Музыкальные схемы у нас тоже есть, и формироваться они начинают еще в утробе матери, а затем дорабатываются, корректируются и иным образом дополняются каждый раз, когда мы слушаем музыку. Наша схема для западной музыки включает неявное знание гамм, которые там используются. Вот почему индийская или пакистанская музыка, например, звучит для нас странно, когда мы слышим ее впервые. Индийцам и пакистанцам она странной не кажется, а еще не кажется странной младенцам (по крайней мере, она звучит для них не более странно, чем любая другая). Это может показаться очевидным, но музыка кажется нам необычной лишь в силу несоответствия тому, что мы научились воспринимать как музыку. К пяти годам дети приучаются распознавать последовательности аккордов в своей музыкальной культуре — у них формируются схемы.
У нас также есть схемы для разных музыкальных жанров и стилей.
Среди основных схем, которые мы выстраиваем, есть словарь жанров и стилей, а также эпох (например, музыка 1970-х звучит иначе, чем музыка 1930-х), ритмов, последовательностей аккордов, представление о структуре фраз (сколько тактов содержится в одной фразе), длительности песен и о том, какие ноты за какими обычно следуют. Ранее я упоминал, что у стандартной популярной песни одна фраза длится четыре или восемь тактов, и это тоже элемент схемы, которую мы вынесли из популярных песен конца XX века. Мы тысячи раз слышали тысячи песен и, даже сами того не сознавая, включили такую структуру фраз в список «правил», касающихся известной нам музыки. Когда в песне «Yesterday» («Вчера») звучит фраза на семь тактов, это нас удивляет. Несмотря на то что мы слышали «Yesterday» тысячу или даже десять тысяч раз, она нам все еще интересна, потому что по-прежнему разрушает нашу схему, наши ожидания, которые укоренились в нас гораздо прочнее, чем память об этой конкретной композиции. Песни, которые мы слышим раз за разом на протяжении многих лет, продолжают играть с нашими ожиданиями и всегда хоть немного удивляют нас. Steely Dan, The Beatles, Рахманинов и Майлз Дэвис — вот лишь небольшой список музыкантов, от которых, как говорится, никогда не устанешь, и причина во многом кроется в том, о чем я говорил выше.
Мелодия — один из основных способов, с помощью которых композиторы управляют нашими ожиданиями. Теоретики музыки установили принцип, представляющий собой заполнение промежутка. Если мелодия делает большой скачок вверх или вниз, то следующая нота должна изменить направление. В типичной мелодии много повышений и понижений, и она шагает по соседним нотам в гамме. Если мелодия совершает большой скачок, теоретики говорят, что она стремится вернуться туда, откуда скакнула вверх или вниз. Другими словами, наш мозг ожидает, что это было лишь временное явление и что следующие ноты приблизят нас к изначальной точке, или гармоническому «дому».
В песне «Over the Rainbow» («Над радугой») мелодия начинается с одного из самых больших скачков, которые мы только слышали в жизни, — на целую октаву. Это сильное нарушение схемы, и потому композитор вознаграждает и успокаивает нас, поворачивая к «дому», но не возвращаясь в него: мелодия и правда понижается, но лишь на одну ступень гаммы, и тем самым создает напряжение. Третья нота этой мелодии заполняет промежуток. То же самое Стинг проделывает в песне «Roxanne» («Роксана»): совершает скачок примерно на пол-октавы (на чистую кварту) и пропевает первый слог имени Roxanne, а затем мелодия снова понижается и заполняет промежуток.
То же самое происходит в адажио кантабиле из Патетической сонаты Бетховена. Основная тема повышается и переходит от до (в тональности ля-бемоль это третья ступень) к ля-бемоль, которая на октаву выше тоники, или «дома», а затем повышается до си-бемоль. Теперь, когда мы поднялись от «дома» на октаву и целый тон, у нас есть один путь — обратно «домой». Бетховен и правда совершает скачок на квинту вниз и приземляется на ноте ми-бемоль, расположенной на квинту выше тоники. Чтобы отсрочить разрешение — а Бетховен всегда искусно создавал напряжение, — вместо того чтобы совершить нисходящее движение к тонике, он снова от нее уходит. Задумав скачок с высокой си-бемоль на ми-бемоль, Бетховен противопоставил две схемы: схему разрешения в тонику и схему заполнения промежутка. Уходя от тоники, он заполняет промежуток, созданный при скачке вниз, и попадает примерно в его середину. Когда Бетховен наконец возвращает нас «домой» спустя два такта, разрешение кажется нам еще слаще и приятнее.
Теперь рассмотрим, как Бетховен играет с ожиданиями от мелодии в основной теме последней части Девятой симфонии (оды «К радости»). Вот ее ноты:
ми — ми — фа — соль — соль — фа — ми — ре — до — до — ре — ми — ми — ре — ре.
(Если вам сложно следить за нотами, попробуйте пропеть словами: «Радость, пламя неземное, райский дух, слетевший к нам…»)
Основная мелодия — просто ноты гаммы! И это самая известная, тысячи раз переслушанная и наиболее часто используемая последовательность нот, какую только можно найти в западной музыке! Но Бетховену удается сделать ее интересной, потому что он нарушает наши ожидания. Мелодия начинается с необычной ноты и необычной нотой заканчивается. Композитор начинает с третьей ступени гаммы (как это было в Патетической сонате), а не с тоники, а затем постепенно повышает мелодию, двигаясь то выше, то ниже. Когда он наконец приходит в тонику — самую устойчивую ноту, он не задерживается в ней, а снова повышает мелодию до той ноты, с которой мы начали, и затем опять спускается вниз, и мы ожидаем, что мелодия снова войдет в тонику, но этого не происходит. Он останавливается на ре, второй ступени гаммы. Произведение должно разрешиться в тонике, но Бетховен держит нас там, где мы меньше всего ожидаем оказаться. Затем он снова повторяет весь мотив и только во второй раз оправдывает наши ожидания. Но теперь они еще более интересны из-за неоднозначности: мы, как Люси, которая ждет Чарли Брауна[10], задаемся вопросом, не отнимет ли он у нас мячик разрешения в последний момент.
Что мы знаем о нейронной основе музыкальных ожиданий и эмоций? Если мы признаем, что мозг конструирует свою версию реальности, мы должны отвергнуть мысль о том, что у него есть точное и строго изоморфное представление о мире. Итак, как именно в нейронах мозга отражается окружающий нас мир? Мозг представляет музыку и все остальное в мире с точки зрения ментальных или нейрональных кодов. Нейробиологи пытаются расшифровать их и понять их структуру, а также то, как они преобразуются в переживания. Когнитивные психологи хотят понять эти коды на несколько более высоком уровне — не с точки зрения активности нейронов, а общих принципов.
Способ, с помощью которого компьютер сохраняет изображение, в принципе аналогичен нейрональному коду. Фотография на жестком диске хранится не в том же виде, что в бабушкином фотоальбоме. Когда вы открываете альбом, вы можете вынуть оттуда снимок, перевернуть вверх ногами, отдать другу — то есть он представляет собой физический объект. Это фотография, а не изображение фотографии. На компьютере же фотография, как и другая информация, хранится в файле, состоящем лишь из нулей и единиц — двоичного кода.
Если вы когда-нибудь открывали на компьютере поврежденный файл или если почтовая программа неправильно загружала вложение, то вместо ожидаемого вы, вероятно, видели какую-то тарабарщину: целые строки непонятных символов, закорючек, букв и цифр — примерно так в комиксах обозначают ругательства. (Эти символы представляют собой своего рода промежуточный шестнадцатеричный код, который сам преобразуется в нули и единицы, но промежуточная стадия не так важна для понимания аналогии.) В простейшем примере с черно-белой фотографией можно представить, что единица обозначает черную точку в определенном месте изображения, а ноль — отсутствие черной точки, или белую точку. Довольно легко изобразить простую геометрическую фигуру с помощью нулей и единиц, только они не смогут сами выстроиться, например, в треугольник, а будут идти в один ряд, компьютер же интерпретирует их с помощью набора инструкций (то есть понимает, к какой точке в пространстве относится каждая цифра). Если бы вы научились читать такие файлы, то смогли бы расшифровать код и определить, какое изображение в нем содержится. С цветными фотографиями ситуация значительно сложнее, но принцип используется тот же. Люди, которые постоянно работают с графическими файлами, могут посмотреть на поток нулей и единиц и что-то сказать о фотографии — скорее всего, они не определят, человек там изображен или лошадь, зато поймут, как много там красного или серого, насколько остры углы и т. д. Они научились читать код, в котором зашифрована картинка.
Аудиофайлы тоже хранятся в двоичном формате — в последовательности нулей и единиц. Цифры 0 и 1 представляют собой наличие или отсутствие какого-либо звука в определенном отрезке спектра частот. В зависимости от места в файле определенная последовательность нулей и единиц укажет, играет сейчас бас-бочка или флейта-пикколо.
В случаях, которые я сейчас описал, компьютер с помощью кода представляет обычные визуальные и звуковые объекты. Их можно разложить на мельчайшие составляющие — пиксели у изображения, синусоидальные волны определенной частоты и амплитуды у звука, — и эти составляющие переводятся в код. Конечно, у компьютера (мозга) есть много замысловатых программ (операций) для того, чтобы легко расшифровывать закодированную информацию. Большинству из нас вообще не нужно думать ни о каком коде. Мы сканируем фотографию или записываем песню на жесткий диск, а когда хотим увидеть или услышать свой файл, то просто щелкаем по нему дважды, и он открывается в своей изначальной форме. Это иллюзия, ставшая возможной благодаря многослойному шифрованию и объединению информации — процессам, которых мы даже не видим. Вот на что похож нейрональный код. Миллионы нейронов активируются с разной частотой и разной интенсивностью, и все это без нашего ведома. Мы не чувствуем, как они функционируют. Мы не знаем, как их ускорить или замедлить, как побыстрее включить их, когда садимся с утра за работу, с трудом продирая глаза, и как их выключить, чтобы заснуть.
Много лет назад мы с другом Перри Куком с изумлением прочли статью о человеке, который по одному взгляду на грампластинку мог определить, какое на ней музыкальное произведение, не читая этикетку и рассматривая лишь канавки на виниле. Неужели он запомнил их расположение? Мы с Перри достали несколько старых пластинок и нашли некоторые закономерности. Канавки содержат код, который считывается иглой. У низких нот широкие канавки, а у высоких — узкие, и игла проигрывателя смещается тысячи раз в секунду, чтобы захватить весь ландшафт внутри канавки. Если бы человек хорошо знал множество музыкальных произведений, он мог бы охарактеризовать их по количеству низких нот (в рэпе их много, а в барочных концертах — нет), понять, насколько те длительные или краткие (представьте себе джазовый свинг с шагающим басом и сравните с фанком, где на басу играют слэпом), и научиться определять их форму на виниле. Да, способности того парня необыкновенны, но их можно объяснить.
Мы каждый день встречаем людей, наделенных даром расшифровки звуковой информации: это механик, который по шуму автомобильного двигателя способен определить, вызвана проблема засоренными форсунками или соскочившим приводом ГРМ; это врач, который, послушав сердце, понимает, есть ли у вас аритмия; это музыкант, который по одному только звучанию может отличить альт от скрипки или кларнет в строе си-бемоль от кларнета в строе ми-бемоль. Во всех подобных случаях важную роль играет тембр, который помогает расшифровать код.
Как нам расшифровать нейрональные коды и научиться их интерпретировать? Некоторые нейробиологи начинают с изучения нейронов и их характеристик — что их активирует, как быстро и каков их рефрактерный период (то есть сколько времени им нужно восстанавливаться после активации). Мы изучаем то, как нейроны взаимодействуют друг с другом и какую роль нейромедиаторы играют в передаче информации в мозге. На этом уровне анализа большая часть знаний заключается в общих принципах. Например, мы пока мало знаем о нейрохимии музыки, однако в пятой главе я расскажу о некоторых новых удивительных результатах в этой области, полученных в моей лаборатории.
Но отвлечемся на минутку. Нейроны являются основными клетками головного мозга. Еще они есть в спинном мозге и периферической нервной системе. Активировать нейрон может какой-то внешний стимул, например когда звук определенной частоты возбуждает базилярную мембрану, а та, в свою очередь, передает сигнал нейронам в слуховой коре, отвечающим за определение частоты. Вопреки тому, что нам было известно сотню лет назад, нейроны в мозге на самом деле не соприкасаются. Между ними есть пространство, называемое синапсом. Когда мы говорим, что нейрон активируется, мы имеем в виду, что он отправляет электрический сигнал, вызывающий высвобождение нейромедиатора. Нейромедиаторы — это химические вещества, которые перемещаются по всему мозгу и связываются с рецепторами на нейронах. Рецепторы и нейромедиаторы можно рассматривать как замки и ключи соответственно. Когда нейрон активируется, нейромедиатор отправляется от него через синапс к другому нейрону, и, когда он находит нужный замок и соединяется с ним, активируется второй нейрон. Не все ключи подходят ко всем замкам; есть определенные замки (рецепторы), которые предназначены для приема только определенных нейромедиаторов.
Как правило, нейромедиаторы либо активируют принимающий нейрон, либо не дают ему активироваться. Затем они поглощаются в процессе, называемом обратным захватом; в противном случае нейромедиаторы продолжали бы стимулировать нейрон или подавлять его активацию.