Когда меня во время учебы в университете в середине 1990-х годов заинтересовал вопрос, каким образом мозгу удается справляться со всеми этими задачами, мы еще почти ничего не знали о том, как мозг перерабатывает музыку. Поэтому я сначала занялся исследованиями, что происходит в мозге, когда мы ее просто слушаем. Первым делом меня заинтересовало, что происходит, когда мы слышим «правильные» и «неправильные» с точки зрения музыкальных правил аккорды. Этот метод был похож на тот, с помощью которого исследуется активность мозга при обработке звуков речи. Такие эксперименты проводили в то время Томас Гунтер и Ангела Фридерици в Институте когнитивной неврологии имени Макса Планка в Лейпциге, с которыми я планировал свои первые совместные исследования. В экспериментах с речью, в частности, сравнивалась реакция мозга при встрече с правильными и неправильными словами в таких, например, фразах, как «Он видит холодное пиво» и «Он видит холодную пиву». Каждый, кто знает язык, без труда обнаружит ошибку, причем даже тогда, когда сам не может объяснить, почему то или иное предложение правильно или неправильно с грамматической точки зрения. То же самое происходит и с музыкой, которая нам хорошо знакома, например мажорной и минорной, если мы выросли в стране, где такие мелодии часто слушают и исполняют. Здесь мы тоже воспринимаем на слух правильность или неправильность последовательности нот или аккордов независимо от того, способны ли мы объяснить, почему нам так кажется. (На самом деле последовательность музыкальных звуков не может быть «правильной» или «неправильной». Скорее надо говорить о том, насколько она привычна и ожидаема. Ведь необычные гармонические ходы у Баха, Моцарта или Бетховена не неправильны, а зачастую гениально непредсказуемы. Но ради простоты я все же употребляю здесь такие термины, как «правильно» и «неправильно»).
Чтобы выяснить, как мозг обрабатывает последовательности аккордов, я сознательно включал «ошибки» в музыкальную грамматику. Для этого я сочинил несколько последовательностей, каждая из которых состояла из пяти аккордов. Они проигрывались с помощью компьютера на синтезаторе. Первая половина этих последовательностей состояла из нормальных каденций (например, тоника – тоника параллельной тональности – субдоминанта – доминанта – тоника). Во второй половине один из аккордов заменялся на чужеродный, принадлежащий к другой тональности. Практически каждый мог определить, что такие аккорды звучат фальшиво, особенно если они помещались в конец последовательности.
Чтобы понять, как мозг обрабатывает аккорды, мы сначала использовали электроэнцефалографию (ЭЭГ). На голову испытуемому надели шапочку со встроенными электродами (обычно их 32 или 64). Она похожа на шапочку для купания, от которой отходит множество длинных проводов. С помощью электродов измеряли электрические сигналы мозга. Если шапочка надета правильно, все электроды занимают на голове нужную позицию. Испытуемого помещали в электрически изолированную кабину с удобным креслом, экраном, клавиатурой и громкоговорителем. Ему рассказывали, что он будет слушать последовательности из нескольких аккордов и что один из них, возможно, будет сыгран не так, как другие. В этом случае его задача заключается в том, чтобы сразу нажать клавишу. Дверь кабины закрывали и включали запись ЭЭГ – эксперимент начинался. Испытуемый слышал десятки последовательностей аккордов на протяжении 10–15 минут.
В ходе записи поначалу невозможно определить на основании появляющихся на мониторе кривых, как мозг обрабатывает музыкальную информацию. Волны ЭЭГ содержат много шумов, источником которых являются мышцы головы и шеи, а также, разумеется, спонтанная деятельность мозга, которая не имеет ничего общего с экспериментом (ведь он занят попутно и другими делами). По сравнению с этими шумами сигналы мозга, имеющие отношение к обработке музыкальной информации, можно сравнить с жужжанием пчелы на фоне шума от оживленной автомагистрали. Поэтому правильные и неправильные последовательности аккордов проигрывались десятки раз, а в измерениях участвуют от 15 до 25 испытуемых. Только так можно отделить электрический сигнал мозга, реагирующего на аккорд, от случайного шума. Эта реакция носит название «электрический потенциал мозга». Меня в ходе исследования интересовали прежде всего электрические потенциалы при обнаружении неправильного аккорда. Они имели заметные отличия от реакции на правильные. Эксперимент удался, что позволило нам приступить к обработке «музыкальной грамматики».