KIELEN JA MUSIIKIN SUHDE

KIELEN JA MUSIIKIN SUHDE Kognitiotieteen perusteet kurssi, 16.11.2010 Mari Tervaniemi & Eino Partanen Kognitiivisen aivotutkimuksen yksikkö (CBRU), HY Monitieteisen musiikintutkimuksen huippuyksikkö Psykologian laitos, JY mari.tervaniemi@helsinki.fi eino.partanen@helsinki.fi 1

Luennon teemat Miksi kieli ja musiikki ovat kehittyneet? Mitä eroja/yhtäläisyyksiä on kielen ja musiikin aivomekanismeilla? Miten musiikin harrastaminen vaikuttaa yleiseen neurokognitiiviseen kehitykseen? Puheen ja musiikin havaitsemisen kehitys vauvaiässä 2

Musiikin historia Kyky kommunikoida kielen ja musiikin avulla on poikkeuksellinen, sillä se on ilmennyt jokaisessa tunnetussa ihmiskulttuurissa kautta historian. Kykymme laulaa on saattanut kehittyä jo 200 000 vuotta sitten (Mithen, 2005). Vanhimmat löydetyt soittimet ovat yli 30 000 vuotta vanhoja (Conard ym., 2009, Nature). Eläinten musisointi on sukupuoli- ja hormonisidonnaista ja rajoittunutta oppimismekanismiensa ja käyttötarkoituksensa suhteen (Patel, 2008). 3

Kieli ja evoluutio Kielen kehitys on seurausta evoluution myötä tapahtuneesta biologisesta adaptaatiosta (luonnonvalinnasta). Ihmisen ääntöväylä on kehittynyt puheen tuottoa varten. Vauvoilla on luontainen taipumus jokeltaa ja oppia kielellisiä äänteitä. Kielen oppiminen on yleismaailmallinen ilmiö. Kielen oppimisessa on ns. kriittisiä kausia. Puhutun kielen ja viittomakielen välillä on useita rakenteellisia yhtäläisyyksiä. 4

Musiikki ja evoluutio Mikä on musiikin adaptiivinen merkitys? Musiikki on kehittynyt pääasiassa muita toimintoja, kuten kuuloaistia tai kieltä, palvelevien adaptiivisten funktioiden varaan (Pinker, 1997). Musiikki on kuuloaistin juustokakku, hedonistisen nautinnon väline, jota ilman ihminen selviäisi vallan mainiosti. Musiikilla on ollut tärkeä adaptiivinen merkitys erityisesti pariutumisessa, yksilön henkisessä ja sosiaalisessa kehityksessä sekä sosiaalisten suhteiden muodostamisessa (Fitch, 2006). Musiikki on ihmisen ainutlaatuinen keksintö, kuten tulenteko tai kirjoituskieli, joka on muuttanut maailmaamme pysyvästi ja jota ilman olisi lähes mahdotonta elää (Patel, 2008). Musiikin monet muodot eri kulttuureissa 5

Luennon teemat Miksi kieli ja musiikki ovat kehittyneet? Mitä eroja/yhtäläisyyksiä on kielen ja musiikin aivomekanismeilla? Miten musiikin harrastaminen vaikuttaa yleiseen neurokognitiiviseen kehitykseen? Puheen ja musiikin havaitsemisen kehitys vauvaiässä 6

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: Äänenkorkeus (pitch, height) ja sointiväri (timbre) Sekä puhe että musiikki koostuvat äänistä, joiden havaittu taajuus eli äänenkorkeus sekä sointiväri vaihtelevat ajassa. Näillä akustisilla piirteillä on erilainen merkitys puheen ja musiikin havaitsemisessa. Musiikilliset äänet jakautuvat korkeutensa mukaan intervalleihin, opittuihin mentaalisiin kategorioihin, jotka ohjaavat musiikin havaitsemista. Puheessa äänenkorkeutta vaihdellaan erityisesti ilmaistaessa emootioita tai lausetyyppejä (esim. kysymyslauseet), mutta korkeus ei ole tärkeä semanttisen merkityksen erottelussa (poikkeuksena tonaaliset kielet). Sointiväri on musiikissa esteettisesti tärkeä piirre (esim. eri soittimien äänten erottelussa). Sekä puheen että musiikin havaitsemisen perustana ovat kulttuurin kautta opitut äänikategoriat, erityisesti intervallit musiikissa ja vokaalit ja konsonantit puheessa. Vaikka kyse on eri kategorioista, saattaa niillä kuitenkin olla yhteinen oppimismekanismi. 7

Aivopuoliskojen erikoistuminen: Puhe vs. musiikki Tervaniemi et al., 2000, Human Brain Mapping8

Äänenkorkeuden ja keston lateralisaatio aivoissa Vasen kuuloaivokuori osallistuu enemmän puheelle tyypillisten nopeiden mutta korkeudeltaan toisistaan enemmän eroavien äänten analysointiin. Oikea kuuloaivokuori osallistuu enemmän musiikille tyypillisten hitaampien, korkeuden suhteen hienosyisempien erojen analysointiin. Schönwiesner et al., 2005, Eur J Neurosci 9

Äänenkorkeuden erottelu aivoissa Äänenkorkeuden erottelutarkkuus on suurempi oikealla kuin vasemmalla kuuloaivokuorella. Hyde et al., 2008, Neuropsychologia 10

Sointivärin havaitseminen aivoissa Sointivärin (timbre) havaitseminen aktivoi ohimolohkon keski- ja yläosia (STG, STS) molemmilla aivopuoliskoilla = bilateraalinen. Vocal vs. non-vocal Timbre A vs. timbre B (musical) Belin et al., 2000, Nature Menon et al., 2000, NeuroImage 11

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: Rytmi Puheen ja musiikin yhteydessä rytmillä tarkoitetaan äänten systemaattista jaottelua niiden keston, ajoituksen, painotuksen ja ryhmityksen suhteen. Musiikilliselle rytmille olennaisia piirteitä ovat jaksottaiset iskut (periodisuus) ja niitä painottamalla syntyvät tahtilajit, mikä mahdollistaa kehon liikkeiden synkronisoinnin musiikkiin. Puheen rytmi ei perustu minkään yksikön jaksottaiseen, periodiseen, esiintymiseen vaan on pikemminkin seurausta fonologisesta ilmiöstä, kuten tavujen painottamisesta, mikä muodostaa tietylle kielelle ominaisen äänirakenteen. 12

Rhythm n Brain Musiikin rytmin havaitsemiseen ja tuottamiseen (esim. taputtamalla) osallistuvat erityisesti liikkeiden säätelyyn erikoistuneet alueet, kuten tyvitumakkeet, motorinen aivokuori (SMA, PMC) ja pikkuaivot. Popescu et al., 2009, NeuroImage Grahn & Rowe, 2009, J Neurosci 13

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: Melodia Melodia on organisoitu äänenkorkeuksien sarja, joka välittää paljon erilaista informaatiota kuulijalle. Melodian havaitsemisen aikana irrallisten äänten sarja muunnetaan merkityksellisten suhteiden jatkumoksi. Musiikissa melodiat rakentuvat tonaalisen järjestelmän mukaisesti valittujen vakiintuneiden intervallien varaan. Musiikin melodiat ovat esteettisiä "objekteja, joissa yksittäisten sävelten väliset rakenteelliset suhteet ovat merkityksellisiä. Puheen "melodialla" tarkoitetaan intonaatiota, puheäänteiden äänenkorkeuden (erityisesti äänen perustaajuuden, F0:n) vaihtelua, joka välittää emotionaalista ja syntaktista tietoa ja palvelee siten puheen ymmärtämistä. 14

Melodian havaitseminen aivoissa Melodian prosessoinnin hierarkia: 1) Sarja lyhyitä suhinaääniä aktivoi laajaa aluetta Heschlin poimussa (HG) ja planum temporalessa (PT) bilateraalisesti. 2) Kun suhinalla on tietty äänenkorkeus, aktivoituu pienempi alue HG:ssä bilateraalisesti. 3) Kun suhina muodostaa melodian, aktivoituu pienet alueet oikeassa planum polaressa (PP) ja ylemmässä ohimolohkopoimussa (STG). Patterson et al., 2002, Neuron 15

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: Syntaksi Syntaksilla tarkoitetaan periaatteita, joiden perusteella erilliset rakenteelliset yksiköt yhdistetään sarjoiksi: sanat lauseiksi ja sävelet melodioiksi ja sointukuluiksi. Kenties selvin ero kielen ja musiikin syntaksien välillä ovat kielen kieliopilliset kategoriat, kuten substantiivit, verbit ja adjektiivit, sekä niiden yhdistämistavat lauseen muodostuksessa. Näille musiikissa ei ole olemassa vastineita. Syntaktiset säännöt, joilla sanoja yhdistetään toisiinsa kielessä, johtavat yleensä lauseen yksiselitteiseen tulkintaan, ts. ymmärrämme lauseen viestin useimmiten sillä tavalla kuin se on tarkoitettu. Musiikin syntaksi ei luo yksiselitteistä tulkintaa vaan tulkinnan monimerkityksisyys on itse asiassa tärkeä osa musiikin esteettistä kokemusta. 16

Puheen ja musiikin syntaksien hierarkkinen ja looginen rakenne Kielessä syntaksi ohjaa miten pienimpiä merkitysyksiköitä, morfeemeita, yhdistetään sanoiksi, miten sanoja yhdistetään lausekkeiksi ja miten lausekkeita yhdistetään lauseiksi. Musiikissa on olemassa syntaktisia (esim. tonaalisia) periaatteita, joiden avulla sävelten osajoukoista muodostetaan asteikkoja ja sointuja. * Erilaisissa musiikkityyleissä omat periaatteensa Kielen syntaksi määrittää lauseiden rakenneosien suhteita ja tehtäviä, minkä seurauksena sanojen järjestyksen muuttaminen muuttaa lauseen merkitystä. Myös musiikissa syntaksi määrittää melodian harmonisten elementtien, sointujen, suhteita, minkä seurauksena niiden järjestyksen muuttaminen muuttaa sitä miten melodia kuullaan. 17

Puheen syntaksin käsittely aivoissa Puheessa syntaktiset virheet saavat aikaa ns. early left anterior negativity (ELAN) ja P600-vasteet. Puheen syntaktinen käsittely aktivoi Brocan aluetta sekä yläohimolohkon etu- ja takaosia vas. puolella. Friederici & Alter, 2004, Brain Lang Grodzinsky & Friederici, 2006, Curr Opin Neurobiol 18

Musiikin syntaksin käsittely aivoissa Musiikissa syntaktiset virheet saavat aikaa ns. early right anterior negativity (ERAN) ja P600-vasteet. harmonic linguistic Koelsch & Siebel, 2005, TICS Patel et al., 1998, J Cogn Neurosci 19

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: Merkitys Kielessä merkitys viittaa siihen miten sanat ja lauseet heijastavat todellisuutta (semantiikka) ja siihen miten kuulija tekee päätelmiä kuulemastaan viestistä (pragmatiikka). Musiikissa ei ole vastaavaa viittauksellisuutta kuin kielessä ("joku teki jotain jollekin"). Musiikilla voi kuitenkin olla useita erilaisia merkityksiä, jotka riippuvat kuulijasta. Esimerkiksi tietyn musiikkikatkelman kuuleminen voi herättää kuulijassa odotuksen siitä miten sen melodia jatkuu käsityksen sen välittämästä tunnetilasta tunnekokemuksen kokemuksen liikkeestä visuaalisia mielikuvia mielleyhtymiä omaan elämänhistoriaan kokemuksen omasta identiteetistä tai kulttuuri-identiteetistä 20

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: Emootiot Puheella ja musiikilla on tärkeä merkitys tunteiden välittämisessä. Osa musiikin emotionaalisesta ilmaisuvoimasta rakentuu samojen akustisten vihjeiden pohjalle, joiden avulla emootioita ilmaistaan myös puheessa. Kuulija kykenee tarkasti arvioimaan mitä tunnetilaa lauseen puhuja tai musiikin esittäjä pyrkii ilmaisemaan, ainakin jos kyse on perustunteista (ilo, suru, viha, pelko, hellyys). Perustunteita välitetään sekä puheessa että musiikissa samojen akustisten piirteiden avulla (esim. vihaa ilmaistaan nopealla tempolla, suurella äänenvoimakkuudella, korkealla äänen perustaajuudella sekä karkealla sointivärillä). Juslin & Laukka, 2003, Psychol Bull 21

Puheen ja musiikin rakenteelliset piirteet: YHTEENVETO Musiikki eroaa puheesta rakenteellisesti. äänenkorkeuksien hierarkkisuus (intervallit, tonaliteetti) periodinen rytmi (jaksottaiset iskut, tahtilajit) syntaktinen ja semanttinen monimerkityksisyys Musiikin ja puheen havaitsemisen taustalla ovat samanlaiset oppimismekanismit. kyky muodostaa äänikategorioita kyky yhdistää saapuvat yksiköt (kuten sanat ja sävelet) syntaktisiksi rakenteiksi kyky poimia ääniärsykkeistä vivahteikkaita emotionaalisia merkityssisältöjä 22

Luennon teemat Miksi kieli ja musiikki ovat kehittyneet? Mitä eroja/yhtäläisyyksiä on kielen ja musiikin aivomekanismeilla? Miten musiikin harrastaminen vaikuttaa yleiseen neurokognitiiviseen kehitykseen? Puheen ja musiikin havaitsemisen kehitys vauvaiässä 23

Musiikin harrastamisen vaikutus kognitiivisiin toimintoihin Musiikin havaitseminen korreloi lapsilla spatiaaliseen päättelykykyyn, lukemiseen ja foneemien havaitsemiseen sekä yleiseen älykkyyteen (Nelson & Barresi, 1989; Lamb & Gregory, 1993; Barwick ym., 1989; Douglas & Willats, 1994; Lynn ym., 1989). Musiikkia opiskelleet suoriutuvat musiikkia opiskelemattomia paremmin kielellisen muistin, sanasujuvuuden, visuospatiaalisen hahmottamisen, tarkkaavaisuuden suuntaamisen sekä lukemisen tehtävistä (Chan ym., 1998; Hassler ym., 1985, 1987; Hurwitz ym., 1975). Musiikkituntien määrä korreloi älykkyysosamäärään (Schellenberg, 2004). Kun lapset saavat satunnaistetusti joko musiikkiopetusta tai muuta opetusta, suoriutuvat musiikkiopetusta saaneet lapset paremmin matemaattisissa ja spatiaalisissa tehtävissä, päättelytehtävissä, lukemisessa ja kirjoittamisessa sekä puheen prosodian havaitsemisessa (Gardiner ym., 1996; Rauscher ym., 1997; Standley & Hughes, 1997; Gromko & Poorman, 1998; Bilhartz ym., 2000; Costa-Giomi, 1999; Rauscher & Zupan, 2000; Graziano ym., 1999; Thompson ym., 2002) 24

Muusikkojen muovautuvat aivot Muusikoilla on suurempi harmaan aineen tilavuus useilla aivokuoren alueilla. päälaenlohkon ylä-etuosa liike- ja tuntoaivokuori myös suurempi aivokurkiaisen etuosa vasen pikkuaivo alempi ohimolohko vasen etuotsalohko Gaser & Schlaug, 2003, J Neurosci 25

Musiikin harrastamisen vaikutus kielelliseen oppimiseen Musiikkia lapsena harrastaneet opiskelijat (n = 30) suoriutuvat paremmin sanalistan oppimistehtävässä kuin musiikkia harrastamattomat opiskelijat. Chan et al., 1998, Nature 26

Musiikillisten taitojen yhteys vieraan kielen ääntämiseen Englantia hyvin ääntävät lapset suoriutuvat paremmin musikaalisuustestissä ja heillä on suuremmat MMN-vasteet epävireisiin sointuihin. Kuorolaulua harrastavilla on parempi vasemman korvan erottelukyky dikoottisessa kuuntelussa kokeessa (ts. tarkkaavaisuuden suuntaaminen tehostunutta). LPG APG Milovanov et al., 2007, 2008, Brain Res 27

Miten musiikin harrastaminen vaikuttaa yleiseen neurokognitiiviseen kehitykseen - YHTEENVETO Kun lapset saavat satunnaistetusti joko musiikkiopetusta tai muuta opetusta, suoriutuvat musiikkiopetusta saaneet lapset paremmin matemaattisissa ja spatiaalisissa tehtävissä, päättelytehtävissä, lukemisessa ja kirjoittamisessa sekä puheen prosodian havaitsemisessa Muusikoilla enemmän neuroneita useilla eri aivoalueilla; lisäksi vastaavien aivoalueiden toiminta on heillä nopeampaa/voimakkaampaa/automaattisempaa kuin musiikillisesti harjaantumattomilla koehenkilöillä Musiikillinen harjaantuneisuus myös yhteydessä kielellisiin taitoihin: sanalistan oppiminen ja vieraan kielen ääntäminen 28

Luennon teemat Miksi kieli ja musiikki ovat kehittyneet? Mitä eroja/yhtäläisyyksiä on kielen ja musiikin aivomekanismeilla? Miten musiikin harrastaminen vaikuttaa kielelliseen kehitykseen? 29