotone toon die ooit is uitgevonden. De hele zaal kreeg het er gewoonweg benauwd van. En wat nog erger was: hij ook. Hij droeg een (te) strak overhemd, zo te zien een te kleine boordmaat, mét een stropdas... en het leek wel alsof die stropdas steeds strakker ging zitten. Zijn gezicht werd steeds roder en dikker. Hij stikte bijna! Omdat wij nu eenmaal allemaal spiegelneuronen hebben, ja ook neuropsychologen hebben die, kregen ook zijn toehoorders het steeds benauwder. Om mij heen maakte iedereen zijn boordknoopje los. Ik ook. De stropdas moest ook losser, want de temperatuur in de zaal liep steeds meer op. Eindelijk was hij klaar. Hij stond nog rechtop, maar daar is dan ook alles mee gezegd. De zaal stroomde vervolgens meteen leeg, iedereen móést naar buiten, en dat terwijl een volgende spreker alweer klaarstond voor haar presentatie...

 

Absoluut gehoor

De wereldberoemde pianist Glenn Gould had een absoluut gehoor, wat in verband zou kunnen staan met zijn vermoedelijke (u ziet, ik druk me voorzichtig uit) autisme. (Meer hierover in hoofdstuk 13.)

Wat ís een absoluut gehoor eigenlijk? Het wordt uitgelegd als ‘de mogelijkheid om een toon te identificeren zonder dat men houvast heeft aan een tweede toon, een zogeheten ‘referentietoon’.94 Slechts heel weinig mensen hebben een absoluut gehoor, waarschijnlijk minder dan een procent van de wereldbevolking.95 Iemand die een absoluut gehoor heeft, hoort dus onmiddellijk een ‘foute’ toon, zonder houvast te hoeven hebben aan een andere toon of aan een relatie tussen de tonen.96 Hier wordt bijvoorbeeld mee bedoeld dat iemand met een absoluut gehoor geen moeite heeft de goede toonhoogte te treffen bij het uitvoeren van atonale muziek. Hij kan direct op de goede toonhoogte zingen omdat deze voor hem een absoluut gegeven is. Iemand zónder absoluut gehoor zal veel meer moeite hebben met het intoneren, het zuiver zingen van atonale muziek. In tonale muziek kan deze persoon de verschillende tonen afleiden van bepaalde referentietonen. Een referentietoon is bijvoorbeeld de grondtoon, de toon waar een tonaal stuk (doorgaans) mee eindigt. Alle tonen in tonale muziek hebben een bepaalde hiërarchische verhouding ten opzichte van elkaar. Het is met andere woorden een functioneel systeem. In atonale muziek ontbreekt deze hiërarchische verhouding tussen de tonen. Elke toon is dan dus even ‘belangrijk’.97

 

Hoe ontstaat een absoluut gehoor? En waarom bij de een wel en bij de ander niet?

De Early Development Theory houdt in dat het absoluut gehoor vroeg in het leven aangeleerd kan worden, gedurende de eerste zes levensjaren, en dat zou kunnen bij kinderen die op die leeftijd beginnen met het bespelen van een instrument. De eerste zes jaar is volgens onderzoekers Takeuchi en Hulse dus een zogenaamde ‘kritische periode’ in dit verband. Maar, zeggen zij, absoluut gehoor ontwikkelt zich alléén als het kind de namen van de tonen leert in relatie tot de afzonderlijke absolute tonen, en níét als tonen geleerd worden in relatie tot andere tonen. De vraag rijst, bij mij tenminste, of volwassenen ook een absoluut gehoor kunnen krijgen. Of je dat dus op latere leeftijd nog kunt ontwikkelen. Studies bieden geen overtuigend bewijs; niemand haalde het niveau van de mensen die echt absoluut gehoor bezaten.98

Uit een recent overzichtsartikel komt naar voren dat er verschillen zijn in de mate waarin mensen een absoluut gehoor hebben.99 Er is sprake van een spreiding, lopend van mensen die zonder meer de juiste toon kunnen produceren, zonder de ondersteunende aanwezigheid van muziek, tot mensen die alleen een toon herkennen als die gespeeld wordt op een voor hen bekend instrument. Onderzoeker Moulton stelt dat een absoluut gehoor niet alleen een kwestie is van vroeg aanleren, maar dat het ook erfelijk bepaald is. Hij stelt bovendien heel leuke vragen, zoals: ‘Zorgt een absoluut gehoor ervoor dat je een betere musicus wordt?’ Zoals meestal zijn er meerdere meningen. Eén daarvan is dat de meeste musici direct het muzikale interval tussen twee tonen evalueren, dit wordt de relative pitch genoemd. Hoe sterker die is, hoe mooier de uitvoering van het muziekstuk. Nu zijn er deskundigen die stellen dat mensen met een absoluut gehoor meer moeite zouden kunnen hebben met die relative pitch omdat zij gewend zijn iedere toon afzonderlijk te beoordelen. Dat zou ten koste gaan van een écht mooie uitvoering! Maar, zo stelt Moulton (2014), dit hoeft bij iemand met een absoluut gehoor helemaal niet ten koste te gaan van de kwaliteit van de uitvoering, als hij/zij muziek hoort of leest; de uitvoering kan even mooi worden als die van iemand zónder een absoluut gehoor.

Een recente studie laat zien dat bij musici met een absoluut gehoor de connectiviteit (de kracht van de verbinding tussen gebieden) tussen de auditieve cortex (schors) en de dorsolaterale prefrontale cortex, DLPFC) in de linkerhersenhelft veel groter is dan bij musici zonder absoluut gehoor (zie afbeelding 27).

Een verklaring voor deze samenwerking is dat de auditieve schors een belangrijke rol speelt bij het waarnemen van de klank en het categoriseren ervan en dat daarbij de DLPFC belangrijk is voor de integratie van alle informatie die noodzakelijk is om je te kunnen herinneren dat je deze toon al vele malen vaker gehoord hebt.100

 

 

Afbeelding 27. Connectiviteit tussen de auditieve cortex en de dorsolaterale prefrontale cortex (DLPFC) in de linkerhersenhelft.

 

Klank en autobiografisch geheugen

MEAM staat voor Music Evoked Autobiographical Memory: herinneringen aan een bepaalde periode in het leven, een persoon of plaats, of een bepaalde gebeurtenis, die worden opgeroepen door muziek.101 Autobiografisch geheugen en het verlies daarvan zijn actuele onderwerpen: het raakt je diep in je hart als je ziet dat iemand met de ziekte van Alzheimer of een ander subtype dementie weer tot leven komt als hij naar muziek luistert uit zijn jeugd. Kijkt u bijvoorbeeld nog eens naar de documentaire Alive Inside,102 waarin Henry, een oude Afro-Amerikaanse man in een gevorderd stadium van dementie, niet alleen weer ‘tot leven komt’ door naar muziek uit zijn jeugd te luisteren, maar ook weer begint te vertellen over die periode! Met andere woorden: zijn autobiografisch geheugen herstelt zich. Dat is toch heel bijzonder? Mede door de uitleg van de wereldberoemde professor Oliver Sacks, inmiddels helaas overleden, is het heel erg de moeite waard om dat nog eens terug te kijken. Dan zie je pas wat muziek kan doen, ook bij mensen die lijden aan een hersenziekte als dementie.

Het interessante van de studie van Baird en Samson (2014) is dat juist de klank zo’n belangrijke rol speelt bij het activeren van het autobiografisch geheugen. Zij onderzochten vijf mensen die een ernstig hersenletsel hadden opgelopen: bij drie patiënten was deze schade ontstaan door een trauma, en twee patiënten hadden hersenletsel door zuurstoftekort. Alle vijf konden ze door het letsel sterk verminderd nieuwe informatie onthouden (dat heet anterograde amnesie). De resultaten laten zien dat er van deze vijf patiënten slechts één was die géén MEAM liet zien. Hij bleek door het letsel minder goed in staat om klanken van elkaar te onderscheiden, terwijl hij nog wel goed verschillende ritmes uit elkaar hield. Deze patiënt bleek bekende liedjes te kunnen meezingen, maar hij kon geen wijs houden. De CT-scan vertoonde méér verlies van grijze en witte stof (respectievelijk hersengebieden en hun verbindingen) in de linkerhersenhelft dan in de rechter. De conclusie van de auteurs is dan ook dat klank veel belangrijker is voor MEAM dan ritme.

 

 

Notenkraker

 

• Tijdens het verloop van de ziekte van Alzheimer degenereert het merendeel van de gebieden en hun verbindingen in de hersenschors (cortex) en onder de hersenschors (subcortex).

 

• De degeneratie van de gebieden en verbindingen bestaat uit atrofie (verschrompeling), verlaagde stofwisseling en de vorming van neuritische amyloide plaques (neerslag van eiwitten) en neurofibrillary tangles (kluwen van zenuwbanen).

 

• Hersengebieden die vanaf het begin getroffen zijn door de ziekte van Alzheimer liggen aan de binnenzijde van de slaapkwab (mediale temporale lob). Tot deze gebieden behoren onder andere de hippocampus, amygdala, entorhinal cortex, parahippocampale gyrus, gyrus dentatus, subiculum. Al deze gebieden spelen een belangrijke rol voor het geheugen.

 

• Des te opmerkelijker is het dat zelfs in een vergevorderd stadium van de ziekte van Alzheimer juist andere gebieden dan de oorspronkelijke hierboven genoemde gebieden een rol spelen bij het geheugen voor muziek uit de jeugdjaren.

 

• Jacobsen en medewerkers (2015) vonden namelijk dat het pre-supplementaire motorische gebied en de anterior cingulate cortex relatief gespaard blijven tijdens het verloop van de ziekte van Alzheimer en dat juist deze gebieden een cruciale rol spelen bij het geheugen voor muziek uit de jeugdjaren (zie afbeelding 28).

 

 

Tonale en atonale muziek

 

Atonale muziek

Over klanken gesproken: een van de verschillen tussen tonale en atonale muziek is dat er bij tonale muziek sprake is van een heldere en voorspelbare harmonische structuur (rondom één grondtoon). Dat komt door de hiërarchische verhouding tussen de tonen, akkoorden, toonsoorten. Bij atonale muziek is de grondtoon afwezig. Er zijn geen hiërarchische relaties meer tussen de tonen. Tonale muziekstukken worden meer als ‘congruent’ ervaren, dat wil zeggen veel minder ‘onverwacht’ of verrassend. Omdat men bij atonale stukken minder goed de structuur kan identificeren, wordt atonale muziek vaak minder gewaardeerd, vooral door ongeoefende luisteraars.103

 

 

Afbeelding 28. Twee gebieden die betrokken zijn bij het geheugen voor muziek uit de jeugd en die relatief gespaard zijn gebleven tijdens het verloop van de ziekte van Alzheimer (Jacobsen et al., 2015).

 

Maar atonale muziek (begin twintigste eeuw, bijvoorbeeld van Arnold Schönberg) wordt in toenemende mate gewaardeerd en is belangrijk voor de moderne muziek. Geoefende luisteraars kunnen soms juist heel bijzondere structuren uit atonale muziek halen, structuren die door de componist niet eens zo bedoeld zijn! Interessant is dat ‘je verwachtingen geweld aandoen’, kenmerkend voor atonale muziek, ook invloed kan hebben op je gevoelens, en dus op psychofysiologische processen. Maar laten we wel zijn: als je alleen hoort wat je verwacht, wordt het wel saai! Proverbio en medewerkers onderzochten bij niet-geoefende luisteraars welke emoties er werden opgewekt door atonale muziek: vreugde, pathos of agitatie. Superinteressante bevindingen! De atonale muziek deed namelijk, in vergelijking met tonale muziek, de hartfrequentie afnemen (bradycardie) en de bloeddruk (diastole en systole, respectievelijk onder- en bovendruk) stijgen! En nu komt het: bradycardie en hoge bloeddruk worden ook gevonden bij angst, spanning en gebrek aan ontspanning.104 Die bradycardie wordt in het Engels dan ook wel fear-induced bradycardia genoemd.

Atonale muziek zorgt er dus feitelijk voor dat je in ‘negatieve’ zin opgewonden raakt. Het is dan ook volstrekt logisch dat juist atonale muziek te horen is bij horrorfilms en thrillers. Tenslotte vermelden deze auteurs dat atonale muziek, vanwege zijn angst verhogende effect, mogelijk de amygdala activeert, een gebied dat bij angst en bij stress een grote rol speelt.

 

 

Afbeelding 29. Verhoogde activiteit in de amygdala veroorzaakt toename van angst. De nucleus caudatus vertoont een verhoogde activiteit als de muzikale verwachtingen geweld wordt aangedaan.

 

Dat ‘je verwachtingen geweld aandoen’, zoals bijvoorbeeld gebeurt bij de ‘atonale cadans’ (zie afbeelding 30), activeert ook gebieden die betrokken zijn bij harmonie, zoals die voorkomt bij westerse tonale muziek.105 Eigenlijk betreft het een netwerk waarin de caudate nucleus in verbinding staat met de inferior frontal gyrus (IFG; onderkant van de frontale lob) en de superior temporal gyrus (STG; bovenkant van de slaapkwab).

 

 

Afbeelding 30. De atonale cadans zorgt voor het grootste ‘geweld’ dat de verwachting aangedaan wordt. Het netwerk bestaat uit: nucleus caudatus, inferior frontal gyrus en superior temporal gyrus (Seger et al., 2013).

 

Laat ik het nog eens anders zeggen. Je luistert naar muziek. Je hebt verwachtingen over wat er gaat komen, omdat het harmonieuze muziek is. En als dan ook daadwerkelijk komt wat je verwacht, dan voelt dat als een beloning. Het is gewoon een geweldige ervaring: je hoort wat je verwachtte te horen! Nou, die nucleus caudatus speelt dus een essentiële rol bij dat gevoel van beloning. Gebieden zoals de inferior frontal gyrus (IFG) (taalgebieden) en de superior temporal gyrus (STG) (auditieve schors) zijn belangrijk bij harmonie omdat ze complexe akoestische informatie kunnen verwerken, zoals tonen die elkaar opvolgen en tonen die tegelijkertijd klinken.106 De STG heeft daarnaast nog een belangrijke verbinding met de mediale prefrontale cortex (emotie van muziek, ‘beloning’ van de muziek als je die mooi vindt), de binnenzijde van de frontale lob dus.107

 

 

Afbeelding 31. De inferior frontal gyrus (IFG) en de superior temporal gyrus (STG) ‘spelen samen’ bij harmonie (Seger et al., 2013).

 

Het zijn dus ook gebieden (IFG) buiten de auditieve schors (STG) om die een rol spelen bij harmonie. In dit verband beschrijven Bidelman en Krishnan (2011) ook een belangrijke rol van de hersenstam. Die reageert namelijk niet alleen sterk op hele plezierige (consonante) muziek maar ook op tonale composities, die gewoon frequent voorkomen. De auteurs benadrukken dat de hersenstam niet zozeer de waarneming van de klank produceert maar mogelijk bijdraagt aan de neuronale verwerking van het muzikale signaal dat binnenkomt. Dat vindt dus plaats op een niveau (de hersenstam) waarop nog geen sprake is van ‘het bewust aandacht hebben voor iets’, het is dus een niveau daarvóór, een sensorisch niveau.

 

 

Notenkraker

Heart rate variability en heavy metal

 

• Eerder kwam al even het effect van atonale muziek op de hartfrequentie en de bloeddruk ter sprake (Proverbio et al., 2015). In dit verband noem ik nog de Heart Rate Variability (HRV).

 

• Met HRV wordt bedoeld: de variabiliteit in de tijdsintervallen tussen de hartslagen. Misschien is het volgende wat contra-intuïtief, maar in het algemeen geldt: hoe hoger die HRV, hoe fitter je bent.

 

• Uit een recente studie blijkt dat, in vergelijking met Pachelbel’s ‘Canon in D’, heavy metal (in dit geval Gamma Rays ‘Heavy Metal Universe’) een daling van de HRV veroorzaakte (da Silva et al., 2014a). Bekend is dat heavy metal stressverhogend kan werken, wat samengaat met een toename in de activiteit van de sympaticus (die samen met de parasympaticus het autonoom zenuwstelsel vormt).

 

• Heavy metal zou uitputting, rusteloosheid, slaapstoornissen, en vermoeidheid kunnen veroorzaken (da Silva et al., 2014b).

 

• Een maat die aan de HRV gerelateerd is, is de respiratory sinus arrhythmia (RSA) (van Puyvelde et al., 2014). Het is aanwezig gedurende de ademhalingscyclus en zegt iets over de invloed van de nervus vagus (parasympaticus) op het hart. Alleen als de moeder het kind tegen zich aan hield, zorgde tonale muziek voor een synchronisatie van het RSA tussen moeder en kind. De RSA van moeder en kind stemden zich daarbij op elkaar af! Dat gebeurde niet bij atonale muziek (van Puyvelde et al., 2014).

 

 

Atonale muziek en het werkgeheugen

In een bepaalde studie108 kregen niet-musici en musici die waren begonnen met het bespelen van een instrument rond hun zesde levensjaar, en die meerdere uren per dag oefenden, het conservatorium bezochten en een gemiddelde leeftijd hadden van drieëntwintig, een half jaar tonale en atonale muziekfragmenten aangeboden.

Bij het verwerken van de atonale muziek, in vergelijking met de tonale muziek, vertoonden de musici een verhoogde activiteit in het pars orbitalis van de inferior frontale gyrus in de rechterhersenhelft (zie afbeelding 31).

 

 

Afbeelding 32. De inferior precentrale sulcus, de superior frontale gyrus, de premotor cortex en de intrapariëtale sulcus tonen een verhoogde activiteit bij het opslaan en herhalen van tonale muziekfragmenten (Schulze et al., 2011). Het pars orbitalis van de inferior frontale gyrus vertoont een verhoogde activiteit bij het verwerken van atonale muziek (Schulze et al., 2011).

 

Dit verschil in verwerken tussen tonale en atonale muziek werd níét bij niet-musici gevonden! Musici blijken dus in staat te zijn extra hersengebieden activeren die meehelpen bij het opslaan van niet-gestructureerde muzikale fragmenten (atonale muziek). Bij het opslaan en herhalen van de tonale muziekfragmenten lieten musici, in vergelijking met de atonale fragmenten, een verhoogde activiteit zien in de rechter superior frontal gyrus, rechter inferior precentral sulcus, rechter premotor cortex en de linker intraparietal sulcus (zie afbeelding 32). Dat zijn ook de gebieden die een rol spelen bij het visuele en verbale werkgeheugen.109

 

Werkgeheugen en (a)tonale muziek op de achtergrond

Ik vraag tijdens colleges wel eens wie van mijn studenten graag studeert met muziek op de achtergrond. Ongeveer de helft steekt dan de hand op. Maar hoe werkt dat dan? Helpt achtergrondmuziek bij het studeren? Voor een aantal dus wel, omdat muziek ‘op de achtergrond’, daarmee bedoel ik dat je er niet door wordt afgeleid, het ‘arousal’ kan verhogen. Een verhoogd arousal betekent dat de hersenschors een hogere activiteit laat zien, en een verhoogde activiteit van de hersenschors kan reuzegoed helpen bij het studeren.

De vraag is dan: maakt het uit welke achtergrondmuziek je opzet? Ja, natuurlijk, het mag namelijk niet afleiden. Zou het voor je leerprestatie, waarvoor je je werkgeheugen nodig hebt, uitmaken of je tonale of atonale achtergrondmuziek opzet? Dat was precies de onderzoeksvraag van Yang en medewerkers (2015). Musici, met meer dan vijf jaar muzikale training, en niet-musici kregen bij hun studie een visuele-werkgeheugentaak aangeboden. Zoiets ziet er bijvoorbeeld als volgt uit: op een scherm worden een aantal voorwerpen getoond, ieder voorwerp op een bepaalde plaats op het scherm. De proefpersoon moet die locaties proberen te onthouden. De voorwerpen verdwijnen even. Nu verschijnt één voorwerp opnieuw. De proefpersoon moet, met een druk op de knop (rechtermuisknop is ja, linkermuisknop is nee), zo snel mogelijk aangeven of dit de juiste of de onjuiste locatie is. En nu komt het: tijdens het uitvoeren van de taak wordt op de achtergrond tonale of atonale muziek gespeeld. Welk type achtergrondmuziek verhoogt nu de prestatie? Welke muziek leidt juist eerder af?

 

 

Afbeelding 33. Tonale (a) en atonale (b) achtergrondmuziek tijdens het uitvoeren van de visuele werkgeheugen taak (Yang et al., 2015).

 

Bij het onderzoek onderscheidde men twee zogenaamde ‘uitkomstmaten’: 1. de snelheid waarmee op de knop gedrukt wordt (goede of foute locatie) en 2. het aantal juiste antwoorden.

En dan nu de resultaten. In vergelijking met de niet-musici was de reactiesnelheid van de musici sneller, ongeacht het type achtergrondmuziek. Dat ligt misschien voor de hand want zij zijn getraind om naar allerlei verschillende typen muziek te luisteren. Een veel opvallender bevinding was dat musici een langere reactietijd lieten zien bij de tonale dan bij de atonale achtergrondmuziek. De verklaring hiervoor is dat musici cognitief meer betrokken zijn bij tonale muziek: zij hebben meer verwachting van wat er gaat komen en dat ‘meer verwachting hebben’ vraagt aandacht. Hierdoor zal de reactietijd langer worden (toenemen). Tenslotte bleek het visuele werkgeheugen van de musici beter dan dat van de niet-musici. Ze onthielden meer.

 

Onaangenaam aangedaan door geluid

Misophonia is een aandoening waarbij mensen een verminderde tolerantie voor geluid hebben, met of zonder tinnitus.110 Dat laatste is de benaming voor oorsuizen, u weet wel, die ongelooflijk hinderlijke en levenskwaliteit verpestende hoge fluit- of pieptonen in één oor of in beide oren.111 Mensen met misophonia raken op een uiterst onaangename manier opgewonden van ‘gewoon’ geluid, en kunnen van bepaalde geluiden zelfs angstig worden. Vaak zijn het geluiden die we al van jongs af aan kennen, zoals een kauwgombel die knapt, kauwgeluiden, ademhalen, klikken met je ballpoint, smakken, fluiten, trommelen met je vingers en tikken met je voet op de vloer.112 Die geluiden hoeven overigens niet alleen door mensen gemaakt te worden, het kan ook het geluid van een trein of een vliegtuig zijn.

Al deze reacties op geluid kunnen leiden tot kwetsbaarheid (een verminderd functioneren) op het gebied van werk, familie en sociaal leven. Als onderliggende oorzaak vermoedt men een sterker (te sterk) functioneel contact tussen het auditieve systeem, het limbische systeem en het autonoom zenuwstelsel. Zoals u misschien wel weet verwerkt het limbische systeem onze emoties. Doordat er weinig kennis is over het ontstaan van misophonia zijn de behandelmogelijkheden helaas beperkt. Volgens Cavanna en Seri is het luisteren naar muziek een van de behandelmogelijkheden, omdat muziek kan afleiden van de geluiden die de misophonia veroorzaken.

 

 

Afbeelding 34. Gebieden die met elkaar een neuraal netwerk vormen en die met elkaar communiceren tijdens onder andere het luisteren naar muziek. Het rode gebied speelt een rol bij de perceptie, het waarnemen van de muziek, de groene gebieden bij emotie en beloning die men tijdens het luisteren ervaart, en de blauwe gebieden zorgen voor de samenwerking tussen de gebieden (Clark et al., 2014). STG: superior temporal gyrus; Ins: insula; BG: basale ganglia; Hi: hippocampus; AM: amygdala; aTL: anterior temporal lobe; NA: nucleus accumbens; AC: anterior cingulate cortex; vmPF: ventromediale prefrontale cortex; OFC: orbitofrontale cortex.

 

Niet iedereen houdt van muziek

Jawel ze bestaan, mensen die niet van muziek houden.113 Er zijn mensen die cognitief en fysiologisch onverschillig blijven als ze naar muziek luisteren. Terwijl zij wél met heel veel plezier reageren op andere zaken waar je blij van kunt worden. Met andere woorden: het ontbreken van een ‘geluksgevoel’ geldt voor die mensen alléén voor muziek. Hun autonoom zenuwstelsel reageert dus blijkbaar veel minder sterk op muziek. Om een verklaring te vinden voor het uitblijven van een beloning, te weten het gelukzalige gevoel dat optreedt als je naar muziek luistert, zou je bij hen naar de neurale systemen kunnen kijken die specifiek iets met muziek te maken hebben.114 Deze muziek-specifieke neurale beloningssystemen zijn belangrijk om evaluatieve en perceptuele aspecten, en dus ook beloningsaspecten, met elkaar te verbinden. Die neurale systemen zijn bij mensen die niet gelukkig worden van muziek mogelijk iets anders aangelegd. Onderzoek laat zien dat bij sommigen het ‘beloningssysteem’ wél actief wordt bij eten, seks, sport en sociale contacten, maar niet bij muziek.115

In 2016 maakte een zeer vooraanstaande groep onderzoekers, waaronder Mas-Herrero, een nieuwe stap. Daarbij stond de vraag centraal of er inderdaad een verschil te vinden zou zijn tussen de neurale netwerken van mensen die wél en mensen die niet van muziek houden.116

Wat bleek? De resultaten laten zien dat de activiteit in de nucleus accumbens (NA) veel lager is tijdens het luisteren naar muziek bij mensen die niet van muziek houden. De nucleus accumbens is hét gebied dat actief wordt als we dingen fijn vinden, naar dingen verlangen. En... de verbinding tussen de rechter auditieve schors (STG: superior temporal gyrus) en de nucleus accumbens was veel minder sterk (zie afbeelding 34). Muziek wordt normaal gesproken waargenomen in de auditieve schors. Met andere woorden: de verbinding tussen dat deel van de hersenen waar muziek wordt waargenomen (STG) en het gebied waar het ‘intensief verlangen naar’ plaatsvindt (nucleus accumbens), is veel minder sterk bij mensen die niet van muziek houden.

74. Schindler et al., 2013

75. Koelsch & Siebel, 2005

76. Marie & Trainor, 2014

77. Lefebvre et al., 2013

78. Koelsch & Siebel, 2005

79. Yuskaitis et al., 2015

80. Schindler et al., 2013

81. Schmithorst & Holland, 2004

82. Overy et al., 2005

83. Zatorre et al., 1994

84. Hagoort, 2014; Vassal et al., 2014

85. Loui et al., 2009

86. Guranski & Podemski, 2015

87. Arnold et al., 2014

88. Albuquerque et al., 2015

89. Beatty et al., 2003

90. Péron et al., 2011

91. Martinez-Sánchez et al., 2015

92. Shany-Ur & Rankin, 2011

93. Peters et al., 2011

94. Takeuchi & Hulse, 1993

95. Elmer et al., 2015

96. Takeuchi & Hulse, 1993

97. Met dank aan Jule Zuiderbaan.

98. Takeuchi & Hulse, 1993

99. Moulton, 2014

100. Elmer et al., 2015

101. Baird & Samson, 2014

102. https://www.youtube.com/watch?v=8HLEr-zP3fc

103. Proverbio et al., 2015

104. Proverbio et al., 2015

105. Seger et al., 2013

106. Seger et al., 2013

107. Janata, 2005

108. Schulze et al., 2011

109. Schulze et al., 2011

110. Cavanna & Seri, 2015

111. https://nl.wikipedia.org/wiki/Tinnitus

112. Cavanna & Seri, 2015

113. Mas-Herrero et al., 2014; Clark et al., 2014

114. Mas-Herrero et al., 2014

115. Zatorre, 2015

116. Martinez-Molina et al., 2016