Kognitiv musikvidenskab - Cognitive musicology

Kognitiv musikvidenskab er en gren af kognitiv videnskab, der beskæftiger sig med beregningsmæssigt modellerende musikalsk viden med det formål at forstå både musik og kognition.

Kognitiv musikvidenskab kan adskilles fra andre grene af musikpsykologi via sin metodiske vægtning ved hjælp af computermodellering til at studere musikrelateret vidensrepræsentation med rødder i kunstig intelligens og kognitiv videnskab . Brugen af ​​computermodeller giver et krævende, interaktivt medium til formulering og test af teorier.

Dette tværfaglige felt undersøger emner som paralleller mellem sprog og musik i hjernen. Biologisk inspirerede beregningsmodeller indgår ofte i forskning, såsom neurale netværk og evolutionære programmer. Dette felt søger at modellere, hvordan musikalsk viden repræsenteres, lagres, opfattes, udføres og genereres. Ved at bruge et velstruktureret computermiljø kan disse kognitive fænomeners systematiske strukturer undersøges.

Selv mens du nyder den enkleste melodi, er der flere hjerneprocesser, der synkroniserer for at forstå, hvad der foregår. Efter at stimulansen kommer ind og gennemgår ørets processer, kommer den ind i den auditive cortex, en del af tindingelappen, som begynder at behandle lyden ved at vurdere dens tonehøjde og volumen. Herfra adskiller hjernens funktion sig mellem analysen af ​​forskellige aspekter af musik. For eksempel behandles og reguleres rytmen af ​​venstre frontal cortex, venstre parietal cortex og højre lillehjerne som standard. Tonalitet, opbygningen af ​​musikalsk struktur omkring en central akkord, vurderes af præfrontal cortex og lillehjerne (Abram, 2015). Musik har adgang til mange forskellige hjernefunktioner, der spiller en integreret rolle i andre højere hjernefunktioner som motorisk kontrol, hukommelse, sprog, læsning og følelser. Forskning har vist, at musik kan bruges som en alternativ metode til at få adgang til disse funktioner, der muligvis ikke er tilgængelige via ikke-musikalsk stimulus på grund af en lidelse. Musikologi undersøger brugen af ​​musik, og hvordan det også kan tilbyde alternative transmissionsveje til informationsbehandling i hjernen for sygdomme som Parkinsons og ordblindhed .

Bemærkelsesværdige forskere

Polymateren Christopher Longuet-Higgins , der opfandt udtrykket "kognitiv videnskab", er en af ​​pionererne inden for kognitiv musikvidenskab. Blandt andet er han kendt for den beregningsmæssige implementering af en tidlig nøglefindingsalgoritme. Nøglefund er et væsentligt element i tonemusik, og nøglefindingsproblemet har tiltrukket betydelig opmærksomhed i musikpsykologien i løbet af de sidste årtier. Carol Krumhansl og Mark Schmuckler foreslog en empirisk funderet nøglefindingsalgoritme, der bærer deres navne. Deres tilgang er baseret på nøgleprofiler, der omhyggeligt blev bestemt af det, der er blevet kendt som sondetonsteknikken. Denne algoritme har med succes været i stand til at modellere opfattelsen af ​​musikalsk nøgle i korte uddrag af musik samt spore lytternes skiftende følelse af nøglebevægelse gennem et helt stykke musik. David Temperley, hvis tidlige arbejde inden for kognitiv musikvidenskab anvendte dynamisk programmering til aspekter af musikkognition, har foreslået en række forbedringer til Krumhansl-Schmuckler Key-Finding Algorithm.

Otto Laske var en forkæmper for kognitiv musikvidenskab. En samling papirer, som han co-redigerede, tjente til at øge synligheden af ​​kognitiv musikvidenskab og styrke dets tilknytning til AI og musik. Forordet til denne bog genoptrykker et fritgående interview med Marvin Minsky , en af ​​grundlæggerne af AI, hvor han diskuterer nogle af sine tidlige skrifter om musik og sind. AI -forsker vendte kognitiv videnskabsmand Douglas Hofstadter har også bidraget med en række ideer vedrørende musik fra et AI -perspektiv. Musikeren Steve Larson, der arbejdede en tid i Hofstadters laboratorium, formulerede en teori om "musikalske kræfter" afledt af analogi med fysiske kræfter. Hofstadter vejede også ind på David Cope's eksperimenter inden for musikalsk intelligens, der har form af et computerprogram kaldet EMI, der producerer musik i form af f.eks. Bach eller Chopin eller Cope.

Cope's programmer er skrevet på Lisp , hvilket viser sig at være et populært sprog til forskning inden for kognitiv musikvidenskab. Desain og Honing har udnyttet Lisp i deres bestræbelser på at udnytte potentialet i microworld -metodologi inden for kognitiv musikvidenskabelig forskning. Heinrich Taube arbejder også i Lisp og har udforsket computersammensætning fra en lang række forskellige perspektiver. Der er naturligvis forskere, der valgte at bruge andre sprog end Lisp til deres forskning i beregningsmodellering af musikalske processer. Robert Rowe, for eksempel, udforsker "maskinmusik" gennem C ++ programmering. En temmelig anderledes beregningsmetode til forskning i musikalske fænomener er værktøjssættet, som David Huron går ind for. På et højere abstraktionsniveau har Gerraint Wiggins undersøgt generelle egenskaber ved musikviden repræsentationer såsom strukturel generalitet og udtryksfuld fuldstændighed.

Selvom en stor del af kognitiv musikvidenskabelig forskning har symbolsk beregning, er der givet bemærkelsesværdige bidrag fra de biologisk inspirerede beregningsmæssige paradigmer. For eksempel har Jamshed Bharucha og Peter Todd modelleret musikopfattelse i tonemusik med neurale netværk. Al Biles har anvendt genetiske algoritmer til sammensætningen af ​​jazzsoloer. Mange forskere har undersøgt algoritmisk sammensætning, der er baseret på en lang række matematiske formalismer.

Inden for kognitiv psykologi er blandt de mest fremtrædende forskere Diana Deutsch , der har beskæftiget sig med en bred vifte af arbejde lige fra undersøgelser af absolut tonehøjde og musikalske illusioner til formulering af musikalsk vidensrepræsentation til forhold mellem musik og sprog. Lige så vigtig er Aniruddh D Patel , hvis arbejde kombinerer traditionelle metoder inden for kognitiv psykologi med neurovidenskab . Patel er også forfatter til en omfattende undersøgelse af kognitiv videnskabelig forskning om musik.

AI -tilgangen til musikopfattelse og kognition baseret på at finde strukturer i data uden at kende strukturerne - på samme måde som adskillelse af objekter i abstrakt maleri uden at tildele dem meningsfulde etiketter - blev banebrydende af Andranik Tangian . Ideen er at finde de mindst komplekse datarepræsentationer i betydningen Kolmogorov , det vil sige at kræve mindst hukommelseslagring, hvilket kan betragtes som at spare hjernens energi. Illustrationen af, at opfattelse er datarepræsentation frem for "fysisk" genkendelse, er effekten af ​​polyfoniske stemmer, der frembringes af en højttaler - en enkelt fysisk krop, og effekten af ​​en enkelt tone frembragt af flere fysiske kroppe - orgelregisterpiber tunet som en akkord og aktiveres med en enkelt tast. Denne datarepræsentationsmetode gør det muligt at genkende intervalforhold i akkorder og spore polyfoniske stemmer uden henvisning til tonehøjde (derved forklare overvægten af ​​intervalhørelse over absolut hørelse) og til at bryde den rytmiske tempo onde cirkel, mens rytmegenkendelse under variabelt tempo.

Det måske mest betydningsfulde bidrag til at se musik fra et sprogligt perspektiv er Generative Theory of Tonal Music (GTTM) foreslået af Fred Lerdahl og Ray Jackendoff . Selvom GTTM præsenteres på det algoritmiske abstraktionsniveau frem for implementeringsniveauet, har deres ideer fundet beregningsmæssige manifestationer i en række beregningsprojekter, især for at strukturere musikalsk præstation og justere meningsfuld performance -timing.

For det tysktalende område er Laskes opfattelse af kognitiv musikvidenskab blevet fremført af Uwe Seifert i sin bog Systematische Musiktheorie und Kognitionswissenschaft. Zur Grundlegung der kognitiven Musikwissenschaft ("Systematisk musikteori og kognitiv videnskab. Grundlaget for kognitiv musikvidenskab") og efterfølgende publikationer.

Musik og sprogtilegnelse færdigheder

Både musik og tale er afhængige af lydbehandling og kræver fortolkning af flere lydfunktioner såsom klangfarve, tonehøjde, varighed og deres interaktioner (Elzbieta, 2015). En fMRI -undersøgelse afslørede, at Brocas og Wernickes områder, to områder, der vides at blive aktiveret under tale- og sprogbehandling, blev fundet aktiveret, mens motivet lyttede til uventede musikalske akkorder (Elzbieta, 2015). Denne relation mellem sprog og musik kan forklare, hvorfor det har vist sig, at udsættelse for musik har frembragt en acceleration i udviklingen af ​​adfærd relateret til tilegnelse af sprog. Suzuki -musikuddannelsen, som er meget kendt, lægger vægt på at lære musik efter øre frem for at læse musikalsk notation og begynder fortrinsvis med formelle lektioner mellem 3 og 5 år. En grundlæggende begrundelse til fordel for denne uddannelse peger på en parallelisme mellem naturlig taleoptagelse og rent lydbaseret musikalsk træning i modsætning til musikalsk træning på grund af visuelle tegn. Der er tegn på, at børn, der tager musikkurser, har opnået færdigheder til at hjælpe dem med sprogtilegnelse og læring (Oechslin, 2015), en evne, der i høj grad er afhængig af den dorsale vej. Andre undersøgelser viser en generel forbedring af verbal intelligens hos børn, der tager musiktimer. Da begge aktiviteter udnytter flere integrerede hjernefunktioner og har delte hjernebaner, er det forståeligt, hvorfor styrke i musikopkøb også kan korrelere med styrke i sprogtilegnelse.

Musik og præ-natal udvikling

Omfattende prænatal eksponering for en melodi har vist sig at fremkalde neurale repræsentationer, der varer i flere måneder. I en undersøgelse foretaget af Partanen i 2013 lyttede mødre i læringsgruppen til melodien 'Twinkle twinkle little star' 5 gange om ugen i løbet af deres sidste trimester. Efter fødslen og igen i en alder af 4 måneder spillede de spædbørnene i kontrol- og læringsgruppen en modificeret melodi, hvor nogle af tonerne blev ændret. Både ved fødslen og i en alder af 4 måneder havde spædbørn i læringsgruppen stærkere hændelsesrelaterede potentialer til de uændrede noter end kontrolgruppen . Da lytte til musik i en ung alder allerede kan kortlægge neurale repræsentationer, der er varige, kan eksponering for musik bidrage til at styrke hjernens plasticitet i områder af hjernen, der er involveret i sprog- og talebehandling.

Musikterapeutisk effekt på kognitive lidelser

Hvis neurale veje kan stimuleres med underholdning, er der større chance for, at det bliver lettere tilgængeligt. Dette illustrerer, hvorfor musik er så kraftfuld og kan bruges i et så utal af forskellige terapier. Musik, der er behagelig for en person, ulovlig et interessant svar, som vi alle er klar over. At lytte til musik opfattes ikke som en opgave, fordi det er sjovt, men vores hjerne lærer stadig og udnytter de samme hjernefunktioner, som det ville gøre, når vi taler eller tilegner sig sprog. Musik har evnen til at være en meget produktiv terapiform, mest fordi den er stimulerende, underholdende og virker givende. Ved hjælp af fMRI fandt Menon og Levitin for første gang, at lytter til musik stærkt modulerer aktivitet i et netværk af mesolimbiske strukturer, der er involveret i belønningsbehandling. Dette omfattede nucleus accumbens og det ventrale tegmentale område (VTA) samt hypothalamus og insula, som alle menes at være involveret i regulering af autonome og fysiologiske reaktioner på givende og følelsesmæssige stimuli (Gold, 2013).

Pitch -opfattelse var positivt korreleret med fonemisk bevidsthed og læseevner hos børn (Flaugnacco, 2014). På samme måde korrelerede evnen til at trykke på et rytmisk slag med ydeevne på læsning og opmærksomhedstest (Flaugnacco, 2014). Disse er kun en brøkdel af de undersøgelser, der har knyttet læsefærdigheder til rytmisk opfattelse, hvilket er vist i en metaanalyse af 25 tværsnitsstudier, der fandt en signifikant sammenhæng mellem musiktræning og læsefærdigheder (Butzlaff, 2000). Da korrelationen er så omfattende, er det naturligt, at forskere har forsøgt at se, om musik kunne tjene som en alternativ vej til at styrke læseevner hos mennesker med udviklingsforstyrrelser som fx ordblindhed. Dysleksi er en lidelse, der er karakteriseret ved en langvarig vanskelighed ved læsning, især tekstafkodning. Læseresultater har vist sig at være langsomme og unøjagtige på trods af tilstrækkelig intelligens og instruktion. Vanskelighederne har vist sig at stamme fra et fonologisk kerneunderskud, der påvirker læseforståelse, hukommelse og forudsigelsesevner (Flaugnacco, 2014). Det blev vist, at musiktræning ændrede læse- og fonologiske evner, selvom disse færdigheder er stærkt svækkede. Ved at forbedre tidsmæssig bearbejdning og rytmeevner, gennem træning, blev fonologisk bevidsthed og læsefærdigheder hos børn med ordblindhed forbedret. OPERA -hypotesen foreslået af Patel (2011), siger, at da musik stiller højere krav til processen end tale, medfører den adaptiv hjernens plasticitet i det samme neurale netværk, der er involveret i sprogbehandling.

Parkinsons sygdom er en kompleks neurologisk lidelse, der påvirker både motoriske og ikke-motoriske funktioner negativt forårsaget af degeneration af dopaminerge (DA) neuroner i substantia nigra (Ashoori, 2015). Dette fører igen til en DA -mangel i de basale ganglier. Manglerne ved dopamin i disse områder af hjernen har vist sig at forårsage symptomer såsom rysten i hvile, stivhed, akinesi og postural ustabilitet. De er også forbundet med forringelser af individets interne timing (Ashoori, 2015). Rytme er et kraftfuldt sensorisk signal, der har vist sig at hjælpe med at regulere motorisk timing og koordination, når der er et mangelfuldt internt timing -system i hjernen. Nogle undersøgelser har vist, at musiktilpasset gangtræning forbedrer signifikant flere underskud ved Parkinsons, herunder i gangart, motorisk timing og perceptuel timing. Ashooris undersøgelse bestod af 15 ikke-demente patienter med idiopatisk Parkinson, som ikke havde nogen tidligere musikalsk træning og vedligeholdt deres dopaminbehandling under forsøgene. Der var tre 30-minutters træningssessioner om ugen i 1 måned, hvor deltagerne gik i takt med tysk folkemusik uden eksplicitte instruktioner om at synkronisere deres fodspor til rytmen. Sammenlignet med gangtræning før træning viste Parkinsons patienter en signifikant forbedring i ganghastighed og skridtlængde under træningssessionerne. Gangforbedringen blev vedvarende i 1 måned efter træning, hvilket indikerer en varig terapeutisk effekt. Selvom dette var ubevidst, viser det, hvordan denne Parkinsons patienters gang automatisk blev synkroniseret med musikens rytme. Den varige terapeutiske effekt viser også, at dette kan have påvirket individets interne timing på en måde, der ikke var tilgængelig på andre måder.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links