Мозжечок традиционно считается частью мозга, которая управляет движением. У большинства движений, совершаемых большинством животных, повторяющийся, колебательный характер. Когда мы идем или бежим, мы делаем это в более или менее постоянном темпе. Наше тело приспосабливается к нему, и мы его поддерживаем. Когда рыбы плавают, а птицы летают, они машут плавниками или крыльями с более или менее постоянной скоростью. Мозжечок участвует в поддержании темпа. Один из признаков болезни Паркинсона — затруднения при ходьбе, и теперь мы знаем, что это заболевание сопровождается дегенерацией мозжечка.
А какая связь у мозжечка и музыки? У себя в лаборатории мы обнаружили сильную активацию нейронов в мозжечке, когда просили людей слушать музыку, но при этом активации не было, когда звучал обычный шум. По-видимому, мозжечок участвует в отслеживании ритма. Мозжечок фигурирует в наших исследованиях и в другом контексте — когда мы просим людей слушать музыку, которая им нравится, а потом ту, которая им не нравится, или сначала знакомую музыку, а потом незнакомую.
Многие, и мы в том числе, задавались вопросом, не является ли простой случайностью активация мозжечка при реакции на приятное и знакомое. Летом 2003 года Винод Менон рассказал мне о работе гарвардского профессора Джереми Шмахмана. Этот ученый сумел опровергнуть устоявшееся мнение, что мозжечок отвечает только за измерение времени и движение. С помощью аутопсии, нейровизуализации, изучения конкретных случаев и исследований других видов животных Шмахман и его последователи собрали убедительные доказательства того, что мозжечок также причастен к возникновению эмоций. Это объясняет его активацию во время прослушивания музыки, которая нам нравится. Шмахман отмечает, что у мозжечка множество связей с эмоциональными центрами мозга: миндалиной, которая участвует в запоминании эмоциональных событий, и лобной долей, задействованной в планировании и контроле импульсов. Какова связь между эмоциями и движением и почему и то и другое обрабатывается в одной и той же области мозга, которая есть даже у змей и ящериц? Точно мы этого не знаем, но некоторые обоснованные предположения поступают из лучших источников — от первооткрывателей структуры ДНК, Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика.
Лаборатория в Колд-Спринг-Харбор — современное высокотехнологичное предприятие на Лонг-Айленде, специализирующееся на исследованиях в области неврологии, нейробиологии, рака и, как и подобает учреждению, директором которого является нобелевский лауреат Джеймс Уотсон[18], генетики. Лаборатория сотрудничает с Университетом штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук и предлагает ученые степени и повышение квалификации в этих областях. Моя коллега Амандина Пенел несколько лет работала там постдоком (позиция после получения степени PhD, аналог кандидатской диссертации). Она получила докторскую степень за исследование музыкального восприятия, как раз когда я занимался своей докторской диссертацией в Орегонском университете. Мы знали друг о друге благодаря ежегодным конференциям, посвященным музыкальному восприятию. Время от времени лаборатория спонсирует семинары ученых, специализирующихся на определенной теме. Такие семинары длятся по несколько дней, и все едят и спят в лаборатории, проводя вместе целый день за решением выбранной научной задачи. Идея такого собрания состоит в том, что эксперты в определенной теме, признанные мировым научным сообществом, часто придерживаются противоположных взглядов, а здесь они могут прийти к некоторому согласию по определенным вопросам, и так наука движется вперед гораздо быстрее. Семинары Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор широко известны в области геномики, генетики растений и нейробиологии.
Однажды меня застигло врасплох письмо, чуть не затерявшееся в груде довольно обыденных электронных сообщений о комитете по учебной программе бакалавриата и расписании выпускных экзаменов в Университете Макгилла, — приглашение на четырехдневный семинар в Колд-Спринг-Харбор. Вот что я прочитал:
Как мозг представляет время? Как воспринимаются или создаются сложные временны́е структуры? Обработка временны́х паттернов — фундаментальный компонент сенсорной и моторной функций. Учитывая, что наше взаимодействие с окружающей средой имеет временнýю природу, понимание того, как мозг обрабатывает время, служит необходимым шагом к пониманию мозга. Мы стремимся объединить ведущих психологов, нейробиологов и теоретиков со всего мира, работающих над этими проблемами. У нас две цели: во-первых, мы хотим собрать вместе исследователей из разных областей, занимающихся вопросом измерения времени, которые получат большую пользу от взаимного обмена идеями. Во-вторых, на сегодняшний день проделана значительная работа по изучению обработки единичных временны́х интервалов. В будущем мы хотим извлечь пользу из этих исследований и расширить их до изучения временны́х структур, состоящих из множественных временны́х интервалов. Восприятие временны́х паттернов — развивающаяся междисциплинарная область. Мы ожидаем, что на этой встрече сможем обсудить и определить повестку дальнейших междисциплинарных исследований.
Сначала я подумал, что организаторы просто ошиблись, когда включили меня в число участников. Я знал имена всех приглашенных, список которых прилагался к письму. Они были гигантами в моей области — настоящие Джорджи Мартины и Полы Маккартни, Сэйдзи Одзавы и Йо-Йо Ма в области измерения времени. Пола Таллал и ее коллега Майкл Мерцених из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что дислексия связана с проблемами восприятия времени в слуховой системе детей. Пола также опубликовала некоторые из наиболее важных фМРТ исследований речи и мозга, показав, где в мозге происходит фонетическая обработка. Рич Иври был мне как старший брат по науке — один из ярчайших когнитивных нейробиологов моего поколения. Он получил докторскую степень у Стива Кила в Университете Орегона и провел новаторскую работу по исследованию мозжечка и когнитивных аспектов двигательного контроля. Рич очень сдержанный и простой человек, и при этом он может проникнуть в суть научной проблемы с точностью бритвенного лезвия.
Рэнди Галлистел — выдающийся математический психолог, который моделировал процессы памяти и обучения у людей и мышей. Я изучил его статьи вдоль и поперек. Бруно Репп — первый научный консультант Амандины Пенел после получения ею докторской степени и рецензент моих первых двух опубликованных работ (экспериментов с людьми, которые пели популярные песни очень близко к оригинальным нотам и темпу). Пригласили и еще одного эксперта по измерению времени в музыке — Мари Рейсс Джонс. Она проделала самую важную работу, посвященную роли внимания в музыкальном восприятии, и построила выдающуюся модель того, как музыкальные акценты, метр, ритм и ожидания соединяются вместе в нашем знании музыкальной структуры. И Джон Хопфилд, изобретатель сетей Хопфилда, одного из самых важных классов моделей PDP, тоже должен был присутствовать! Приехав в Колд-Спринг-Харбор, я почувствовал себя фанаткой, которая попала за кулисы на концерте Элвиса в 1957 году.
Конференция была напряженной. Исследователи не могли прийти к согласию по основным вопросам: например, как отличить генератор колебаний от хронометра и вовлечены ли одни и те же нейрональные процессы в оценку длительности паузы и временного интервала, заполненного регулярными импульсами.
Поработав вместе, мы поняли — как и надеялись организаторы, — что настоящему прогрессу в этой области во многом препятствует то, что мы используем разные термины для обозначения одних и тех же явлений, а нередко одним и тем же словом (например, термином «измерение времени») обозначаем сразу несколько вещей и опираемся на разные базовые предположения.
Когда слышишь, как кто-то другой использует термин вроде planum temporale (обозначающий нейрональную систему), предполагаешь, что он употреблен в том же значении, в каком его используешь ты. Но в науке, как и в музыке, предположения могут свести на нет все усилия. Один участник считал, что planum temporale нужно определять анатомически, а другой — что его нужно определять функционально. Мы спорили о важности серого вещества по сравнению с белым, о том, что значит синхронность двух событий, — то есть должны ли они фактически произойти строго в одно и то же время или достаточно того, что они кажутся нам одновременными в восприятии.
По вечерам мы заказывали ужин, пили много пива и красного вина и продолжали вести дискуссии за едой. Мой аспирант Брэдли Винс приехал в качестве наблюдателя и исполнял нам мелодии на саксофоне. Я играл на гитаре с несколькими музыкантами из группы, а Амандина пела.
Поскольку встреча была посвящена измерению времени, большинство присутствующих не обратили особого внимания на работу Шмахмана или на возможную связь между эмоциями и мозжечком. А Иври обратил: он знал о работе Шмахмана, и она его заинтриговала. В ходе наших бесед он пролил свет на сходство между восприятием музыки и планированием двигательной активности, которого я не увидел в своем собственном эксперименте. Он согласился со мной в том, что тайна музыки в самой своей сути должна быть связана с мозжечком. Когда я познакомился с Уотсоном, он признался мне, что тоже видит связь между мозжечком, восприятием времени, музыкой и эмоциями. Но что это может быть за связь? Какова ее эволюционная основа?
Несколько месяцев спустя в Калифорнии я навестил свою коллегу Урсулу Беллуджи в Институте Солка в Ла-Хойе. Институт Солка расположен на нетронутом участке земли с видом на Тихий океан. Беллуджи, которая была студенткой великого Роджера Брауна в Гарварде в 1960-х годах, руководит там лабораторией когнитивной нейробиологии. В числе множества прорывов и знаковых открытий в ее карьере можно назвать открытие того, что язык жестов — настоящий язык (у него есть синтаксическая структура, и он не является неорганизованным набором специальных жестов), и эта находка показала, что лингвистический модуль Ноама Хомского распространяется не только на разговорные языки. Она также провела новаторскую работу по восприятию пространства, жестам, нарушениям нейробиологического развития и способности нейронов менять свою функцию, или нейропластичности.