Sari Hämäläinen

Teen tilastotieteen kurssitehtäviä kuunnellen taustalla Aino Vennan karheanpehmeää laulua. Mieheni peittää avokonttorin hälyn tietokoneella työskennellessään kuuntelemalla musiikkia kuulokkeilla. Kerran viikossa hän palaa kotiin silminnähden rentoutuneena kiireisen työpäivän jälkeen pidetyistä kuoroharjoituksista. Kuusivuotias poikani sen sijaan ei halua kuunnella mielimusiikkiaan taustamusiikkina, vaan hänen täytyy keskittyä musiikkiin täysin, ja mieluiten breikata musiikin tahdissa. Musiikin käyttötapamme ovat erilaiset, mutta meitä yhdistää se, että musiikki virkistää meitä, saa meidät toimimaan, herättää meissä tunteita ja vaikuttaa keskittymiseemme. Perheenjäsenillämme ei onneksi ole ruuhkavuosien ja lapsuuden tuomien keskittymisen ja ajan hallinnan pulmien lisäksi muita suurempia keskittymisen tai tarkkaavuuden ongelmia. Mielimusiikin kuuntelu ja musiikki voivat kuitenkin auttaa myös niitä, joilla on todellisia keskittymisen ja tarkkaavuuden vaikeuksia keskittymään ja suoriutumaan paremmin tehtävistään.

Musiikki aktivoi hyvin laajasti eri aivoalueita. Musiikin harrastamisella on osoitettu olevan monipuolisia positiivisia vaikutuksia terveiden henkilöiden kognitiivisiin taitoihin, tarkkaavaisuuteen ja toiminnanohjaukseen. Sekä kuunneltu että itse tuotettu musiikki auttavat myös kuntoutuksessa. Musiikilla ja mielimusiikin kuuntelulla onkin havaittu olevan tarkkaavaisuutta ja vireystilaa muokkaavia vaikutuksia myös ADHD-oireisiin lapsiin. ADHD- (attention-deficit /hyperactivity disorder) eli aktiivisuuden ja tarkkaavuuden häiriö on kehityksellinen, neurobiologinen häiriö, jonka keskeisenä oireina ovat keskittymisvaikeudet, yliaktiivisuus ja impulsiivisuus. Itse valitun taustamusiikin on havaittu vähentävän ADHD-oireisten poikien häiriöalttiutta ja parantavan heidän suoriutumista matematiikan tehtävissä. Musiikkiterapian kuntouttavasta vaikutuksesta ADHD-oireisten nuorten poikien oireiden, kuten motorisen impulsiivisuuden, levottomuuden ja tarkkaamattomuuden vähenemiseen on myös saatu varovaisia tuloksia.

Tutkimukset musiikin ja musiikkiterapian vaikutuksista ADHD-oireisten lasten ja nuorten kuntoutuksessa ovat kuitenkin vasta alussa. Jäämmekin mielenkiinnolla odottamaan tutkimustuloksia. Sillä välin voimme pitää mielessämme lupaavat havainnot musiikin merkityksestä niin ADHD-oireisten kuin “tavallistenkin” lasten ja nuorten keskittymisen apuna, ja unohtaa huolen tai motkottamisen lapsen tai nuoren taustamusiikin kuuntelusta läksyjen teossa tai itsenäisen työn vaiheessa oppitunneilla. Ehkäpä hän vain käyttää musiikkia luontaisesti säätelemään vireystilaansa ja keskittymistään!

Kirjallisuutta aiheesta:
Abikoff H., Courtney M. E., Szeibel P.J. & Koplewicz H. S. (1996). The effects of auditory stimulation on the arithmetic performance of children with ADHD and nondisabled chil-dren. Journal of Learning Disabilities, 29, 238–46.

Käypä hoito -suositus: Lasten ja nuorten ADHD. Osoitteessa: http://www.kaypahoito.fi/web/kh/suositukset/suositus?id=hoi50061

Rickson, D. J. (2006). Instructional and improvisational models of music therapy with ado-lescents who have Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD): A comparison of the effects on motor impulsivity. Journal of Music Therapy 43 (1), 39-62.

Särkämö, T. & Huotilainen, M. (2012). Musiikkia aivoille läpi elämän. Suomen Lääkärilehti 17, vsk 67, 1334-1339a.

Petri Ojala

Parikymmentä vuotta freelance-muusikon työssä poppia ja rokkia soittaen on tuottanut monenlaisia kokemuksia ja myös tarjonnut mahdollisuuden sellaisten havaintojen tekemiseen, jotka saattavat jäädä tutkijoilta sokeaan pisteeseen tai näyttäytyä kognitiivisen neurotutkimuksen näkökulmasta merkityksettöminä. Ennen uusimpia tutkimustuloksia muusikkoja on pidetty neurotieteissä suhteellisen yhdenmukaisena ryhmänä. Lukiessani Mari Tervaniemen artikkelia muusikoiden erilaisista neurokognitiivisista profiileista, heterogeenisuuden ilmeneminen ei tuottanut yllätystä: muusikot jakautuvat erilaisiin profiileihin, joissa heijastuvat eri soittimien erityispiirteet.

Niin basistien kuin kitaristienkin persoonallisuuden piirteistä liikkuu monia legendoja sekä humoristisia oletuksia – basisti ovat hivenen yksinkertaisia ja kitaristeilla on pilvenpiirtäjän korkuinen ego. Yleistämättä millään tavalla aivojen muusikkojen aivojen rakenteesta sekä toiminnasta hahmotettuja soittimen erityispiirteen, harjoittelun tai aloitusiän määrittelemiä profiileja yltämään muusikkojen persoonallisuuksiin, on silti mielenkiintoista leikkiä ajatuksella minkälaisista ärsykkeistä ja vasteista neuroplastisuus saa alkunsa ja mitkä muut seikat voivat vaikuttaa muusikon aivojen rakenteeseen sekä toimintaan kuin soittaminen ja harjoittelu.

Eri soitinten soittaminen asettaa erilaisia motorisia vaatimuksia riippuen siitä, mitkä lihakset aktivoituvat soittamisen aikana. Tutkimuksissa on löydetty merkkejä aivojen mukautumisesta soittamisen tuloksena, korostaen kuitenkin tutkimusasetelmaa: tulokset eivät ole yleistettävissä koskemaan kaikkia muusikkoja. Tuloksia on saatu tarkastelemalla länsimaisia taidemuusikkoja. Tutkijat tosin uumoilevat, että musiikkityylillä ei sinänsä ole ratkaisevaa merkitystä. Merkitystä ilmenisi olevan auditiivisen havaitsemisen ja motoristen toimintojen edellytyksillä, niiden interaktioilla sekä edellisiä vastaavilla kognitiivisilla toiminnoilla.

Vaikka koetilanteissa on kyetty osoittamaan aivojen rakenteellisia ja toiminnallisia eroja ammattimuusikoiden, harrastelijoiden sekä ei musiikkia harrastavien välillä ja toisaalta mm. muusikon oman soittimen äänenvärin, ts. sointivärin, on havaittu tuottavan voimakkaamman vasteen auditiivisessa aivokuoressa kuin siniääni tai jokin muu ääni, moni kysymys on vielä vaille vastausta.

Itseäni kutkuttaa suuresti kysymykset siitä, onko soittamisen aktivoivilla aivojen alueilla merkitystä ts. interaktioita ihmisen muissa toiminnoissa aktivoituvien alueiden kanssa. Keskusteltuani useiden muusikkojen kanssa, useat jakavat käsityksen tietynlaisesta henkisestä tilasta optimaalisessa suorituksen saavuttamiseksi. Useat muusikot kokevat soittavansa paremmin, kun bändin jäsenet kokevat mm. ajattelevansa musiikista samalla tavalla tai ainakin ymmärretään miten kanssamuusikot ajattelevat musiikin, muusikkojen sosiaalisissa suhteissa ei ole ongelmia, muusikko omaa positiivisen pystyvyysuskomuksen ja vireystila on optimaalinen.

Lienee sopivaa olettaa, että mainitut seikat edellyttävät jonkinlaisia samanaikaisia toimintoja itse soittamisen yhteydessä ilmenevien toimintojen kanssa. Toisaalta on hyvin ilmeistä, että tällaisten seikkojen ja ulottuvuuksien toteamisen edellyttämät koeasetelmat voivat olla vielä nykyisen kehityksen vaiheessa ulottumattomissa. Mutta musiikillisen asiantuntijuuden kehittymisen kannalta, sikäli kuin kuvaamani ilmiöt tai kokemukset todellisuudessa vaikuttavat suoritukseen, voivat mahdollisesti olla kognitiivisen neurotutkimuksenkin kannalta kiinnostavia. Että miten ne muusikon aivot sitten loppujen lopuksi toimivatkaan ja onko sillä musiikkityylillä sitten kuitenkin jotain väliä.

Mirja Karjalainen-Väkevä

Pohdin kirjoituksessani yhteyksiä käytännön musiikin opetuksen ja kahden musiikin sosiaalisia ja evolutionaarisia piirteitä valottavan artikkelin välillä. Olen tähän kirjoitukseen rajannut musiikin opetuksesta musisoinnin opettelemiseen käyttäen valmiita kappaleita, vaikka myös sävellyttäminen ja improvisointi tarjoaisivat aiheeseen kiinnostavan näkökulman.

Musiikin opettajilla on käytännön kokemuksia musiikin sosiaalisista ja ryhmäyttävistä vaikutuksista. Haastattelemani luokanopettaja kertoi, että oli saanut yhden erityisen riitaisan luokan ryhmäytymään musiikin avulla. Opettaja oli yrittänyt kehittää luokan ryhmätyöskentelytaitoja monilla tavoilla tuloksetta. Viimeisenä oljenkortena hän oli päättänyt kokeilla vielä yhtä keinoa: lisätä yhteismusisointia ja valmistaa luokan kanssa oman musikaalin. Paitsi että musikaali tuli harjoiteltua ja esitettyä, luokka vihdoin ja viimein myös ryhmäytyi. Opettaja oli vakuuttunut, että nimenomaan musiikki sai ryhmäytymisen aikaan.

Ilmiötä voisi ehkä selittää tutkimusten näkökulmasta sillä, että musiikin avulla koetaan sosiaalista yhteenkuuluvuuden tunnetta ja ryhmän yhteisen tavoitteen eteen ponnistelemista (Numminen et al, 2009). Yhteisen tavoitteen eteen ponnisteleminen luo ryhmään yhteenkuuluvuuden tunnetta, oli toiminta sitten musisointia tai jotain muuta hyvää ryhmähenkeä vaativaa toimintaa. Mutta onko musiikilla tunteisiin vaikuttavana taiteen muotona erityinen asema ryhmäyttämisessä? Jos soitetaan yhdessä kappaletta, joka saa aikaan samantapaisia tunteita, kokevatko ryhmän jäsenet sen takia erityistä yhteyttä toisiinsa?

Ryhmäopetuksessa haasteena on se, että kappaletta, joka aiheuttaisi samanlaisia tunteita kaikissa oppilaissa on aika vaikea (mahdoton) löytää – varsinkin jos oppilaat ovat ikävaiheessa, jossa oma identiteetti muodostuu musiikin avulla ja musiikki toimii vahvasti omien tunteiden kanavoijana. Siinä missä Robin yhdelle tuottaa iloa, toiselle se “aiheuttaa korvasyövän” ysiluokkalaisen oppilaan sanoin. Yksi pitää grindcoresta, toinen kuulee sen kamalana metelinä. Yhteistä tunnekokemusta ei siis ehkä synny. Kun kuunnellaan ja soitetaan erilaisia musiikkityylejä, musiikin tunneilla opetellaan esittämään musiikista ja omasta musiikkimausta näkemyksiä, neuvottelemaan, tekemään kompromisseja ja ehkä samalla samastumaan toisen ihmisen maailmankuvaan – vähintäänkin musiikilliseen maailmankuvaan. Voisi ajatella, että samalla kun ihminen oppii kuuntelemaan ja hyväksymään toisen musiikkimaun, hän on askeleen verran lähempänä myös henkilön persoonan hyväksymistä ja ryhmäytyminen on alkanut.

Yhdessä musisointi voi saada tuntemaan yhteen kuuluvuutta toisten ihmisten kanssa, jopa niin pitkälle että puhutaan ns. ”minuuden rajojen laajentumisesta muihin” (Numminen et al 2009, 10). Samasta ilmiöstä käytetään myös nimeä ryhmän flow (group flow). Silloin ryhmä toimii yhtenä kokonaisuutena vaikka koostuu monista yksilöistä. Ryhmällä on ikään kuin yksi mieli, ja monta kehoa. Niin voi tapahtua paitsi tunnetasolla myös konkreettisesti musisoinnin tasolla, kun oma musisointi sovitetaan toisten musisointiin. Musiikinopettaja kertoo kokemuksestaan yhteisen “grooven” löytämisessä:

”Olen kokeillut sambatunneilla, että mitä tapahtuu, jos alan yhtäkkiä soittaa täsmälleen tietyn oppilaan rytmin mukana. Yleensä oppilas huomaa sen ja on hetken hämillään, että ’mitä tapahtuu?’. Rytmi alkaa viedä kuin itsestään; se on sitä kun ollaan samassa ’groovessa’.”

Ihmisellä on eläinkunnan ainoana edustajana taipumus synkronoida liikkeet samaan tempoon, mikä mahdollistaa esimerkiksi yhteisen musiikin tekemisen ja tanssin (Kirschner & Tomasello, 2009). Lapset osaavat soittaa paremmin ja nuorempana samassa sykkeessä kuullun rytmin kanssa, jos he soittavat toisen ihmisen kanssa verrattuna esimerkiksi pelkkään kaiuttimesta kuultuun rytmiin (Kirschner & Tomasello, 2009). Väite on helppo uskoa, koska soitettaessa toisen ihmisen kanssa molemmat soittajat reagoivat toisiinsa. Soittokokemuksesta tulee myös moniaistinen: paitsi että soittajana kuulee rytmin ja pyrkii samaan, voi myös nähdä miten kädet liikkuvat, kuinka nopea ja laaja liikerata on, ja missä vaiheessa isku osuu instrumenttiin. Opetettaessa soittamista onkin tärkeää, että opettaja pystyy tarpeen mukaan soittamaan oppilaiden kanssa, reagoimaan heidän soittoonsa ja tukemaan omalla toiminnallaan oppilaiden oppimista. Siten oppilaat ja opettaja voivat kokea yhteisöllisyyttä, ryhmäytymistä ja minuuden liudentumista toisiin musiikin avulla.

Lähteet:
Kirschner, S. & Tomasello, M. Joint drumming. 2009. Social context facilitates synchronization in preschool children. Journal of Experimental Child Psychology 102 p. 299-314.

Numminen, A. & Erkkilä, J. & Huotilainen, M. & Lonka K. 2009. Musiikki hyvinvoinnin evoluutiossa: Aivot, mieli ja yhteisö. Tieteessä tapahtuu 6/2009.

Elina Kauppinen & Maria Vinberg

Musiikkia voi kuunnella, soittaa, laulaa, taputtaa mukana ja tanssia. Kaikilla näillä tavoilla voidaan vaikuttaa kognitiivisiin toimintoihin. Musiikilla voidaan parantaa kuulotoimintoja, oppimista ja muistia, lisätä aivojen plastisiteettia ja estää aivokudoksen harvenemista. Muutokset näkyvät esimerkiksi aivojen välittäjäaineissa (esim. dopamiini ja glutamaatti), solun kasvutekijöiden määrässä ja uusien hermosolujen muodostumisessa.

Musiikin monet erilaiset piirteet aktivoivat laajalle levinnyttä aivojen molemminpuolista verkostoa, joka liittyy laajasti moniin toimintoihin (mm. auditorisiin, kognitiivisiin, sensomotorisiin ja emotionaalisiin). Musiikin kuuntelu aktivoi tarkkaavuutta ja työmuistia, tutun musiikin kuunteleminen työmuistia ja emootioita herättävän musiikin kuuntelu aktivoi aivojen palkitsemisjärjestelmää. Musiikin korkeampien piirteiden käsittely (harmonia, intervallit ja rytmit eli spektraalinen ja ajallinen vaihtelu) vaatii sääntöihin perustuvaa syntaktista analyysia. Lisäksi rytmin kokeminen, musiikin tahtiin liikkuminen ja musiikin tuottaminen aktivoi sensomotorisia järjestelmiä.

Musiikilla ja kielellä on paljon yhteisiä elementtejä, esimerkiksi rytmiset piirteet ja äänenkorkeuden muutokset, ja musiikkia ja kieltä prosessoivat aivoalueet ovat osittain samoja. Siten musiikkia voidaan käyttää myös kielen kuntouttamiseen. OPERA-hypoteesin (overlap, precision, emotion, repetition, attention) mukaan musiikin kautta voidaan aktivoida aivojen plastisiteettia puheen prosessoinnin parantamiseksi.

Kun musiikilla on näin laajoja vaikutuksia aivoihin, ei ole ihme, että sillä voidaan vaikuttaa myös monien eri sairauksien oireisiin. Musiikki voi lisätä keskittymistä, huomion suuntaamista ja kuntoutumismotivaatiota. Itsehoitona musiikin kuuntelua voi käyttää muun muassa pelkotilojen ja kivun hoidossa, esimerkiksi hammaslääkärin vastaanotolla. Kliinisessä ympäristössä musiikin eri elementtejä voidaan hyödyntää esimerkiksi aivoverenkiertohäiriöiden erilaisten jälkitilojen, kuten afasian tai halvausoireiden kuntouttamiseen.

Musiikin positiiviset vaikutukset kognitioon syntyvät ainakin osittain, tai jopa kokonaan kohonneen mielialan vaikutuksesta. Mieli ja keho aktivoituvat musiikkia kuunnellessa tai sitä itse tuottaessa – ja miellyttävänä toimintana se lisää motivaatiota ja sitoutumista myös kuntoutukseen. Jos siis haluat luoda itsellesi uusia hermoyhteyksiä ja aktivoida onnellisuushormoniesi serotoniinin ja dopamiinin tuotantoa, harrasta musiikkia – ja tee sitä vielä muiden ihmisten kanssa, niin saat elämääsi lisää vuorovaikutusta ja nautintoa.

Jos kiinnostuit aiheesta, tutustu esimerkiksi seuraaviin artikkeleihin:
1. Altenmüller, E. & Schlaug G. (2015). Apollo’s gift: new aspects of neurologic music therapy. Kirjasta Progress in Brain Research. Toim. Eckart Altenmüller, Stanley Finger and François Boller. Elsevier, 217: 237-252.
2. Särkämö, T., Tervaniemi, M. and Huotilainen, M. (2013), Music perception and cognition: development, neural basis, and rehabilitative use of music. WIREs Cogn Sci, 4: 441–451.
3. Patel, A. D. (2011). Why would Musical Training Benefit the Neural Encoding of Speech? The OPERA Hypothesis. Frontiers in Psychology, 2, 142. http://doi.org/10.3389/fpsyg.2011.00142

Ja seuraavaan dokumenttiin:
Alive Inside (2014)  http://www.aliveinside.us/  http://www.imdb.com/title/tt2593392/

Henri Pitkänen

Musiikki nostaa pintaan muistoja ja herättää hyviä fiiliksiä sekä iloa. Usein musiikin nopeiden vaikutuksien yhteydessä puhutaan positiivisista seikoista, kuten kognitiivisten prosessien tehostumisesta (ks. Schellenberg ja Weiss 2013) tai kylmien väreiden kokemisesta (Blood ja Zatorre 2001). Yhtälailla musiikki voi saada rauhallisen ja iloisen ihmisen raivon partaalle vain muutamassa sekunnissa.

Olen useita kertoja ollut vieressä seuraamassa tilannetta, jossa musiikki laitetaan soimaan ja samassa tilassa oleva kuuntelija suuttuu nopeudella, joka saa N1-vasteenkin näyttämään hitaalta. Isäni – kovan luokan Free Jazz -entusiasti – rentoutuu kuunnellessaan musiikkia, jota monet muut saattaisivat kuvailla meluksi. Onkin hieman ironista, että yksi näistä jälkimmäistä henkilöistä on äitini, joka ei pysty hetkeäkään kuuntelemaan kyseistä musiikintyyliä.

Hän kuvailee kuuntelukokemustaan ärsyyntymiseksi ja suuttumiseksi, joka saattaisi ilmetä, jos joku paiskoisi keittiössä laseja rikki ja kattiloita seiniin. Joskus tunne on kuin viha, joka nousee hullun lailla karjuvasta ihmisestä. Mikä sitten eritoten musiikissa aiheuttaa suuttumista ja vihaa? ”Ehkä sellainen epäharmoninen musiikki. Sellainen, jossa on paljon dissonanssia.”

Ehkä henkilöt, jotka kokevat voimakkaita negatiivisia tunteita tietystä musiikista sopisivat hyvin myös neurotieteelliseen tunnetutkimukseen koehenkilöiksi hieman vastaavalla tavalla kuin koehenkilöt Blood ja Zatorren (2001) tutkimuksessa, jossa kuuntelijat saivat luotettavasti kylmiä väreitä tietyistä musiikeista.

Onko sinulla kokemuksia musiikin aiheuttamista vihan tai suuttumuksen tunteista? Voit jättää tarinasi sivun alalaidassa ”Leave a Reply” -kohtaan.

Kirjallisuutta:

Blood, A. & Zatorre, R. (2001). Intensely pleasurable responses to music correlate with activity in brain regions implicated in reward and emotion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (20): 11818-11823.

Schellenberg, E. G. & Weiss, M.W. (2013). Music and Cognitive Abilities. Teoksessa The Psychology of Music (third edition) toim. Diana Deutsch. London: Elsevier.

Photo: Kaitlyn (http://bit.ly/1QZRuYE)

Jouni Veijalainen

Katselen 7 kk:n ikäistä tytärtäni ylpein ja hämmästynein ilmein: hän on löytänyt musiikin! Vai olenko minä kenties vain nykyisin tietoinen siitä? Nykytiedon mukaan vauvat pystyvät havaitsemaan musiikin konsonanssit ja dissonanssit sävelet, sekä aistimaan rytmin aikaeromuutoksia. Jo sikiöaikana tyttärelläni oli perusedellytykset havaita ja aistia musiikkia ja melodioita, mutta vasta nyt näen konkreettisella tasolla miten merkityksellisestä ja taianomaisesta ilmiöstä on kyse – musiikin puhtaasta ilosta. Pienet kädet takovat vimmatusti kotipianomme koskettimia yrittäen etsiä uusia mielenkiintoisia äänensävyjä. Ihmisen elämänkaaren aikana emme ole koskaan yhtä uteliaita sekä halukkaita oppimaan ja löytämään jotain uutta kuin 0-2 –vuoden iässä. Aivojen synaptiset yhteydet hakeutuvat jatkuvalla tehosyötöllä kohti uusia aluevaltauksia. Tähän merkittävään ikäkauteen täytyy panostaa!

Aikuisen ohjauksen ja musiikkikasvatuksen kautta pieni lapsi ei nauti pelkästään musiikin itseisarvollisesta ilosta, sillä sen positiiviset rinnakkaisvaikutukset ovat tunnetusti laajat. Kielenkehityksen lisäksi musiikin avulla pieni lapsi oppii käsittelemään ja hallitsemaan omia tunteitaan paremmin. Lapsi oppii muun muassa rauhoittumaan, valpastumaan ja iloitsemaan. Varhaisten itsesäätelytaitojen kehityksen näkökulmasta musiikilla on merkittävä vaikutus lapsen tunteiden ja käyttäytymisen säätelylle. Erilaiset laulut ja lorut kehittävät vauvan ja vanhemman välistä kiintymyssuhdetta sekä tukevat heidän välistä vuorovaikutusta. Oletteko koskaan kokeilleet välittää vauvalle arjen yksinkertaista viestiä laulamalla? Puuron syöminen saa aivan uutta virtaa, kun syöntiin kannustus tapahtuu laulaen!

Musiikin avulla vauvat omaksuvat tietoaan omasta kulttuuristaan. Tutkitusti ensimmäisen ikävuoden jälkeen vauvat eivät ole yhtä vastaanottavaisia omaksumaan eri kulttuureiden musiikkityylejä. Musiikin moninaisuus niin sävelten, rytmien ja harmonioiden osalta pystyy siis virittämään alle vuoden ikäisen lapsen aivorakenteita moniulotteisesti. Tarjotkaamme siis vauvoille riittävästi erilaista ja eri sävyjä sisältävää musiikkia. He ovat sen ansainneet!

Professor Friedemann Pulvermüller, Freie Universität Berlin
Thursday March 12, at 10.15-11.30
Lecture room 107, Athena, Siltavuorenpenger 5A, University of Helsinki

Professor Pulvermüller is hosted by the doctoral programme PsyCo

Language – action – meaning: can brain science contribute to the understanding of human communication?

Abstract:
Friedemann Pulvermüller, Brain Language Laboratory, Department of Philosophy and Humanities, Freie Universtät Berlin, f.p(at)fu-berlin.de

According to recent action-oriented perspectives in cognitive neuroscience, brain mechanisms of cognition and language are built from those for action and action perception (1, 2). Whereas traditional approaches have attributed specifically-human cognitive domains to genetic endowment and encapsulated processes, modern brain science has shown that mechanisms for speech sounds and symbols emerge as a result of sensorimotor functional interaction in the brain. Correlational Hebbian learning in anatomically prestructured network architectures binds articulatory-motor to auditory-perceptual (phonological) knowledge, and explains important aspects of the storage of (lexical) whole forms as symbols or constructions, combinatorial (syntactic, grammatical) linkage between stored forms, and context-dependent flexible (semantic, pragmatic) binding between forms, their meaning and interactive function. Therefore, it becomes possible to ‘spell out language in terms of neurons’. For example, when words become meaningful, their distributed neuronal assemblies link up with other networks processing ‘brain-embodied’ information about objects and actions. Similar learning can also emerge at the level of phrases and whole constructions. In the case of idioms (for example: ‘She grasped the idea’), neuroimaging data suggest that semantic processes take place at the word level at the same time as at the construction level (3). For understanding the communicative function of words and constructions, predictions on future actions and goals are calculated based on linguistic utterances and their action context (for example, the word [ti:] in front of a tea pot may be understood as a request). Neuroscience research has recently shown how communicative function and action prediction is reflected in brain responses, where it engages action systems (4). The new action-centered perspective on language and communication has not only led to a better understanding of the interplay between language, action and cognition, it also carries translational fruit, for example in the context of novel approaches to language rehabilitation after stroke (5).

1.Pulvermüller, F., & Fadiga, L. (2010). Active perception: Sensorimotor circuits as a cortical basis for language. Nature Reviews Neuroscience, 11(5), 351-360.
2.Pulvermüller, F. (2013). How neurons make meaning: Brain mechanisms for embodied and abstract-symbolic semantics. Trends in Cognitive Sciences, 17(9), 458-470. doi: 10.1016/j.tics.2013.06.004
3.Pulvermüller, F., Moseley, R., Egorova, N., Shebani, Z., & Boulenger, V. (2014). Motor cognition – motor semantics: Action-perception theory of cognitive and communicative cortical function. Neuropsychologia, 55, 71-84. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2013.12.002
4.Egorova, N., Pulvermüller, F., & Shtyrov, Y. (2014). Neural dynamics of speech act comprehension: an MEG study of naming and requesting. Brain Topography, 27, 375-392. doi: 10.1007/s10548-013-0329-3
5.Berthier, M. L., & Pulvermüller, F. (2011). Neuroscience insights improve neurorehabilitation of post-stroke aphasia. Nature Reviews Neurology, 7(2), 86-97.

Have you ever recorded activity from actual human brains? Are you willing to try it out? Helsinki Summer School of Cognitive Neuroscience, organized together by University of Helsinki Cognitive Brain Research Unit (www.cbru.helsinki.fi), CICERO Learning Network (www.cicero.fi) and Finnish Institute of Occupational Health (www.ttl.fi/en) gives you the opportunity to do so. In addition, you get to see how the brain works and discuss your own research ideas. Please find more information on the Helsinki Summer School website.

(for the English language version, please scroll down)

Työ voi joskus olla kovin uuvuttavaa. Työntekijältä vaaditaan paljon ja erityisesti aivojen tiedonkäsittely joutuu nykyisessä työelämässä koville. Jatkuviin uudistuksiin ja myllerryksiin sopeutuminen ja uusien tietoteknisten työkalujen haltuunotto on arkipäivää, samoin vaativat työympäristöt avokonttoreissa, matkatyössä monikielisessä ympäristössä ja asiakkaan luona kuuluvat monen arkeen.

Erityisen uuvuttavaa työ on silloin, jos työntekijä kokee kognitiivisen kapasiteettinsa laskeneen. Miksi en pysty keskittymään? Miten on mahdollista, että en muista tätä yksityiskohtaa, vaikka tiedän, että asia on tuttu? Miksen saa aikaan tulosta kuten ennen? Onko muistini pätkiminen merkki jostain muistisairaudesta?

Tällaisia kysymyksiä kuulee usein työntekijältä, joka kärsii työuupumuksen oireista. Hän toivoisi, että joku tarkistaisi hänen aivonsa ja kertoisi, onko siellä kaikki kunnossa. Varsinaisesti tällaista testiä ei ole olemassakaan, mutta aivotutkimuksen menetelmin voidaan tutkia aivojen tiedonkäsittelyä työtilanteissa.

Psykologi Laura Sokka Työterveyslaitoksen Aivot ja työ -tutkimuskeskuksesta on tutkinut aivotoimintaa, joka liittyy taustalta kuuluviin ääniin silloin, kun työntekijä tekee jotain aivan muuta tehtävää. Tämä aivojen tiedonkäsittely on automaattista ja liittyy kaikkeen kuulemaamme puheeseen tai muihin ääniin, vaikka tarkkaavaisuutemme on suuntautunut aivan muualle.

Aivotutkimusaineiston analyysi paljasti, että puheäänissä tapahtuvien, puheen ymmärtämisen kannalta tärkeiden muutosten havaitsemiseen ei vaikuttanut työntekijän kokemat työuupumusoireet. Toisaalta havaittiin, että työuupumuksen oireista kärsivien henkilöiden tarkkaavaisuus kääntyy tavallista nopeammin sellaisiin tunnepitoisiin puheääniin, jotka ovat äänensävyltään negatiivisia.

Tällä videolla Laura Sokka kertoo tarkemmin tutkimuksen tuloksista.

Recently, Ms. Laura Sokka with her co-workers from the Finnish Institute of Occupational Health, Brain Work Research Centre, published interesting research on the cognitive capabilities at work in individuals who suffer from symptoms of job burnout. Sokka has used electroencephalography to measure the automatic brain responses to speech sounds presented outside the focus of attention of the worker. She found that the automatic, detailed analysis of the speech sound features was intact in individuals with burnout. The analysis of emotional features, however, was altered: it was faster for negative emotions in individuals with job burnout symptoms. In this interview you can hear Ms. Sokka explain her findings in more detail.

Tammikuussa 2015 väittelevä Paula Virtala on tutkinut EEG-menetelmällä länsimaisen musiikin sointujen havaitsemista ja erottelua aivoissa. Hänen tutkimuksensa osoittavat, että jo vastasyntyneiden vauvojen aivoissa on valmiudet erottaa molleja duurien joukosta, tai riitasointuja tasasointisten soitujen joukosta. Tätä voidaan pitää jonkinlaisena synnynnäisenä musikaalisuutena: vauvat erottavat musiikin tärkeimmät piirteet jo syntyessään ja voivat siten tehokkaasti oppia musiikin tunnesisältöä tai säännönmukaisuuksia. Vauvojen on siis helppo kuulla musiikkia. Toisaalta asiaa voidaan ajatella myös toisinpäin: ehkäpä musiikkimme on juuri tällaista sen vuoksi, että kaikki voisivat sitä ymmärtää. Musiikki kehittyy jatkuvasti ja muuttuu jokaisen uuden sävellyksen, sanoituksen, sovituksen ja esityksen myötä. Yhteiskuntatieteellisesti kysymys on ”zeitgaist”-ilmiöstä, eli musiikki heijastelee yhteiskunnan kulloistakin tilaa. Aivotutkimuksen näkökulmasta musiikki ei voi kuitenkaan muuttua ihan mihin suuntaan tahansa, sillä ihmisen kuulojärjestelmä asettaa sille tietyt toimintarajat. Vauvojen nukuttamiseen tarkoitetut laulut ovatkin kehittyneet eri kulttuureissa siten, että niillä saa vauvan mahdollisimman hyvin nukutettua. Toki nekin heijastelevat aikaansa ja ovat laulajankin mielestä mukavia laulaa.

Virtalan tutkimuksessa havaittiin myös eroja sointujen erottelukyvyssä musiikillista koulutusta saaneiden ja kouluttamattomien välillä. Musiikillisesti koulutetut nuoret ja aikuiset muusikot pitivät sointujen erottelutehtävää helppona, kun taas tehtävä oli vaikeampi musiikillisesti kouluttautumattomille. Aivovasteiden tasolla ero koulutettujen ja kouluttamattomien välillä oli selvä. Musiikillinen koulutus siis tehostaa aivojen kykyä havaita sointujen muutoksia. Tutkimusta varten kehitettiin erityinen koeasetelma, jossa sointuja muodostavat sävelet vaihtelevat siten, ettei soinnun vaihtumista voi havaita yksittäisen sävelen vaihtumisesta, vaan sointurakenne on tunnistettava.

Synnynnäisen musikaalisuuden ja musiikkikoulutuksen vaikutuksien lisäksi tutkimuksella on sovellusarvoa myös muussa kuulojärjestelmän tutkimuksessa. Vauvojen valmiudet havaita puhetta ja puheessa esiintyviä säännönmukaisuuksia ovat tärkeitä kehityksellisiä taitoja, joiden varaan myöhempi puheen ymmärtäminen ja tuottaminen rakentuvat. Vauvan kuulojärjestelmän tutkimus avaa näköaloja myös puheen oppimisen ja sen ongelmien ymmärtämiseen.

Väitöskirjaa pääsee lukemaan ethesis-palvelusta:
http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0532-5

Tässä videossa professori Minna Huotilainen haastattelee Paula Virtalaa väitöskirjaan liittyen.

Duurit ja mollit aivoissamme from CICERO Learning on Vimeo.