Muziek en hersenen, kanttekeningen bij scanonderzoek

Door moderne apparatuur komen we steeds meer te weten hoe onze hersenen werken. En ook hoe we onze hersenen beter kunnen laten werken. Bepaalde onderzoeken tonen aan dat hoe jonger een kind met muziekonderwijs begint hoe beter het functioneert op verschillende gebieden: het zou intelligenter zijn, inlevender zijn, beter lezen e.d. Door scans van de hersenen kunnen we steeds beter inzicht krijgen welke hersengebieden geactiveerd worden bij muziek. Vooral met behulp van fMRI-scans. De vraag is of we met fMRI-scans, die in een laboratoriumsituatie worden afgenomen, ook werkelijk meten wat we willen meten.

Muziek beïnvloedt onze hersenen

Bij het luisteren naar of het maken van muziek worden onze hersenen geactiveerd. We concentreren ons op de muziek, krijgen hierbij een bepaald gevoel, en we gebruiken - als we muziek maken - onze motoriek. In onze hersenen zitten talrijke gebiedjes die geactiveerd worden. In deze gebiedjes bevinden zich hersencellen (de grijze stof). De hersencellen (neuronen) zorgen, als ze geprikkeld worden, voor activiteit. Worden ze niet geprikkeld dan zullen ze ook niet actief zijn. Zo weten we dat bij hersenbloedingen of dementie hersencellen in bepaalde hersengebieden afsterven, evenals de verbindingen tussen die gebieden. Hele hersengebieden kunnen zo worden uitgeschakeld.

Hoe kunnen we de invloed van muziek op onze hersenen meten?

Talrijke onderzoeken laten zien dat muziek invloed heeft op hersenprocessen en ook andersom. Het kan met verschillende instrumenten worden gemeten zoals o.a. een MRI-scan, een fMRI-scan en EEG. Bij de manier waarop de invloed van muziek bij scans wordt gemeten moeten wel enkele kanttekeningen worden geplaatst.

Hoe meet een MRI- en fMRI-scan de invloed van muziek op onze hersenen?

Bij fMRI (magnetic resonance imaging) staat de f voor functioneel oftewel activiteit. Staat de f er niet voor dan spreekt men van een MRI-scan en die meet alleen de bouw, de structuur van de hersenen, dus niet de activiteit. Beide soorten scans, die met magnetisme werken, worden in hetzelfde apparaat gemeten. Door de instelling van de met het apparaat verbonden computer te veranderen kan men of een MRI-scan of een fMRI-scan maken.

Bij een MRI-scan ligt de persoon passief in een scanapparaat en hoeft niets te doen. Bij een fMRI-scan moet de persoon wel iets doen, anders kan de activiteit niet worden gemeten. De persoon moet bijv. op een knopje drukken of ergens geconcentreerd naar kijken of luisteren. Zo wordt nagegaan welke hersengebieden bij actief luisteren naar muziek of bij muziek maken actief zijn.

Een voorbeeld waarbij de activiteit van muziek wordt gemeten bij het maken van muziek. Er wordt een video getoond waarop handen te zien zijn die een keyboard bespelen. Er is geen geluid te horen. Men veronderstelt dat de geobserveerde dan de handelingen in het brein nadoet. Ook een mogelijkheid is dat de persoon zelf op een klein keyboard speelt dat liggend in de scan kan worden bediend. Zo kan de onderzoeker op een computer zien welke hersengebieden worden geactiveerd.(1,2)

Wat meet de fMRI-scan nu werkelijk?

Een fMRI-scan meet via magnetisme of er zuurstof (hemoglobine) in het bloed voorkomt. Als er veel zuurstof in een bepaald hersengebied is dan wordt op de computer zichtbaar dat juist dat gebiedje actief is. De activiteit van de hersencellen wordt echter niet gemeten.(3) Een fMRI-scan meet niet het functioneren van de hersencellen maar alleen de hoeveelheid zuurstof die zich in een bloedbaan van een bepaald hersengebied bevindt. Word je bijv. geroerd door mooie muziek dan zal er bloed en zuurstof naar bepaalde hersengebieden stromen. Kan men hieruit echter ook concluderen dat de hersencellen in dit gebied actief zijn?

Meet een fMRI-scan de activiteit van hersencellen bij muziek?

Hersencellen zitten niet in de bloedbaan. Verondersteld wordt dat als er zuurstof naar een bepaald hersengebiedje gaat dat dan ook de hersencellen in dat gebiedje actief worden. Maar is dat juist? Een veronderstelling is gebaseerd op een aanname, een geloof.

Het zou best kunnen zijn dat hersencellen bij muziek juist in een heel ander gebiedje actief zijn, een gebiedje dat niet met een fMRI-scan kan worden gemeten. Bovendien weten we dat bij muziek talrijke hersengebieden, die met elkaar zijn verbonden, worden geactiveerd. Er is niet een bepaald gebied dat geactiveerd wordt maar meerdere. Onderzoeken richten zich echter meestal op een een beperkt aantal bepaald gebieden.

Laboratoriumsituatie
fMRI-scans worden afgenomen in een onnatuurlijke laboratoriumsituatie: de persoon komt in een apparaat te liggen en krijgt de opdracht naar een muziekstuk of onderdelen daarvan te luisteren. Als de persoon een mooi muziekstuk hoort dan zou juist meer bloed en zuurstof naar de hersenen worden gepompt. Dat is op een computer die met het scanapparaat verbonden is te zien. Het hersengebied dat dan oplicht is actief. Bij muziek luisteren ziet men in de fMRI-scan bijv. het hersengebied van de amygdala (emotiegebied) en prefrontale cortex (concentratiegebied) oplichten. Men meet dan de zuurstof in de bloedbaan van die gebiedjes, maar meet men dan ook de werking van de hersencellen?

Wordt de werkelijke situatie gemeten?

Meet men in een onnatuurlijke laboratoriumsituatie ook de werkelijke situatie? Spelen ook andere zaken een rol zoals angst (bijv. claustrofobie) en denken aan andere dingen dan aan muziek? Bij angst wordt ook het gebied van de amygdala actief en bij het denken aan andere dingen de prefrontale cortex. Meet men dan nog wat men wil meten? Nog moeilijker is als de persoon zelf muziek maakt. Een natuurlijke situatie is als de persoon bijv. achter de piano zit en speelt. Dan kan gebruik worden gemaakt van een EEG (elektro-encephalography). Hier krijgt de persoon elektroden op het hoofd die hersengolfjes kunnen meten. Maar ook hier geldt de vraag of men wel kan meten wat men werkelijk wil meten. Een EEG meet naemlijk wel elektrische signalen, maar vangt deze aan de buitenkant van de schedel op. Dat betekent dat er ruis is. We weten niet precies waar in het brein het signaal is ontstaan.

Slot

Muziek luisteren en maken gebeurt in vele hersengebieden. Daar zijn de onderzoekers het wel over eens. fMRI-scans meten de zuurstof in bloedbanen. Dat kan worden gemeten. Verondersteld wordt dat als er in een bepaald hersengebied veel zuurstof is, ook de hersencellen in dat gebied actief zijn. En dat zijn juist de cellen die zorgen voor activiteit. De vraag is of die activiteit ook werkelijk wordt gemeten met fMRI-scans. Een MRI-scan (dus zonder de f) meet alleen de structuur, bouw van de hersenen. Je kunt dan zien of mensen die veel muziek bezig zijn ook een andere structuur van de hersenen hebben dan mensen die weinig of niets aan muziek doen. Sommige onderzoeken tonen dit aan. Zo toont een onderzoek van Bailey e.a. aan dat kinderen die voor 7 jaar met muziek beginnen een dikkere grijze stoflaag hebben in een bepaald hersengebied (ventrale premotorische cortex) dan kinderen die na 7 jaar met muziek beginnen.(4)