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.

Некоторые нейромедиаторы используются по всей нервной системе, а другие — только в определенных областях мозга и только определенными типами нейронов. Серотонин вырабатывается в стволе мозга и связан с регуляцией настроения и сна. Такие антидепрессанты, как «Прозак» и «Золофт», известны под названием селективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС), поскольку они ингибируют (тормозят) процесс, позволяя тому серотонину, который уже есть, действовать в течение более длительного периода. Точный механизм, благодаря которому ингибиторы обратного захвата серотонина облегчают депрессию, обсессивно-компульсивное расстройство, а также нарушения настроения и сна, пока нам неизвестен. Дофамин выделяется прилежащим ядром и участвует в регуляции настроения и координации движений. Он широко известен как часть системы удовольствия и вознаграждения мозга. Когда наркоманы употребляют наркотик, а игроманы выигрывают — и даже когда шокоголики получают какао, у них высвобождается именно этот медиатор. Роль дофамина, как и важная роль прилежащего ядра, в удовольствии от музыки оставалась неизвестной до 2005 года.

Когнитивная нейронаука за последнее десятилетие сделала большой скачок в понимании этих процессов. Теперь нам гораздо больше известно о том, как работают нейроны, как они взаимодействуют друг с другом, как формируют сети и как организм создает их по инструкциям, заложенным в генах. Одним из выводов о работе мозга на макроуровне является популярное представление о специализации полушарий, то есть о том, что его левая и правая половины выполняют различные когнитивные функции. Это, безусловно, так, но, как и в случае с большей частью научных знаний, проникших в массовую культуру, суть явления гораздо сложнее.

Начнем с того, что исследование, на котором основан такой вывод, проводилось на правшах. По ряду причин, пока не совсем ясных, организация мозга у левшей (а это примерно 5–10 % населения) и амбидекстров иногда такая же, как и у правшей, но чаще она другая. Отличия могут заключаться в простом зеркальном отражении функций, когда те меняются полушариями. Однако во многих случаях отличия иные, и они пока недостаточно задокументированы. Таким образом, любые обобщения об асимметрии полушарий применимы к большинству людей, у которых ведущая рука — правая, но не ко всем людям.

Считается, что у писателей, предпринимателей и инженеров ведущее полушарие — левое, а у художников, танцоров и музыкантов — правое. Популярное представление о том, что левое полушарие является аналитическим, а правое — творческим, не лишено смысла, однако оно чрезмерно упрощенное. На самом деле обе части мозга выполняют аналитические операции и обе занимаются абстрактным мышлением. Все эти виды деятельности требуют координации полушарий, и лишь некоторые из задействованных в них конкретных функций явно латерализованы.

Обработка речи в основном локализована в левом полушарии, однако некоторые ее общие аспекты, такие как интонация, акцент и высота голоса, чаще нарушаются после повреждения правого полушария. Способность отличать вопрос от утверждения или сарказм от искреннего выражения чувств нередко основывается на латерализованных нелингвистических сигналах правого полушария, в совокупности называемых просодией. Возникает естественный вопрос, характерна ли подобная асимметрия для взаимодействия мозга с музыкой и происходит ли большая часть ее обработки с правой стороны. Известно множество примеров, когда люди с повреждениями левого полушария мозга утрачивали способность говорить, но при этом сохраняли музыкальную функцию, но есть и обратные случаи. Следовательно, музыка и речь, возможно, задействуют некоторые перекрывающиеся сети нейронов, но тем не менее не могут использовать буквально одни и те же структуры мозга.

Локальные характеристики устной речи, такие как способность отличать одни ее звуки от других, по-видимому, латерализованы в левом полушарии. Мы обнаружили подобную латерализацию и в обработке мозгом музыки. Общий контур мелодии — ее мелодическая форма, не включающая интервалы, — обрабатывается в правом полушарии, там же локализована и способность тонко различать ноты, находящиеся близко друг к другу по высоте. В соответствии с языковыми функциями левое полушарие участвует в наименовании характеристик музыки, например названия песни, исполнителя, инструмента или музыкального интервала. Музыканты, когда играют правой рукой или читают ноты из правого зрительного поля[11], используют для этого левое полушарие, так как оно отвечает за движения правой половины тела. Есть также новые доказательства того, что отслеживание развития музыкальной темы — размышления