Studie: Wirkung von Klavierspielen auf die Leistungsfähigkeit des Gehirns

Forscher der University of Bath haben eine Studie veröffentlicht, die zeigt, wie positiv sich das Erlernen eines Musikinstruments auf die Fähigkeit des Gehirns auswirkt, optische und akustische Eindrücke zu verarbeiten, und wie es auch dazu beitragen kann, eine depressive Stimmung zu verbessern.

Weniger Depressionen, Stress und Angstzustände

Das Forscherteam veröffentlicht seine Ergebnisse in Scientific Reports und zeigt, dass Anfänger, die über einen Zeitraum von 11 Wochen nur eine Stunde pro Woche Klavierunterricht nahmen, signifikante Verbesserungen bei der Wahrnehmung audiovisueller Veränderungen in der Umgebung zeigten und über weniger Depressionen, Stress und Angstzustände berichteten.

• Für die randomisierte Studie wurden 31 Erwachsene entweder einer Gruppe mit Musikunterricht, einer Gruppe mit Musikhören oder einer Kontrollgruppe zugeteilt.

Die Teilnehmenden ohne musikalische Vorerfahrung oder Ausbildung wurden angewiesen, wöchentliche einstündige Unterrichtseinheiten zu absolvieren. Während die Teilnehmer der Gruppe, die an der Maßnahme teilnahm, Musik spielten, hörten die Teilnehmer der Kontrollgruppe entweder Musik oder nutzten die Zeit, um Hausaufgaben zu machen.

• Schon wenige Wochen nach Beginn des Unterrichts stellten die Wissenschaftler fest, dass sich die Fähigkeit der Studienteilnehmer, multisensorische Informationen – also Sehen und Hören – zu verarbeiten, verbessert hatte.

Verbesserung der audiovisuellen Verarbeitung

Diese verbesserten „multisensorischen Prozesse“ haben Vorteile für fast alle Aktivitäten, an denen Menschen teilnehmen – vom Autofahren und Überqueren einer Straße bis hin zum Finden von Personen in einer Menschenmenge oder beim Fernsehen.

Diese multisensorischen Verbesserungen gehen über die musikalischen Fähigkeiten hinaus. Durch musikalisches Training wurde die audiovisuelle Verarbeitung auch bei anderen Aufgaben genauer.

Diejenigen, die Klavierunterricht erhielten, zeigten eine größere Genauigkeit bei Tests, bei denen die Probanden bestimmen sollten, ob Ton- und Bild-„Ereignisse“ zur gleichen Zeit stattfanden.

Diese Ergebnisse galten sowohl für einfache Darstellungen mit Blitzen und Tönen als auch für komplexere Darstellungen, die eine sprechende Person zeigten.

Solch eine Feinabstimmung der kognitiven Fähigkeiten war weder bei der Gruppe, die Musik hörte (die Teilnehmer hörten die gleiche Musik wie die Musikgruppe), noch bei der Gruppe, die keine Musik hörte (die Teilnehmer lernten oder beschäftigten sich mit Lesen), zu beobachten.

Ferner gingen die Forschungsergebnisse über die Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten hinaus und zeigten, dass die Probanden nach dem Musikunterricht auch weniger Depressionen, Ängste und Stress hatten als vor dem Training.

• Laut den Studienautoren könnte sich Musikunterricht positiv auf Menschen mit psychischen Problemen auswirken, was derzeit in weiteren Forschungsarbeiten untersucht wird.

Ein Musikinstrument wie das Klavier zu erlernen ist eine komplexe Aufgabe: Ein Musiker muss eine Partitur lesen, Bewegungen ausführen und die akustische und taktile Rückmeldung überwachen, um seine weiteren Handlungen anzupassen, erklärt die Kognitionspsychologin und Musikspezialistin Dr. Karin Petrini von der University of Bath’s Department of Psychology.

Wissenschaftlich ausgedrückt, verbindet dieser Prozess visuelle mit auditiven Informationen und führt zu einem multisensorischen Training für den Einzelnen, so die Forscherin.

Aus den Ergebnissen dieser Studie lässt sich den Forschenden zufolge schließen, dass dadurch die Verarbeitung audiovisueller Informationen durch das Gehirn auch im Erwachsenenalter, wenn die Plastizität des Gehirns nachlässt, erheblich positiv beeinflusst wird.

Forscher untersuchen Reaktionen des Gehirns auf unterschiedliche Musikgengres

Eine andere Studie zeigt: Musikhören aktiviert große Netzwerkverbindungen im menschlichen Gehirn, aber verschiedene Arten von Musik werden auf unterschiedliche Weise verarbeitet.

Wissenschaftler aus Finnland, Dänemark und dem Vereinigten Königreich haben eine neue Methode entwickelt, um die Musikverarbeitung im Gehirn in einer realistischen Hörsituation zu untersuchen.

Durch eine Kombination aus bildgebenden Verfahren des Gehirns und Computermodellierung fanden die Forscher heraus, dass beim freien Hören von Musik Bereiche im auditorischen, motorischen und limbischen Bereich aktiviert werden.

• Sie waren außerdem in der Lage, Unterschiede in der Verarbeitung von Vokal- und Instrumentalmusik festzustellen.

Mit der neuen Methode können auch die komplexen Dynamiken von Gehirnnetzwerken und die Verarbeitung von Musiktexten besser verstanden werden. Die Studie wurde in der Zeitschrift NeuroImage veröffentlicht.

Unter Einsatz der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) zeichneten die Wissenschaftler unter der Leitung von Dr. Vinoo Alluri von der Universität Jyväskylä, Finnland, die Gehirnreaktionen von Personen auf, während sie Musik aus verschiedenen Genres hörten, darunter Stücke von Antonio Vivaldi, Miles Davis, Booker T. & the M.G.’s, The Shadows, Astor Piazzolla und den Beatles.

Im Anschluss daran wurde der musikalische Inhalt der Stücke mithilfe hochentwickelter Computeralgorithmen analysiert, um musikalische Merkmale in Bezug auf Klangfarbe, Rhythmus und Tonalität zu extrahieren.

• Mit einer neuartigen Methode der Kreuzvalidierung ermittelten sie anschließend die aktivierten Hirnareale, die den verschiedenen musikalischen Reizen gemeinsam waren.

Es zeigte sich, dass mehrere Hirnareale, die zum auditorischen, limbischen und motorischen Bereich gehören, bei allen Musikstücken aktiviert wurden.

Besonders auffällig war, dass Bereiche im medialen orbitofrontalen Bereich und im anterioren cingulären Kortex, die für die selbstreferenzielle Beurteilung und ästhetische Urteile relevant sind, während des Hörens aktiviert wurden.

• Interessant war zudem, dass Gesangs- und Instrumentalmusik unterschiedlich verarbeitet wurden.

So wurde festgestellt, dass das Vorhandensein von Liedtexten die Verarbeitung von Musikmerkmalen in den rechten auditorischen Kortex verlagert, was auf eine linkshemisphärische Dominanz bei der Verarbeitung der Liedtexte schließen lässt.

Die Resultate stehen im Einklang mit früheren Forschungsergebnissen, wurden aber zum ersten Mal beim kontinuierlichen Hören von Musik beobachtet.

Wie Musik durch das Gehirn wandert

Wie das menschliche Gehirn ein vertrautes Musikstück abbildet, haben Wissenschaftler in einer in JNeurosci veröffentlichten Studie beobachtet. Die Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass beim Hören und Erinnern von Musik unterschiedliche kognitive Prozesse ablaufen.

Frühere Forschungen haben Bereiche des Gehirns – vor allem auf der rechten Seite – identifiziert, die durch Musik aktiviert werden. Es ist jedoch weniger darüber bekannt, wie sich die Aktivität in diesen Regionen im Laufe der Zeit entwickelt.

In einer neuen Studie mit männlichen und weiblichen Epilepsiepatienten zeichneten die Wissenschaftler die elektrische Aktivität direkt an der Gehirnoberfläche auf, während die Teilnehmenden bekannte Musikstücke hörten, darunter Beethovens „Für Elise“ und Richard Wagners „Hochzeitsmarsch“.

• Ein Netzwerk von sich überlappenden Hirnregionen wurde mit dem Hören der Musik und dem Fortsetzen der Melodie im Kopf in Verbindung gebracht.

Die Forscher fanden heraus, dass die musikalischen Informationen während dieser Prozesse in entgegengesetzte Richtungen fließen: beim Hören von den sensorischen zu den frontalen Regionen und beim Abrufen von den frontalen zu den sensorischen Regionen.

Quellen

• Yuqing Che et al, An RCT study showing few weeks of music lessons enhance audio-visual temporal processing, Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-23340-4
• Alluri, V. et al. From Vivaldi to Beatles and back: predicting brain responses to music, NeuroImage. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.06.064
• Society for Neuroscience / Neural Correlates of Music Listening and Recall in the Human Brain, JNeurosci (2019). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1468-18.2019

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