Ieškoti

Smegenų gelmėse

Vykdomosios funkcijos. Kaip susijusi muzika ir pilotavimas?


Teksto autorius - Jamie Hendy


Prieš kelerius metus, kai norėjau tapti oro linijų pilotu, turėjau atlikti tam tikrus testus. Pirmiausia kompiuterio ekrane man buvo pateikta ši mąstymo užduotis su greitai besikeičiančiomis formomis ir spalvomis:



1 pav. Figūrų ir spalvų atpažinimo užduotis.


Reikėjo kuo greičiau paspausti vienodas figūras (pavyzdžiui, žalias aštuonkampis). Naujų figūrų atsirasdavo nuolat. Išbandyti testą galite čia.

Tądien, sėdint mažame kambariuke, man buvo pateikta klaviatūra, vairalazdė ir ausinės. Atlikus minėtą užduotį, ekrane atsirasdavo vis nauja užduotis, tada kita ir dar kita ir taip toliau – kiekviena vis sunkesnė ir nuolat reikalaujanti vis geresnių kognityvinių (pažintinių) gebėjimų, kol pagaliau pasiekiau galutinę užduotį – garso ir vaizdo stimulų kakofoniją. Atlikdamas šią užduotį vienoje rankoje laikiau vairalazdę ir turėjau išlaikyti atsitiktinai judantį kryžiuką ekrano centre, o laisvąja ranka spausti klaviatūros mygtuką kaskart, kai pasigirsdavo garsinis atgalinis skaičiavimas (pvz., 333, 330, 327...), taip pat ta pačia laisvąja ranka laikiau pelę, kad būtų galima atlikti minėtą formos ir spalvos užduotį. Pasikartosiu, kad visa tai vyko tuo pačiu metu. Tačiau, nebuvau įsitempęs, nė kiek..


Manau, pilotų gebėjimų testai ir turėtų būti tokie. Jie skirti tam tikriems būsimo piloto mąstymo ir kognityviniams gebėjimams įvertinti. Kandidato įvertinimas nėra toks paprastas kaip solidus interviu, kai reikia nustatyti, kas gerai dirba komandoje. Taip pat žiūrima į žmogaus vykdomąsias funkcijas: slopinimo kontrolę (angl. inhibitory control), darbinę atmintį (angl. working memory) ir kognityvinį lankstumą (angl. cognitive flexibility). Taigi, kas galėtų turėti išvystytas šias funkcijas?

Muzikantai. Grojimas muzikos instrumentu turi įvairiausių privalumų. Pavyzdžiui, įrodyta, kad grojant didžeridu (angl. digeridoo) pagerinama astma sergančių aborigenų kvėpavimo funkcija [1]. Tačiau grojimas instrumentu yra ne tik fizinė, bet ir smegenų bei proto treniruotė. Tai nėra visiškai netikėta. Pastaruoju metu neuromokslininkai ir psichologai atskleidė ne tik tai, kad muzikinės pratybos stiprina pažintinius procesus, bet ir tai, kad tie patys procesai pasitelkiami atliekant kitas aukštų pažintinių gebėjimų reikalaujančias užduotis, pavyzdžiui, pilotuojant lainerį.


Taigi, ar tai reiškia, kad grojimas muzikos instrumentu iš tikrųjų gali pagerinti piloto gebėjimą valdyti orlaivį? Norėdami atsakyti į šį klausimą, pradėkime nuo scenarijaus.


Įsivaizduokite, kad jūs orlaivio kapitonas ir dabar esate prie kilimo ir nusileidimo takų. Dispečeris leidžia jums kilti. Paspaudžiate greičio pedalą ir lėktuvas įsibėgėja. Viskas atrodo gerai. Vos tik priekis pakyla į orą, lėktuvas pats pradeda mažinti greitį jums nieko nedarant. Pasigirsta pavojaus signalas ir įspėjimas, kad sugedo variklis. Be to – lėktuve yra dešimt žmonių ir jūs esate atsakingas už jų gyvybes. Bet pasistenkite apie tai negalvoti. Esate tik kelių šimtų metrų aukštyje. Jūs žinote, kad oro uostas yra tiesiai už jūsų. Ką darysite?


Jei galvojate, kad reikia apsisukti ir tučtuojau grįžti į oro uostą - klystate. Tai, pasirodo, yra neįmanomas posūkis [2,3]. Neįmanoma apsisukti be veikiančio variklio iškart tik pakilus, nes oro greitis sumažėjęs, o lėktuvas, likęs be galios, kris iš dangaus kaip akmuo (2 pav.). Gali atrodyti, kad apsisukimas būtų logiškiausias sprendimas, tačiau tikėtina, kad tokį sprendimą lemia neapgalvotas emocinis impulsas. Kita vertus, slopinimo kontrolė [4] yra aukšto lygio vykdomoji funkcija. Tai gebėjimas nuslopinti norą rinktis pirmą į galvą atėjusį sprendimą ir bandyti surasti geresnius alternatyvius sprendimus. Antriniuose sprendimuose dažnai atsižvelgiama į papildomus faktorius (aukštį, greitį) ir gilesnį situacijos įvertinimą (iš abiejų jūsų pusių yra keli orlaiviai, taigi sukant galima susidurti ore). Paprastai saugiau tūpti atviroje žemės ūkio paskirties žemėje tiesiai priešais, o ne sukti atgal į oro uostą.


2 pav. Pavaizduotas neįmanomas posūkis.


Taigi, jei pilotas neturi stabdomosios kontrolės, padidėja tikimybė, kad jis bandys atlikti neįmanomą posūkį. Vis dėlto, atrodo, kad yra būdas pagerinti slopinimo kontrolę. 2011 m. F. Degé, C. Kubicek ir G. Schwarzer [5] atliko tyrimą su devyniasdešimčia vaikų, kurie turėjo užpildyti NEPSY-II testą, skirtą kognityviniams gebėjimams, įskaitant slopinimo kontrolę, įvertinti. Tyrėjos taip pat apklausė vaikų tėvus, norėdamos sužinoti vaikų muzikinius įpročius. Buvo nustatyta, kad vaikai, kurie intensyviau mokėsi muzikos, taip pat labiau sugebėjo slopinti savo impulsus.


Skeptikai gali sakyti: „Na, juk tyrimo dalyviai buvo vaikai. Iš kur mes žinome, kad šie slopinimo kontrolės ir vykdomosios funkcijos pagerėjimai, susiję su paprastu muzikavimu, išliks iki pilnametystės, kai pilotai paprastai pradeda savo karjerą?“.

Yra štai toks atsakymas: smegenų plastiškumas. Gaseris ir Šlaugas (Christian Gaser ir Gottfried Schlaug) [5] matavo smegenų struktūrą naudodami magnetinio rezonanso tomografiją. Jie lygino pilkosios medžiagos – smegenų dalies, kurioje yra nervinių ląstelių kūnai – tūrį. Lyginami buvo suaugę profesionalūs klavišininkai, klavišininkai mėgėjai ir suaugusieji, kurie niekada gyvenime negrojo jokiais instrumentais. Rezultatai parodė, kad suaugusių profesionalių muzikantų (ir mėgėjų) smegenų motorinių, klausos ir vizualinių-erdvinių sričių pilkosios medžiagos tūris buvo didesnis negu ne muzikantų. Jei atsižvelgtumėte į anksčiau aprašytą pilotavimo gebėjimų užduotį, pamatytumėte, kad akivaizdu, kad šios smegenų sritys šių užduočių metu turi veikti pilnu kognityviniu pajėgumu. Tačiau esminis elementas, kurį noriu pabrėžti, yra tai, kad visi suaugę profesionalūs muzikantai pradėjo mokytis groti klavišiniais instrumentais vidutiniškai būdami šešerių metų amžiaus. Taigi šie neurobiologiniai faktoriai, pastebėti suaugusiųjų muzikantų, galėjo pradėti tobulėti prieš daugelį metų.


3 pav. Paryškinti vokseliai (trijų dimensijų pikseliai) rodo reikšmingą teigiamą koreliaciją tarp pilkosios medžiagos tankio lyginant muzikantus su ne muzikantais.


Nepamirškite, kad net ir klavišais grojančių mėgėjų smegenų pilkosios medžiagos tūris padidėjo, palyginti su ne muzikantais. Groti pirmuoju smuiku filharmonijos orkestre nėra būtina sąlyga norint gauti naudos iš muzikos. Tačiau yra dar dvi vykdomosios funkcijos, kurios yra būtinos tiek muzikantams, tiek pilotams, – tai darbinė atmintis ir kognityvinis lankstumas. Darbinė atmintis – tai kognityvinio tinklo dalis, atsakinga už informacijos įsiminimą atliekant užduotį (pavyzdžiui, pilotas prisimena kontrolinio sąrašo punktus). „Geresnė“ darbinė atmintis reiškia, kad protas gali prisiminti ir panaudoti daugiau informacijos [4]. Muzikantui taip pat reikia geros darbinės atminties, kad galėtų apdoroti dinamikos, tempo, ritmo ir kitas muzikos dedamąsias.


Net jei pilotas ar muzikantas neturi impulsyvių polinkių, jiems netrūksta slopinamosios kontrolės. Jei jų darbinė atmintis yra silpna, jie gali atitinkamai nesilaikyti saugumo ar atlikimo standartų. Jipp (2016) nustatė, kad, padarę vieną klaidą, pilotai, kurių darbinė atmintis buvo prastesnė, po vienos nesėkmės dažniau padarydavo ir daugiau klaidų, nes jie vis dar galvojo apie pirmąją klaida. Tai vadinama kognityviniu užrakinimu [6]. Galima pasižiūrėti, kaip tai veikia iš tiesų. Viena liūdnai pagarsėjusi avarija įvyko 1972 m., kai lėktuvo „TriStar L-1011“ (kitaip tariant, didelio lėktuvo) įgula nesugebėjo nusileisti, nes buvo užsiėmusi bandymu pataisyti kabinoje sugedusią lemputę. Jie tiesiogine to žodžio prasme nežinojo, kad nusileido likus dešimčiai sekundžių iki smūgio. Žuvo 101 žmogus.


Nors tai nepalyginama, tačiau tai panašu į muzikanto klaidą, padarytą per koncertą. Muzikantas, turintis geresnę darbinę atmintį, galėtų ištaisyti klaidą ir tęsti pasirodymą, tačiau turintis prastesnę darbinę atmintį labiau rizikuoja ir vėl supainioti natas, nes dalis jo darbinės atminties vis dar mąsto apie pirmąją klaidą, o ne muziką.


4 pav. Garso ir vaizdo stimulų palyginimas, kurį pilotai ir muzikantai turi atlikti naudodami savo darbinę atmintį.


Muzikantai, kaip grupė, pasižymi geresne darbine atmintimi negu ne muzikantai [7]. Muzikantai lenkia ne muzikantus net ir fiziologiniais darbinės atminties rodikliais. Darbinė atmintis šiuo atveju gali būti pamatuota vartojant „keistuolio“ (angl. oddball) paradigmą, kai dalyviams pateikiama pasikartojanti vizualinių (vaizdinių) arba audityvinių (garsinių) stimulų seka, kuri staiga pertraukiama kito. Tyrėjai fiksuoja, kaip greitai dalyviai reaguoja į šį „keistą“ stimulą, matuodami skleidžiamas smegenų elektrines bangas. George'as ir Cochas (2011 m.) pateikė dalyviams panašią užduotį ir nustatė, kad muzikantai greičiau atnaujina darbinės atminties sistemą negu ne muzikantai. Be to, muzikantų smegenų elektrinis atsakas buvo didesnis, o tai reiškia, kad jų smegenys buvo jautresnės ir galėjo atpažinti „keistuolius“, tad darbinės atminties atnaujinimas pareikalavo mažiau pastangų. Apskritai, tai reiškia, kad ilgalaikis muzikinis lavinimas gali ne tik lemti minėtą pilkosios medžiagos tūrio padidėjimą [5], bet ir gali būti susijęs su vadinamuoju efektyvesniu programinės įrangos veikimu.


Galiausiai, kognityvinis lankstumas. Paskutinė vykdomoji funkcija, kurią aptarsime, yra gebėjimas keisti prioritetus ir koreguoti planus, reaguojant į pasikeitusias aplinkybes, siekiant galutinio tikslo [4]. Pavyzdžiui, patraukti skaitytojo dėmesį netikėta vaizdo nuoroda. Ji labai trumpa. Prašome pažiūrėti! Prieiga internete.


Jeigu peržiūrėjote, atkreipkite dėmesį kaip Jacob‘as genialiai susigrąžina auditoriją truputį nukrypdamas nuo tvarkingai atliekamos dainos ir komiškai imituodamas erzinantį skambučio signalą. Man tai labai patinka. Jo improvizacija atspindi vykdomųjų funkcijų įkūnijimą.


Panašiai ir aviacijoje – nenuspėjamumas yra labai dažnas. Audra gali kilti iš niekur. Oro eismo kontrolė gali nurodyti likti ant žemės. Pavyzdžiui, jūsų paskirties oro uostas gali būti uždarytas dėl teroristų. Ką dar galite sugalvoti?


Didžiausią avariją aviacijos istorijoje lėmė kognityvinio lankstumo stoka (taip pat ir slopinimo kontrolės stoka). 1977 m. kovo mėn. keli lėktuvai buvo priversti pakeisti maršrutą Tenerifėje dėl teroristinio incidento Gran Kanarijoje. Tarp jų buvo ir KLM „Jumbo“. Nedideliame oro uoste susidarė spūstys. Buvo užblokuoti nusileidimo takai, išvykstantys lėktuvai turėjo naudotis kilimo ir nusileidimo takais. Labai patyręs KLM kapitonas nekantravo pakilti į orą, kai tik Gran Kanarija vėl bus atidaryta. Tačiau tvyrojo rūkas ir matomumas buvo gerokai pasunkėjęs. Vis dėlto KLM buvo nurodyta rikiuotis prie pakilimo tako ir laukti kito „Jumbo“ lėktuvo, kuris tuo pačiu metu naudojosi juo. Tačiau KLM kapitonas pradėjo greitinti lėktuvą, nors „Pan-Am Jumo“ buvo pasislėpęs rūke tiesiai priešaky. Tik antrasis pilotas pasakė kapitonui, kad jiems nebuvo duotas skrydžių valdymo leidimas kilti. Kapitonas atsakė, kad jis žinąs, kad jau galima kilti. Tuomet skrydžių vadovas nurodė maršrutą, kuriuo jie turėjo skristi po leidimo pakilti. Tačiau tai nebuvo leidimas kilti. KLM kapitonas noriai pareiškė: „mes skrendame“. Lėktuvas padidino greitį ir netrukus susidūrė su „Pan-Am“ lėktuvu, kuris vis dar riedėjo pakilimo taku. Žuvo 583 žmonės. Išgyveno tik 61 žmogus. Jei KLM pilotas būtų sušvelninęs savo impulsą pakilti į orą ir numalšinęs stresą, avarija nebūtų įvykusi. Jei įgula būtų įvertinusi situaciją ir dėl tiršto rūko, ir spūsčių nebūtų taip griežtai nusiteikusi skristi į Gran Kanariją, galbūt būtų įžvelgusi riziką ir atidėjusi išvykimą.


Trumpa papildoma pastaba dėl KLM „Pan-Am“ pavyzdžio: akivaizdu, kad avarijos metu nepakankamai veikė įvairios vykdomosios funkcijos, ne tik kognityvinio lankstumo ir slopinimo kontrolės, – tačiau tai jau nebe šio straipsnio tema. Gali būti sudėtinga pažvelgti į realaus gyvenimo scenarijų ir tvirtai nustatyti, kurios vykdomosios funkcijos atliko didžiausią vaidmenį. Šios funkcijos nėra tokios jau atskiros viena nuo kitos – visos jos paprastai yra priekinės smegenų skilties sistema [8] (taigi, atliekant bet kokią užduotį jos yra funkciškai susijusios). Kur baigiasi viena ir prasideda kita? Reikia suprasti, kad vykdomosios funkcijos taip pat veikia lanksčiai ir tai painioja net pačius neuromokslininkus. Nepaisant to, tyrimai rodo, kad pilotai, kurių kognityvinio lankstumo lygis yra aukštesnis, geriau vertina situaciją nei pilotai, kurių kognityvinis lankstumas mažas [4,9]. Taip pat tarp vaikų ir suaugusiųjų muzikantų pastebimas gerokai didesnis aktyvumas motorinėse srityse ir ventrolateralinėje prefrontalinėje žievėje (visos smegenų sritys, susijusios su kognityviniu lankstumu) tuomet, kai jiems pateikiamos užduotys, kuriose reikia prisitaikyti prie dažnai kintančių užduočių ir taisyklių joms spręsti. Tai patvirtina prielaidą, kad grojimas instrumentu gali skatinti aukšto lygio kognityvinių funkcijų vystymąsi ir palaikymą.


Apibendrinant galima teigti, kad grojimas muzikos instrumentais ir skraidymas lėktuvais iš pirmo žvilgsnio yra dvi visiškai skirtingos veiklos rūšys. Viena iš jų paprastai suteikia emocinį malonumą, kita – tiesiog žmones nuskraidina iš taško A į tašką B. Vis dėlto muzikanto ir piloto smegenys funkciškai panašios – įdarbinamos panašios smegenų sritys. Tačiau vaiko smegenis grojimas instrumentu gali veikti kaip „neurologinė žaidimų aikštelė“ – pradeda vystytis aukštesnio lygio pažintiniai procesai, reikalingi suaugus ne tik pilotams, bet ir daugelio kitų profesijų atstovams. Be to, muzikavimas gali ne tik pagerinti kitų užduočių atlikimą, bet ir suteikti malonumą.


Taigi, jei kada lipant į lėktuvą kils abejonių dėl piloto ilgametės skraidymo patirties ar dėl jo kompanijos mokymo tvarkos, – paprašykite jo apibrėžti mažąją kvintą...


 

Šaltiniai:


1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1748-0361.2009.00256.x

2. U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration. (1987). Impossible Turn. Washington, D.C.: The Administration: [Supt. of Docs., U.S. G.P.O., distributed]

3. https://www.faasafety.gov/files/gslac/library/documents/2018/Nov/164492/P-8740-44.pdf

4. https://commons.erau.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1486&context=edt

5.https://www.researchgate.net/publication/324510467_Brain_Structures_Differ_between_Musicians_and_Non-Musicians

6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27507167/

7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21315092/

8. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.458.4141

9. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0099868


Paveikslėlių šaltiniai:


1. https://www.pilotest.com/fr/tests/grid

2.https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/maneuvers/the-impossible-turn-should-you-turn-back-to-the-runway-or-land-straight-ahead/

3.https://www.researchgate.net/figure/Brain-regions-with-gray-matter-differences-between-professional-musicians-amateur_fig1_324510467

4.https://flightsafety.org/asw-article/attention%E2%80%89on-deck/; https://i.stack.imgur.com/Zn9Vr.jpg

5. https://www.pinterest.fr/pin/357895501634122510/