English summary
Mental practice can be defined as the act of imagined rehearsal of a task with the specific intent to learn or improve it without overt movement output. In musicians such mental practice or motor imagery (MI) correlates with an enlargement of the corresponding cortical map. Mental practice may accelerate the acquisition of a new motor skill by providing a cognitive model of the demanded motor act in advance of any physical practice, but it is shown to be most effective if one have a well established motor representation of the skill which is to be practiced before MI starts. MI has been shown to be as efficient as movement execution (ME) in learning a very simple piano piece, but would probably not be of value in rehearsing an advanced piece for an amateur. Although there are evidence that MI alone may both increase physical strength and enlarge the cortical map, the combination of ME and MI are the very reason for engaging in MI in the first place, and is also shown to be most effective. The effect size for MI has been reported to be moderate in studies focusing on MI alone, but more recent studies have shown that the MI group can be brought to the same level as the ME group by simply adding one single ME training session at the end of the period. This can be seen as an important finding, and more research in the area would be of great interest.
Foto av Stephan Elleringmann: En pianist i en PET-skanner (Parsons, Sergent, Hodges, & Fox, 2005, side 203).
The most intricately and perfectly coordinated of all voluntary movements in the animal kingdom are those of the human hand and fingers, and perhaps in no other human activity do memory, complex integration, and muscular coordination surpass the achievements of the skilled pianist. — H. W. Smith, From Fish to Philosopher
Bakgrunn
Begrepet plastisitet har i psykologien sitt opphav i W. James’ bok The Principles of Psychology fra 1890. James anså musikk som et rent overskuddsfenomen uten større betydning, men betydningen av å studere høyt utdannede musikere for å forstå hvordan den menneskelige organisme danner og opprettholder nye nervebaner har gradvis fått økt oppmerksomhet de siste tiårene (Baumann, Koeneke, Schmidt, Meyer, Lutz & Jancke, 2007, side 67). Dette gjelder spesielt for forskning på læring over lengre tid:
Slow changes, on the other hand, occur with more gradual performance improvements and are associated with reorganization of functional topography (Kleim et al., 2004), enlargement of the cortical map (Pascual-Leone, 2001), and morphological changes to brain structure (Münte, Altenmüller, & Jäncke, 2002). (…) Studies of musicians are especially well suited to address questions about slow learning, in particular, since musical expertise engages a network of primary and multimodal regions that may be differently influenced by mechanisms of plasticity (Landau, S. M., & D'Esposito, 2006, side 246.)
Det kan hevdes at musikkfremføring på høyt nivå er en av de mest intrikate og komplekse integreringene av menneskelige fakulteter som persepsjon, emosjon, kognisjon og motorikk vi kjenner (Parsons, Sergent, Hodges & Fox, 2005). Denne kompleksiteten kan være én mulig forklaring på hvorfor musiske aktiviteter, som for eksempel pianospilling, får så stor overføringsverdi som enkelte studier antyder:
Our findings indicate significant performance gains in general cognitive assessments that were not specifically trained in IPI [Individualized Piano Instruction]. Transferability of an intervention to other cognitive domains is extremely rare in the aging literature (Bugos, Perlstein, McCrae, Brophy & Bedenbaugh, 2007, side 469.)
Alle disse momentene gjør den utøvende musikkprofesjon til en fruktbar scene for å undersøke betydningen og effekten av mental øving – motor imagery (MI). Det sentrale spørsmålet er her ikke i hvilken grad MI kan erstatte, men snarere komplimentere, fysisk øving – movement execution (ME). For å avgjøre betydningen av mental øving for musikere virker det mer naturlig å sette opp problemstillingen slik: MI+ME>ME? Altså om mental øving kombinert med fysisk øving gir bedre resultat enn fysisk øving alene, gitt at øvingstiden er konstant.
Mental øving
I sine bøker om fascinerende virtuoser, beskriver forfatteren H. Schoenberg hvordan de legendariske pianistene V. Horowitz og A. Rubinstein anvendte mental øving. Horowitz forberedte seg visstnok til konserter rent platonsk for slik å unngå feedback fra andre instrumenter enn sitt eget Steinway (som han tok med seg på turné). Den mer sedat anlagte Rubinstein yndet derimot å øve mentalt fordi han ikke likte å sitte ved pianoet sitt og spille for lenge av gangen (Schoenberg, 1987; Schoenberg, 1988). Det er også velkjent at J.S. Bach foraktet dem som trengte et instrument for å komponere – for ham var de like lite musikere som en filosof uten evne til matematikk ville vært for Platon. L.v. Beethoven derimot er rapportert å ha dundret i vei på hammerklaveret sitt, selv lenge etter at hans auditive evner hadde forlatt musikkværelset. Likevel komponerte Beethoven ofte i ord, også mens hans hørsel var inntakt, og hans mansjetter og dørkarmer var fulle av noter, noe som tyder på at klaveret ikke var helt uunnværlig.
I en metastudie av mental øving advarer forfatterne mot den noe sprikende definisjonen konseptet mental øving ofte tillegges i forskningslitteraturen (Driskell, Copper & Moran, 1994, side 489). Det kan derfor være nyttig å høre hvordan de selv definerer termen:
Mental practice refers to the cognitive rehearsal of a task in the absence of overt physical movement. When a musician practices a passage by thinking it through or when an athlete prepares for an event by visualizing the steps required to perform the task, he or she is engaging in mental practice (Driskell et al., 1994, side 481.)
Ettersom oppgaven med å lære seg store musikkverker utenat er temmelig enorm, er profesjonelle musikere svært dyktige på innstuderingsteknikk. Det er helt vanlig at for eksempel pianister øver stykker forlengs, baklengs, med bind for øynene og med propper i ørene. Det er rimelig å anta at dette er for å prosessere og innkode ny informasjon både så dypt som mulig og i så mange moduler som mulig. I en undersøkelse ved Royal College of Music (RCM), rapporterte 63% at mental øving utgjorde en signifikant del av deres innstuderingsaktiviteter. I en påfølgende studie av 32 musikkstudenter ved RCM var “kinesthetic imagery” den sansemodulen studentene opplevde som sterkest og mest levende under MI (Clark & Williamon, 2009, side 577). Betydningen av mental øving er vel ansett og godt etablert innen det musiske akademi:
Imagery skills play an integral role in music learning and performance. Whether sightreading unfamiliar pieces, memorising complex compositions or engaging in vivid mental practice, skilled performers and eminent pedagogues have long since acknowledged the importance of being able to imagine music in the mind: aurally, visually and kinaesthetically (Leimer & Gieseking, 1931; for reviews, see Connolly & Williamon, 2004; Gabrielsson, 1999) (Wöllner & Williamon, 2007, side 39.)
Spesielt er erfarne musikere kjent for å benytte MI for å forbedre sine konsertprestasjoner på flere nivåer. For det første for å memorere stykkene de spiller, men også for å fordype den estetisk-emosjonelle fortolkningen ved verkene. Én fordel ved å gjøre dette arbeidet ved MI er at man slipper å bli lei av repertoaret sitt, noe som er et helt reelt og velkjent problem blant turnerende musikere som ofte fremfører de samme verker kveld etter kveld. Ved mentaløving unngår de derfor å spille i stykker programmet sitt. Et annet aspekt ved MI er at musikere kan øve opp evnen til å skape et kognitivt klangideal, noe som er nødvendig for en optimal ME: ”Clarinetists must to be able to anticipate the sound they desire to produce and have a corresponding action representation that includes the corresponding feel” (Allen, 2007, side 29). Det antas også at den korrelerte hjerneaktiviteten forandres med økende ferdighet i MI:
It is conceivable that with increasing experience in the mental performance, the activation sites related to motor imagery may also undergo systematic changes. Activations may become more focused and shift to tertiary areas which deals with more abstract, less motor-centered internal representation of the musical performance (Lotze & Halsband, 2006, side 390.)
Hjerneområder knyttet til mental øving
PET-studier (rCBF) har antydet at prefrontale og supplementære deler av motorbarken samt basalgangliene og lillehjernen er de sentrale delene av hjerneaktivering under mental øving (Pascual-Leone, 2001, side 321; Olsson, Jonsson & Nyberg, 2008; Lotze & Halsband, 2006).
Mer spesifikt ser det ut til at mental øving hos musikere aktiverer høyre pre-supplementary motor area (rSMA), høyre superior premotor cortex (BA 6), høyre superior parietal lobule (BA 7), høyre inferior frontal gyrus (BA 47 og BA 45), venstre thalamus, venstre basalganglie (caudate) og bilateral lateral cerebellum (Langheim, Callicott, Mattay, Duyn & Weinberger, 2002; Parsons, Sergent, Hodges, & Fox, 2005; Palmer, 2006; Meister, Krings, Foltys, Boroojerdi, Muller, Topper, et al., 2004; Baumann, Koeneke, Schmidt, Meyer, Lutz & Jancke, 2007).
I motsetning til funn ved MI av enkle bevegelser har ikke studier av mental musikkøving vist aktivering i contralateral primary motor cortex (cM1) – et område man intuitivt skulle forvente aktivert. Istedet finner man et aktivert nettverk i lateral cerebellar, superior parietal og superior frontal cortex – områder som antas viktige for den komplekse koordinasjonen av spatial og temporal informasjon ved musisering (Langheim et al., 2002; Penhune and Doyon, 2002).
Etter fem dagers trening fant likevel Pascual-Leone et al. med TMS at det kortikale kartet i cM1 for fingerbevegelser var blitt større både ved ME og MI hos amatører (Pascual-Leone, Dang, Cohen, Basil-Neto, Cammarota & Hallet, 1995). Flere fMRI-studier rapporterer aktivitet i cM1 ved MI av svært enkle oppgaver:
Several recent studies, using functional magnetic resonance imaging (fMRI), reported cM1 activation during MI (Leonardo et al., 1995; Sabbah et al., 1995; Porro et al., 1996, 2000, Roth et al., 1996; Lotze et al., 1999; Gerardin et al., 2000; Nair et al., 2003) (Lotze & Halsband, 2006, side 387.)
Forklaringen på funnet til Pascual-Leone et al. er altså antakelig at det ble benyttet amatører og ikke profesjonelle musikere i eksperimentet. En nyere svensk fMRI-studie av MI kan muligens kaste noe nytt lys over denne problemstillingen. I studien fant man at noviser aktiverte helt andre områder enn eksperter, noe som impliserer at MI fører til en reduksjon i aktiviteten i cortex slik at prosessene blir mer automatiserte, og dermed er mer effektive og lettere tilgjengelig under ME. Mye av aktiviteten i cM1 rapportert av Pascual-Leone et al. og andre studier av MI av enkle oppgaver, må altså kunne antas å være automatisert hos profesjonelle musikere:
These results indicate that in order to use an internal perspective during motor imagery of a complex skill, one must have well established motor representations of the skill which then translates into a motor/internal pattern of brain activity (Olsson, Jonsson, Larsson & Nyberg, 2008, side 5.)
En mulig parallell til dette er at selv om utøvende musikere rapporterer kraftige, auditive opplevelser under MI (Langheim et al., 2002), så aktiveres ikke høyre primære auditive cortex, som ellers normalt aktiveres under lytting (Zatorre and Samson, 1991; Tramo, 2001). Det er ellers godt belagt i litteraturen at det i stor grad er de samme hjerneområdene som aktiveres under ME og MI (Lotze & Halsband, 2006, side 386; Stinear, Byblow, Steyvers, Levin & Swinnen, 2006, side 157; Pascual-Leone, 2001, side 321).
Feedback
En sentralt spørsmål når det gjelder mental øving er hvilken effekt mangel på sensorisk feedback har, og hvorvidt dette har noen betydning for effekten av MI. Den viktigste informasjonen musikere mottar når de øver fysisk er naturligvis lyden av det de spiller. Effekten av å miste denne modaliteten kan muligens være noe mindre enn man skulle tro. Mange musikere hevder at de kan høre instrumentet sitt når de øver mentalt (Zatorre & Halpern, 2005, side 11). Haueisen og Knösche (2001) fant aktivering i cM1 hos pianister for fingre knyttet til tonene i klaverstykkende de lyttet til, så lenge det var stykker de kunne. Dette fenomenet ser nå ut til å være et etablert funn også mer generelt:
Hearing musical pieces will automatically (implicitly) evoke activations in motor areas of musicians. Vice versa, playing musical pieces without hearing the tune will automatically evoke activations in auditory areas. Pianists have stronger transmodal representation for music stimuli compared to non-musicians (Baumann et al., 2007, side 67.)
Man har også observert aktivering i flere auditive hjerneområder hos musikere som ble vist en stumfilm av noen som trykker ned klavertangenter (Haslinger, Erhard, Altenmüller, Schroeder, Boecker & Ceballos-Baumann, 2005; Zatorre & Halpern, 2005, side 11). Dette gir støtte til musikernes rapporter om å høre under MI. Men i tråd med ovennevnt litteratur finner man ikke aktivitet i de primære auditive områdene, men kun i de sekundære (Kleber, Birbaumer, Veit, Trevorrow, Lotze, 2007, side 10). Det kan uansett se ut til at ekskludering av en sansemodalitet virker som en invokatør av økt aktivitet i de respektive hjerneområdene normalt tilknyttet denne persepsjonen. Det er ikke funnet kompensasjon for mangelen på visuell feedback, noe som også gjenspeiles i at mental musikkøving heller ikke øker visuell forestillingsevne:
The results suggest that music training may improve both musical and non-musical auditory imagery but not visual imagery, consistent with the evidence of temporal association cortical involvement in auditory imagery (Aleman, Nieuwenstein, Böcker & de Haan, 2000, side 1667.)
I en studie av Highben and Palmer fra 2004 ble pianister bedt om å innstudere et ukjent verk mens de enten kunne høre eller ikke høre egen spilling. Pianistene som skårte høyt på en auditiv evnetest ble lite påvirket av mangelen på auditiv feedback. Dette antyder at det kreves et visst auditivt evnenivå for å kunne fasilitere egen læring i fravær av hørsel. Denne studien kan likevel bare kaste begrenset lys over effekten av MI ettersom man ikke også fjernet kinestetiske feedback i eksperimentet, men funnet er i tråd med annen forskning på området:
On the other hand, no significant effect of auditory feedback was observed in the highly trained group. This result suggests that the degree of dependence on auditory feedback in training is different according to the skill level of performers (Takahashi & Tsuzaki, 2006, side 1612; Takahashi & Tsuzaki, 2008, side 266).
Effekten av å høre instrumentet under MI ser ut til å være en hjelper for noen aspekter av musikk, men ikke for alle: Det er vist at dyktige pianister er i stand til å reprodusere spesifikke fortolkningsuttrykk, som for eksempel tempi dersom de har kinestetisk feedback, men at denne evnen forsvinner hos mange musikere ved MI alene. Det ser altså ut til at det krever et enda høyere mestringsnivå for at pianister også skal kunne trene på rytme og timing ved mental øving:
While these findings highlight the importance of kinaesthetic feedback for consistent piano playing, individual factors that account for differences in mental representations between performers ought to be identified (Wöllner & Williamon, 2007, side 51.)
Implisitte og eksplisitte faktorer
Det er cirka 150 år siden Hermann von Helmholtz, blant annet for å forklare konstansfenomenet i visuell persepsjon, noe uvillig lanserte uttrykket om ubevisst interferens. Et annet vendepunkt i ideen om hvordan læring foregår var da A.S. Reber i sin kunstige grammatikkstudie fant at deltakerne presterte vesentlig bedre ved relativt tankeløst kun å memorere ord tilhørende et kunstig, algoritmisk generert språk, enn ved forsøksvis å analysere den underliggende algoritmen (Reber, 1967, side 855). Siden har man i kognitiv psykologi stadig kategorisert flere prosesser inn under konseptet om implisitte prosesser. På bakgrunn av dette kan man med godt belegg, som Berkely-professor John Kihlstrom, hevde at ubevisste mentale prosesser i dag rommer vesentlig mye mer enn bevisste prosesser – i og med at enhver prosess som er blitt automatisert (ferdig innlært) er ubevisst. Det er en utbredt antakelse at en gradvis og systematisk automatisering av en rekke kompliserte prosesser er årsaken til det som karakteriseres som ekspertise innen de fleste områder, selv om genetiske predisposisjoner her nødvendigvis også må medbetraktes:
Our civilization has always recognized exceptional individuals, whose performance in sports, the arts, and science is vastly superior to that of the rest of the population. Speculations on the causes of these individuals' extraordinary abilities and performance are as old as the first records of their achievements (Charness, Tuffiash, Krampe, Reingold & Vasyukova, 2005, s. 363.)
Studiene til Charness et al. (2005) antyder at en ekspert har brukt minst ti tusen timer over mer enn ti år på å opparbeide sitt kunnskapsnivå. Dersom vi ser overser de rent fysiske prestasjoner innbakt i de fleste felter og fokuserer på det kognitive perspektivet, kan det se ut til at noe av det viktigste en ekspert utvikler under sin trening er en automatisering av en rekke prosesser. Den akademiske litteraturen om diverse forskjeller i hjerneaktivitet hos eksperter og amatører kan brukes til å illustrere og underbygge dette argumentet. Når det gjelder musikk oppstår det her raskt et problem. Profesjonelle musikere besitter i tillegg til en mer generell kunnskapsbase, som regel også en finmotorikk på linje med ferdigheter de beste idrettsutøvere demonstrerer. Det gjør det vanskeligere å sammenlikne de to gruppene. Sjakk har vist seg som en fruktbar aktivitet for en slik sammenlikning ettersom det er en intellektuell sport som både er helt konkret målbar, og i tillegg nettopp fordrer få fysiologiske forutsetninger hos utøverne. Det gjør det lettere å isolere den rent kognitive forskjellen mellom noviser og mestre på dette feltet. Skulle en mental prosessering av musikk legges til grunn for en slik komparativ studie presenteres et nytt metodologisk problem i form av den manglende empiriske styrken deltakernes egne innrapporteringer har. Det er vanskelig å designe forsøk hvor musiske egenskaper kan operasjonaliseres som responser uten dermed å fordre spesielle motoriske ferdigheter. Styrken til funnene fra disse komparative studiene ligger i deres konvergerende natur, og det virker altså nødvendig innledningsvis å hente inn studier fra andre arenaer:
Blant amatørsjakkspillere ser det ut til at det først og fremst er medial temporallapp og hippocampus som aktiveres, noe som tyder på at store mengder ny informasjon analyseres og innkodes i KTH og LTH. Dette står i motsetning til hjerneaktiveringen hos ekspertspillere:
Whereas, among expert chess players, chess playing seems to involve the activation of the frontal lobe suggesting higher-order reasoning and the utilization of expert memory chunks from well-organized chess knowledge memory stores (Atherton, Zhuang, Bart, Hu & He, 2003.)
Besson og Faïta publiserte i 1995 en ERP-studie som argumenterte for at både profesjonelle musikere og amatører baserer seg på episodisk hukommelse når de avgjør om en tonehøyde er harmonisk korrekt. For kjente stykker skilte ikke de to gruppenes prestasjoner seg fra hverandre, men for ukjente melodier var prefesjonelle musikeres vurdering av harmonisk logikk relativt overlegen (p < 0,2). Dette tolkes som at det er automatiserte skjemaer opparbeidet over lang tid som avgjør hvordan ny informasjon prosesseres musikalsk (Besson og Faïta, 1995, side 1281).
I koherens med slike sammenliknende studier av profesjonelle musikere og amatører, har Calderwood, Klein & Crandall (1988), videre funnet støtte for hypotesen om at eksperter prosesserer mindre informasjon bevisst enn amatører mens de spiller sjakk, altså at deres beslutninger for det meste er automatiserte mønstergjenkjennelsesslutninger. Denne antakelsen er blant annet basert på studier som antyder at sjakkmestre – i motsetning til spillere med mindre erfaring – spiller tilnærmet like godt med kort, som med lang, betenkningstid:
Gobet and Simon (1996) presented data to support their view that pattern recognition is much more important, because when Gary Kasparov had to play chess fairly rapidly (an average of less than a minute per move) in timed simultaneous-chess exhibitions against masters, the rated quality of his play did not suffer greatly, compared to that in serious, slow tournaments (an average of about 3 min per move) (Chabris & Hearst, 2003, s. 638.)
Det kan med bakgrunn i dette teoretiske perspektivet argumenteres for fordelaktigheten ved at profesjonelle musikere foretar primærtilnærmingen til et opus rent intellektuelt ved å hevde at læring (av partiturer) handler om å gjøre eksplisitte prosesser implisitte. Dette er i tråd med innstuderingspraksisen berømte mentaløvingseksperter, som for eksempel klaverprofessor Einar Steen-Nøkleberg, både foredrar og praktiserer. Slik mental øving består oftest i at man, så detaljert som mulig, innkoder hele notebildet i hukommelsen, og slik unngår uvaner, som for eksempel å spille gale toner – noe som kan forklares som en følgefeil av at man nettopp ikke kan verket ennå når man spiller eller bladspiller det. Det ligger altså ikke utelukkende en slags sokratisk anamnese til grunn for den kognitive tilnærmingen, men snarere den relativt rimelige hypotesen om at det er vanskeligere å tillegges uvanen med å spille feil toner ved mental øving, og at dersom det likevel forekommer, er den vonde vanen vesentlig enklere å avvende før stykket er blitt automatisert i motoriske og sensoriske deler av cortex.
By comparing fMRI-activation maps of professional and amateur violinists during imagined musical performance of the first passage of Mozart’s violin concerto in D-Major, we observed substantially lower BOLD-effect in the professional group focussed on very few cerebral areas whereas amateurs manifested a widely distributed activation map, and scored their vividness of imagined movement lower (Lotze & Halsband, 2006, side 390.)
Slike eksempler på implisitte prosesser er også studert hos jazzmusikere under improvisasjon. Man kunne antakelig forvente forhøyet aktivitet i den unikt menneskelige utviklede prefrontale cortex (Gazzaniga, 2009), men i en fMRI-studie av Limb og Braun i 2008 ble det funnet noe kontraintuitivt evidens for en sterk deaktivering nettopp her. Dette tas til inntekt for hypotesen om at bevisst tanke og vilje må fortrenges eller undertrykkes i noen grad for at skapende prosess skal finne sted – et syn støttet av forskere som R. Llinás og O. Sacks (Sacks, 2007, side 36). Det ble funnet høy aktivitet i de kortikale sanse- og motor-områder, som generelt er assosiert med musikalsk fremføringspraksis.
Så vidt det har vært mulig å finne ut, er det ikke gjennomført studier av error related negativity (ERN) hos utøvende musikere. Dette skyldes muligens at ERN-studier oftest gjøres på relativt enkle responsoppgaver, ettersom disse antas å frembringe sterkest hjerneaktivitet. Det er for øvrig muligens et formildende element i den følgende argumentasjonen. Fra et teoretisk perspektiv vil den absolutte verdi av mental øving hos musikere måtte knyttes til læringsteori generelt. Til tross for den ovennevnte aktivering av hjerneområder ved fortregning av sanser vil det tentativt måtte fremføres argumenter for at ERN svekkes ved mental øving, noe som igjen kan tenkes å redusere effektiviteten av denne studieteknikken. Ved fravær av auditiv informasjon om hvorvidt det som musiseres klinger korrekt eller galt, er det rimelig å anta at et baselinekorrigert ERP-opptak av hjerneaktiviteten ikke vil inneholde like mye ERN, som når en musiker øver fysisk ved instrumentet. Ved ERN avgir medial frontal cortex (MFC) et negativt elektrofysiologisk signal som sammenfaller en prestasjon som er dårligere enn forventet (Holroyd & Coles, 2002, s. 679). ERN oppstår umiddelbart etter feildeteksjon (50-100 ms), og man vil for eksempel ved fMRI se en kraftig negativ aktivitet over hele prefrontal cortex. Fenomenet er lokalisert til anterior cingulate cortex (ANC) (Dehaene, Posner, & Tucker, 1994, s. 303). ANC fungerer trolig som et overvåkningssystem som via ERN øker kogntitiv kontroll (Bush, Luu & Posner, 2000, s. 215; Taylor et al., 2007, s. 161), men det er også argumentert for at MFC først og fremst evaluerer responskonflikt (Cohen, Botvinick & Carter, 2000, s. 421). Ved å aktivere dypere deler av hjernen, som for eksempel en emosjonell følelse av frustrasjon knyttet til amygdala (Taylor, Stern & Gehring, 2007, s. 160), er det antatt at ERN fører til rask læring og antas derfor å spille en særdeles viktig rolle for overlevelse i et stadig skiftende miljø (Jocham & Ullsperger 2009, s. 48). Ettersom en kraftig ERN-respons er vist å være er en god prediktør for færre feil (Westlye, Walhovd, Bjørnerud, Due-Tønnesen & Fjell, 2009, s. 297), er det rimelig å anta at læringskurven blir noe flatere når musikere ikke mottar fortløpende auditiv korreksjonsinformasjon under innstudering. ERN er videre knyttet til en kulturavhengig automatprosessering av tonehøyders korrekthet, og dette styrker den underliggende argumentasjonen for at musikkfrekvensprosessering i stor grad er automatisert ved at visse nevrale nettverk har spesialisert seg på bestemte skalaer:
A recent ERP study (Brattico et al. 2006) found evidence that pitch processing – specifically recognition of “in-tuneness” and “in-keyness”– are automatic, preattentive processes reflecting overlearning of culturally dependent knowledge. In other words, attention is not required for recognizing violations of certain tonal expectations, as indexed by an early frontal negativity in the ERP signal (Levitin & Tirovolas, 2009, side 225.)
Før vi forlater den mer generelle drøfting av de underliggende prosessene for læring og de grunnleggende antakelsene for den videre argumentasjon, er det to elementer som bør nevnes her. Det ene er at selv om ERN-responser tilsynelatende må kunne antas å være vesentlig svekket ved mental øving, så kan det like gjerne være tilfellet at man ved fysisk trening raskt tilvennes å høre feil tonehøyde – habituering (Gazzaniga, 2009, side 323). Det er også plausibelt at man, fordi stykket ennå ikke er innstudert, faktisk ikke vet hva som er riktig tonehøyde. Spiller man verker av komponister som W.A. Mozart eller J.S. Bach, er det som regel lett å skille rett fra galt, men absolutt ikke alltid. Spiller man verker av senere komponister som E. Grieg eller B. Bartok, vil det i mange tilfeller være svært vanskelig å skille logiske harmonier fra ulogiske, og ofte er de nedtegnede harmonier ikke de tilsynelatende logiske. Er stykket man skal fremføre av mer moderne komponister som O. Messian eller P. Boulez, vil de færreste kunne skille rett fra galt, ofte selv om man har hørt verket fremført før. Skal en musiker innstudere de store klaverkonsertene til for eksempel Rachmaninov, vil antallet toner i de store akkordene i seg selv være en begrensning for muligheten for en korrekthetsdistinksjon. Alt dette er argumenter for at betydningen av mental øving er tilstedeværende. Absolutt gehør er her ikke medregnet, ettersom evnen har en baserate på under én av ti tusen (Sacks, 2007, side 124). I tillegg kommer det at hensikten med mental øving ofte er å innarbeide en mental hukommelsesrepresentasjon som er helt uavhengig av de kinestetiske og musiske tilbakemeldinger man får mens man spiller:
Given the importance of strong mental representations for expert performances (Lehmann, 1997; Lehmann & Ericsson 1997), the development of such representations that remain relatively stable across different physical and mental performance modalities could be seen as a crucial point in music learning (Wöllner & Williamon, 2007, side 51.)
I tråd med Paivios teori for hukommelse, er det rimelig å anta at desto flere innganger til memoreringen av partituret, desto bedre vil effekten av øving være. Pianisten C.S. er den enste kjente utøver som kan fremføre det samme stykket både på et normalt klaver og på et reversert klaver, som han nå spiller to tredjedeler av tiden. Ikke overraskende fant man at C.S. har eksepsjonelle nervebaner og uvanlig lateralisering, noe som er i tråd med hjernens enorme plastisitet, ettersom det må antas at denne evnen er et resultat av øving og ikke genetiske predisposisjoner (Jäncke, Baumann, Koeneke, Meyer, Laeng, Peters & Lutz, 2006). Det ser også ut til at det er slik mental øving stort sett benyttes av musikere:
The research described above can also help illuminate how musicians use mental practice. This skill involves imagery in several modalities: visual (pianists “see” their hands on the keyboard), motor/kinesthetic (they “feel” the keyboard and finger motions), as well as auditory (Zatorre & Halpern, 2005, side 11).
Det kan fort bli et problem dersom en musiker primært har representert et stykke i de motoriske områdene av cortex og lillehjernen. Mange musikere rapporterer at de i slike tilfeller ”kommer ut av det”, og at de da ikke husker fortsettelsen av verket. O. Sacks forteller at han for noen år siden mottok et brev fra en dame, Erna Otten, som i sin ungdom hadde studert klaver hos broren til filosofen Ludwig Wittgenstein: Pianisten Paul Wittgenstein, en svært lovende musiker som mistet høyre arm under første verdenskrig (Sacks, 2007, side 259). Otten forteller hvordan Wittgenstein ga henne fingersettinger for høyre hånd ved å lukke øynene og la ”stumpen” bevege seg ivrig. Denne historien er en god illustrasjon av slik automatisert hukommelse i motoriske og sensoriske hjerneområder. Wittgenstein måtte åpenbart anvende de motoriske representasjonene av sin tidligere høyre hånd for å få tilgang til hukommelsessporene av sin innstuderte fingersetting. Dette ville sannsynligvis ikke vært tilfellet dersom han hadde innstudert de samme verker ved mental øving.
Effekten av mental øving
Driskell et al. konkluderer med at effekten av mental øving øker prestasjoner signifikant, men ikke like effektivt som fysisk øvelse. Videre argumenterer forfatterne for at effekten av mental øving er bedre desto mer kognitiv oppgaven som skal utføres er. Her vil musikkpraksis antakelig havne i en mellomkategori, men det er rimelig å anta at effekten av mental øving på de fleste typer musisering vil være større enn innen de fysisk betingende idrettsgrener. Fortolkningen av dataene til Driskell et al. blir noe problematisk ettersom de har benyttet Mullen og Rosenthals program for metaanalyse. Det er vist at denne likningen fører til en noe feilaktig forhøyet effektstørrelse:
Failure to carefully distinguish among design types has led to incorrect determinations of effect size by users of Mullen and Rosenthal's (1985) software for meta-analysis (e.g., Driskell, Copper, & Moran, 1994) (Dunlap, Cortina, Vaslow & Burke, 1996, side 173.)
En metastudie gjort for å se effekten av MI ved rehabilitering av slagpasienter konkludere i samme gate (Braun, Beurskens, Borm, Schack & Wade, 2006, side 842), og en annen metastudie med fokus på fysisk idrett viste at effektstørrelsen av mental øving var tilstedeværende, men knapt større enn for kontrollgruppen:
From the 60 studies yielding 146 effect sizes, the overall average effect size was .48, which suggests that mentally practicing a motor skill influences performance only somewhat better than no practice at all (Feltz & Landers, 1983, side 25.)
Selv om de ovennevnte metastudiene må kunne tolkes som temmelig lunkne i sin vurdering av effekten av mental øving i et generalisert perspektiv, kan det innvendes at begge artiklene er gamle, og at en rekke nyere studier har gjort helt andre funn. Disse peker i retning av at mental øving alene både øker fysisk styrke og øker hjernens representering av disse områdene:
I en studie fra 2004 ble to eksperimentgrupper sammenliknet med en kontrollgruppe i endringen av fysisk styrke i albue- og lillefinger-musklene. Den første gruppen foretok øvelsene fysisk, mens den andre gruppen gjorde ”mental contractions of little finger abduction” (ABD) og ”mental contractions of elbow flexion” (ELB). Etter en treningsperiode femten minutter daglig, fem dager per uke i tre måneder fant man at mental øving resulterte i at fysisk styrke økte med 35% (ABD) og 13,5% (ELB):
At the end of training, we found that the ABD group had increased their finger abduction strength by 35% (p < 0,005) and the ELB group augmented their elbow flexion strength by 13,5% (p < 0,001). The physical training group increased the finger abduction strength by 53% (p < 0,01). The control group showed no significant changes in strength (…) (Ranganathan, Siemionow, Liu, Sahgal & Yue, 2004, side 944.)
Like imponerende resultater stammer fra en studie ved et universitet i Quebec i Kanada. Tretti mannlige atleter deltok i prosjektet som hadde til hensikt å se om de kunne replisere funnene til Ranganathan et al. 2004. Forskerne målte styrken i hoftemuskulaturen før og etter treningen og fant svært signifikante resultater. Fysisk styrke økte med 24% ved mentaløving (p < 0,008). Styrken økte 28% hos gruppen som trente fysisk, mens den forble uendret i kontrollgruppa (Shackell & Standing, 2007, side 189).
Pascual-Leone gjennomførte i 2001 en studie ved Harvard Medical School hvor deltakerne ble delt i to grupper. Den ene gruppen øvde seg i å spille en pianoetyde for fem fingre til en metronompuls på seksti slag i minuttet, mens en den andre gruppen ble bedt om å forestille seg de samme bevegelsene. Studien viste ingen signifikante forskjeller i gruppen som trente fysisk og gruppen som øvde mentalt:
(…) [M]ental simulation of movements activates some of the same central neural structures required for the performance of the actual movements. In so doing, mental practice alone seems to be sufficient to promote the modulation of neural circuits involved in the early stages of motor skill learning. This modulation not only results in marked improvement in performance, but also seems to place the subjects at an advantage for further skill learning with minimal physical practice (Pascual-Leone, 2001, side 321.)
Figur: Sannsynligheten for å spille feil etter fem dagers henholdsvis fysisk og mental øving (Pascual-Leone, 2001, side 322).
Mange av de ovennevnte studiene har fokusert på effekten av ME og MI isolert. Men som nevnt i innledningen er mental musikkøving kun et redskap for å kunne spille bedre når utøveren vender tilbake til podiet. Kombinasjon av fysisk og mental øving er altså en forutsetning i problemstillingen vi satt opp, og da ser det plutselig annerledes ut:
Again subjects with the executed training displayed a greater increase in performance, but MI resulted also in a training effect. Most interestingly, the MI group demonstrated the same training effect after one additional ME training session as the ME group pointing to the importance of combining MI and ME in musical performance training (Lotze & Halsband, 2006, side 390.)
Man har altså funnet at gruppen som bare har bedrevet MI kan bringes opp på samme nivå som gruppen som bare har bedrevet ME, ved kun å gi MI-gruppen én fysisk treningsøkt. Det er også vist at skadede idrettsutøvere får et bedre resultat ved å legge til MI til ME enn ved ME alene (Olsson, Jonsson & Nyberg, 2008, side 7), et funn som mest sannsynlig ikke har begrenset relevans for musikere alene.
Konklusjon
Selv om litteraturen på MI er noe sprikende, virker det som om nyere forskning gir grunnlag for å trekke noen mer generelle slutninger om effekten av MI. For at MI skal ha effekt må en god del motorisk kunnskap være akkumulert, assimilert og automatisert. Det er også grunn til å mene at desto dyktigere en musiker er, desto lettere vil denne både kunne benytte seg av og nyttiggjøre seg av MI. Det ser ut til å være relativt godt etablert at både ME og MI til sammen gir bedre resultat enn ME alene. Dette funnet besvarer problemstillingen i noen grad, men ikke fullstendig ettersom det ikke har vært mulig å oppspore data på hvorvidt musikerne som benytter MI totalt sett øver mer enn dem som bare øver fysisk.
Det er foreløpig for lite forskning på dette området, men det virker rimelig å konkludere at MI for utøvende musikere vil ha en positiv effekt, men at det trengs flere studier for å avgjøre nøyaktig hvor stor denne er, om den kan ha overføringsverdi til andre områder, samt for å avdekke hvor høyt nivå en utøver må være på for å kunne optimalisere bruken av MI.
Referanser
Aleman, A., Nieuwenstein, M. R., Böcker, K. B. E., & de Haan, E. H. F. (2000). Music training and mental imagery ability. Neuropsychologia, Vol. 38, No. 12, 1664–68.
Allen, D.R. (2007). Mental representation in clarinet performance. Connections Between Auditory Imagery and Motor Behaviors. Doktorgradsavhandling ved University of North Carolina.
Atherton, M., Zhuang, J., Bart, W. M., Hu, X., & He, S. (2003). A functional MRI study of high-level cognition. I. The game of chess. Cognitive Brain Research, 16, 26–31.
Baumann, S., Koeneke, S., Schmidt, C., Meyer, M., Lutz, K., & Jancke, L. (2007). A network for audio-coordination in skilled pianists and nonmusicians. Brain Research 1161, 65–78.
Besson, M., & Faïta, F. (1995). An event-related potential (ERP) study of musical expectancy: Comparison of musicians with nonmusicians. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 21, 1278–1296.
Botvinick, M., Nystrom, L., Fissell, K., Carter, C., & Cohen, J. (1999). Conflict monitoring vs. selection-for-action in anterior cingulate cortex. Nature, 402, 179–181.
Braun, S.M., Beurskens, A.J., Borm, P.J., Schack, T., Wade, D.T. (2006). The effects of mental practice in stroke rehabilitation: a systematic review. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 87, 842–52.
Bugos, J. A., Perlstein, W. M., McCrae, C. S., Brophy, T. S., & Bedenbaugh, P.H. (2007). Individualized piano instruction enhances executive functioning and working memory in older adults. Aging & Mental Health 11, 464–471.
Bush G, Luu P, Posner MI. 2000. Cognitive and emotional influences in anterior cingulate cortex. Trends in cognitive science, 4, 215–222.
Calderwood, R., Klein, G.A., & Crandall, B.W. (1988). Time pressure, skill, and move quality in chess. American Journal of Psychology, 100, 481–495.
Chabris, C.F., & Hearst, E.S. (2003). Visualization, pattern recognition, and forward search: Effects of playing speed and sight of the position on grandmaster chess errors. Cognitive Science, 27, 637–648.
Charness, N., Tuffiash, M., Krampe, R., Reingold, E. M., & Vasyukova, E. (2005). The role of deliberate practice in chess expertise. Applied Cognitive Psychology, 19, 151–165.
Clark, T., & Williamon, A. (2009). Imaging the music: A context-specific method for assessing imagery ability. International Symposium on Performance Science, 15-18 December 2009, Auckland, New Zealand.
Cohen J. D., Botvinick, M., & Carter, C. S. (2000). Anterior cingulate and prefrontal cortex: who’s in control? Nature Neuroscience, 3, 421–423.
Dehaene S., Posner M. I., & Tucker D. M. (1994). Localization of a neural system for error detection and compensation. Psycholgical Science 5, 303–305.
Driskell, J. E., Copper, C., & Moran, A. (1994). Does mental practice enhance performance? Journal of Applied Psychology, 79, 481–492.
Dunlap, W. P., Cortina, J. M., Vaslow, J. B., & Burke, M. J. (1996). Meta-analysis of experiments with matched groups or repeated measures designs. Psychological Methods, 1, 170–177.
Feltz, D. L., & Landers, D. M. (1983). The effects of mental practice on motor skill learning and performance: A meta-analysis. Journal of Sport Psychology, Vol 5(1), 25–57.
Gazzaniga, M. S., Ivry, R. B., & Mangun, G. R. (2009). Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind. W. W. Norton and Company.
Haueisen, J., & Knösche, T. R. (2001). Involuntary motor activity in pianists evoked by music perception. Journal of Cognitive Neuroscience, 13(6), 786-792.
Haslinger, B., Erhard, P., Altenmüller, E., Schroeder, U., Boecker, H., & Ceballos-Baumann, .O. (2005). Transmodal sensorimotor networks during action observation in professional pianists. Journal of Cognitive Neuroscience, 17, 282–293.
Holroyd, C. B, & Coles, M. G. H. (2002). The neural basis of human error processing: Reinforcement learning, dopamine, and the error-related negativity. Psychological Review, 109, 679–709.
Jäncke, L., Baumann, S., Koeneke ,S., Meyer, M., Laeng, B., Peters, M., & Lutz, K. (2006). Neural control of playing a reversed piano: empirical evidence for an unusual cortical organization of musical functions. Neuroreport 17, 447–451.
Jocham G., & Ullsperger M. (2009). Neuropharmacology of performance monitoring. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 33, 48–60.
Kleber, B., Birbaumer, N., Veit, R., Trevorrow, T., Lotze, M. (2007). Overt and imagined singing of an Italian aria. NeuroImage 36, 889–900.
Landau, S. M., & D'Esposito, M. (2006). Sequence learning in pianists and nonpianists: an fMRI study of motor expertise. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience 6, 246–259.
Langheim, F., Callicott, J.H., Mattay, V.S., Duyn, J.H., & Weinberger, D.R. (2002). Cortical systems associated with covert music rehearsal. Neuro-Image 16, 901–908.
Levitin, D. J., & Tirovolas, A. K. (2009). Current advances in the cognitive neuroscience of music. The Year in Cognitive Neuroscience 2009: Annals of the New York Academy of Sciences, 1156, 211–231.
Limb, C. J., & Braun, A. R. (2008). Neural substrates of spontaneous musical performance: An fMRI study of jazz improvisation. Public Library of Science, 3, e1679.
Lotze, M., & Halsband, U. (2006). Motor imagery. The Journal of Physiology 99, 386–395.
Meister, I. G., Krings, T., Foltys, H., Boroojerdi, B., Muller, M., & Topper, R., et al. (2004). Playing piano in the mind—An fMRI study on music imagery and performance in pianists. Cognitive Brain Research, 19, 219–228.
Olsson, C. -J., Jonsson, B., Larsson, A., & Nyberg, L. (2008 ). Motor representations and practice affect brain systems underlying imagery: an fMRI study of internal imagery in novices and active high jumpers. The Open Neuroimaging Journal 2, 5–13.
Olsson, C.-J., Jonsson, B., & Nyberg, L. (2008). Learning by doing and learning by thinking: an fMRI study combining motor and mental training. Frontiers in Human Neuroscience. 1.
Palmer, C. (2006). The nature of memory for music performance skills. In: Altenmüller, E., Wiesendanger, M., & Kesselring, J. Music, motor control, and the brain. Oxford University Press, Oxford, 39–53.
Parsons, L. M., Sergent, J., Hodges, D. A., & Fox, P. T. (2005). The brain basis of piano performance. Neuropsychologia 43, 199–215.
Pascual-Leone, A., Dang, N., Cohen, L.G., Basil-Neto, J., Cammarota, A., & Hallet, M. (1995). Modulation of motor responses evoked by transcranial magnetic stimulation during the acquisition of new fine motor skills. Journal of Neurophysiology, 74, 1034–1045.
Pascual-Leone, A. (2001). The Brain that Plays Music and is Changed by it. Annals of the New York Academy of Sciences 930, 315–29.
Penhune, V.B., & Doyon, J. (2002). Dynamic cortical and subcortical networks in learning and delayed recall of timed motor sequences. The Journal of Neuroscience, 22, 1397–1406.
Ranganathan, V.K., Siemionow, V. Liu, J.Z. Sahgal, V., & Yue, G.H. (2004). From mental power to muscle power – gaining strength by using the mind. Neuropsychologia, 42, 944– 956.
Reber, A., S. (1967). Implicit learning of artificial grammars. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 6, 855–863.
Sacks, O. (2007). Musicophilia: Tales of Music and the Brain. Oxford: Picador.
Schoenberg, H. (1987). Great Pianists. Fireside Books. St. Louis, MO.
Schoenberg, H. (1988). The Virtuosi. Vintage-Random House. New York.
Shackell, E. M., & Standing, L.G. (2007). Mind Over Matter: Mental Training Increases Physical Strength. North American Journal of Psychology, Vol. 9, No. 1, 189–200.
Stinear, C., Byblow, W., Steyvers, M., Levin, O., & Swinnen S. (2006). Kinesthetic, but not visual, motor imagery modulates corticomotor excitability. Experimental Brain Research 168, 157–64.
Takahashi, N., & Tsuzaki, M. (2006). Effects of auditory feedback in the practice phase of imitating a piano performance. 9th International Conference of Music. Alma Mater Studiorum University of Bologna, August 22–26.
Takahashi, N., & Tsuzaki, M. (2008). Comparison of highly trained and less-trained pianists concerning utilization of auditory feedback. Acoustical science and technology, 29, 4, 266–273.
Taylor S. F., Stern E.R., & Gehring W. J. (2007). Neural systems for error monitoring: recent findings and theoretical perspectives. Neuroscientist, 13, 160–72.
Tramo, M.J. (2001). Music of the hemispheres. Science 291, 54–56.
Westlye L.T., Walhovd K. B., Bjørnerud A., Due-Tønnesen P., & Fjell A.M.. (2009). Error-related negativity is mediated by fractional anisotropy in the posterior cingulated gyrus – a study combining diffusion tensor imaging and electrophysiology in healthy adults. Cerebral Cortex, 19, 293–304.
Wöllner, C., & Williamon, A. (2007). An exploratory study of the role of performance feedback and musical imagery in piano playing. Research Studies in Music Education, Vol. 29, No. 1, 39–54.
Zatorre, R. J., & Halpern, A. R. (2005). Mental concerts: musical imagery and auditory cortex. Neuron 47, 9–12.
Zatorre, R.J., & Samson, S. (1991). Role of the right temporal neocortex in retention of pitch in auditory short-term memory. Brain 114, 2403–2417.
