Книга Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия - Роб Десалл

Определить, что такое музыка и музыкальные способности, довольно сложно. Это подтверждают ученые, столкнувшиеся с трудностями при попытке разгадать генетическую основу музыки. Для того чтобы распутать сложный признак, необходимо понимать его определение. Генетики попытались «препарировать» музыку, разобрать ее на компоненты, чтобы разобраться с происхождением этой замысловатой черты. Чтобы понять составляющие музыки, вспомните, что музыка, которую мы слышим, – это звук (об этом мы говорили в главах 5 и 7), а звуки – это по сути волны, вызывающие вибрации. Уши постоянно подвергаются воздействию огромного количества звуков. Так что же такое есть в музыке, что делает нас способными слышать ее и осознавать, что это именно она? Нет ни одной характеристики, которая делает музыку музыкой. Скорее это комбинация характеристик производимых вибраций, которые мы улавливаем ушами. Оказывается, существует от пяти до восьми основных элементов музыки (количество зависит от того, с кем вы об этом говорите), и некоторые из них необходимы для понимания генетической основы музыкальных характеристик. Характеристика, о которой говорят все, – это высота. Мы уже обсуждали высоту тона как основную характеристику звука, зависящую от частоты, с которой вибрируют предметы, и размеров этих самых вибрирующих предметов. Так, например, чем быстрее вибрация и чем меньше предмет, тем выше будет высота тона. Высота тона варьируется от низкого до высокого и измеряется в герцах. Иногда путают высоту и частоту вибрации, и это означает, что понятие высоты по сути субъективно. Диапазон слышимости здорового молодого человека составляет от 20 до 20 000 Герц, но не все звуки в этом диапазоне считаются музыкальными. Например, диапазон высоты тона на фортепиано составляет от 4,37 Герца (нота B8[60]) до 2 109,89 Герца (нота C0). Люди с абсолютным слухом способны слышать звук и назвать его, не имея при этом никакой системы отсчета. Таких людей легко определить, и большинство людей с абсолютным слухом – музыканты, научившиеся этому.

Исследователи, используя методы визуализации мозга, сравнили мозг музыкантов с абсолютным слухом и без оного. Оказывается, есть определенная часть мозга, называемая planum temporale, которая связана с этой способностью. Поскольку эта область есть в обоих полушариях, возникает первый важный вопрос: различаются ли две стороны мозга? На изображениях четко видно асимметрию левого и правого planum temporale у людей с абсолютным слухом. Тогда возникает следующий вопрос: как возникает эта асимметрия? Исследования фМРТ показывают, что у людей с абсолютным слухом в детстве происходит сокращение нейронных связей в правой planum temporale, что делает ее меньше левой. Поскольку сокращение происходит в раннем детстве, а следовательно, и до начала обучения музыке, нельзя сказать, что музыкальное образование как-то влияет на это. Скорее всего, это явление развития, контролируемое генами. Давайте посмотрим, как работает визуализация мозга по отношению к музыке и что мы можем из этого узнать.

В качестве показателя изменения морфологии мозга используется толщина коры головного мозга: она зависит от количества белого вещества, и, следовательно, чем больше белого вещества, тем больше нейронных связей. Исследования показывают, что у людей с абсолютным слухом кора толще, однако только недавно стала понятна точная природа различий. Люди, обладающие абсолютным слухом, имеют более сильные нейронные связи в соответствующих частях мозга. В частности, левая область planum temporale у них кажется асимметрично больше. Эксперименты, где отслеживается подобная корреляция, проводятся очень осторожно, и участвуют в них только музыканты-правши (не забывайте, что доминирование одной из рук влияет на ту сторону мозга, где находятся определенные нейронные функции). Но существует ли эта асимметрия у людей с абсолютным слухом потому, что левая область planum temporale стала больше, или потому, что правая – меньше?

Генетическую основу абсолютного слуха (см. вставку 19.1) исследовали с помощью нескольких подходов. Испытанный подход с исследованием близнецов показал, что наследуемость абсолютного слуха составляет 0,81, что означает наличие сильного генетического компонента признака (помните, что наследуемость колеблется от 0,0 до 1,0, а значения ближе к 1,0 указывают на полный генетический контроль над признаком). С помощью методов, основанных на изучении генома, исследователи пытались локализовать генетические элементы, вовлеченные в абсолютный слух, и обнаружили несколько генов, которые связаны с этой способностью. Один из них, расположенный на хромосоме 8, появляется в большинстве исследований, которые пытаются связать абсолютный слух с генетикой. Ген, на котором сосредоточено внимание, играет важную роль в памяти и познании. Есть и другие локусы – кандидаты на то, чтобы считаться ответственными за это качество, и они обычно участвуют в развитии внутреннего уха.

19.1 Где находятся гены абсолютного слуха?

Особое расположение связанного гена – 8q24.21. Локусы генома начинаются с номера хромосомы, а потом идет отметка, показывающая, находится ли локус на одном конце хромосомы (p) или на другом (q). У человеческой хромосомы есть центромера, отделяющая короткий конец (p) от длинного конца (q). Затем местоположение локуса задается координатами, очень похожими на линейку. Ген 8q24.21 считается ADCY8, или аденилатциклазой 8, которая имеет очень специфическую клеточную функцию в клеточной мембране. Это также ген, который, как полагают, принимает участие в памяти и познании. Локусы, участвующие в развитии абсолютного слуха, также могут быть вовлечены в развитие внутреннего уха и нейронных связей и онтогенез. Если локусы, участвующие в нейронных связях, действительно задействованы, то это подтверждает мысль, что абсолютный слух появляется в результате сокращений связей в мозге.

Врожденную амузию нельзя назвать генетической противоположностью абсолютного слуха, она включает в себя отсутствие способностей определять высоту тона и запоминать мелодии. Как следует из названия, она передается по наследству, и ее нейроанатомия хорошо изучена. В частности, амузия оказывает значительное влияние на слуховую кору и в этом контексте имеет весьма различную нейробиологическую этиологию, но действительно не включает в себя те самые гены, которые определяют абсолютный слух. На сегодняшний день генетическая основа врожденной амузии предполагается, но генетический локус, который она затрагивает, неизвестен.

Есть и другой способ обнаружить гены, отвечающие за музыкальные способности или склонности. Надо задаться вопросом: как естественный отбор генома сказывается на музыкантах? При этом подходе в геноме ищут гены, в которых последовательности ДНК изменились особым образом, что подразумевает естественный отбор. В некоторых тестах геном сканируется область за областью, чтобы была возможность увидеть, происходят ли последовательности ДНК в неслучайных распределениях. Если у гена действительно есть профиль изменения, где он статистически кажется необычным, его помечают как потенциальный ген, вовлеченный в тот или иной признак. В одном из таких исследований изучили геномы 150 финнов, а в качестве необычного признака взяли музыкальные способности. Результаты показали, что определенные гены проявляют признаки естественного отбора, причем некоторые из них участвуют как в развитии внутреннего уха, так и в аспектах развития познавательных способностей. Интересно, что кое-какие обнаруженные у людей гены с неизвестными функциями есть и у певчих птиц, у которых они отвечают за восприятие песен и пение. Ранее я уже отмечал, что эти генетические исследования настолько же хороши, насколько хороша и характеристика фенотипа. Если у вас возникают сложности с определением фенотипа, то поиск генетического коррелята будет либо затруднительным, либо введет в заблуждение. Абсолютный слух и амузию можно обнаружить с помощью простых тестов, поэтому генетическая основа этих признаков довольно сильна. Другие черты, которые ученые исследовали в отношении музыки, труднее определить в качестве фенотипов. Склонность к музыке, музыкальные способности и предпочтения – эти черты сложнее исследовать из-за их размытости. Но, глядя на них, мы приближаемся к пониманию, почему и как музыка успокаивает дикого зверя.