Charles Limb: Je brein op improvisatie

Ik ben een chirurg die creativiteit bestudeert, maar ik heb nog nooit een patiënt horen zeggen: "Ik zou willen dat je creatief bent tijdens de operatie." Er zit dus een klein beetje ironie aan vast. Maar ik kan wel zeggen dat, na heel wat operaties, het enigszins vergelijkbaar is met het bespelen van een muziekinstrument. Dit soort van diepe en blijvende fascinatie voor geluid is wat me ertoe bracht zowel chirurg te worden als de wetenschap van geluid, met name muziek te bestuderen. De komende paar minuten ga ik met jullie proberen te praten over mijn carrière in termen van hoe ik in staat ben om muziek te bestuderen. Ik worstel echt met de vraag hoe de hersenen in staat zijn om creatief te zijn. Het grootste deel van dit werk heb ik aan de Johns Hopkins University gedaan. Maar eerder ook aan het National Institute of Health. Ik ga een aantal wetenschappelijke experimenten overlopen en drie muzikale experimenten proberen toe te lichten.

Ik begin met het afspelen van een video. Deze video is een video van Keith Jarrett, een bekende jazzimprovisator. Waarschijnlijk het meest bekende, iconische voorbeeld van iemand die improvisatie echt op een hoger niveau heeft getild. Hij kan hele concerten uit het hoofd improviseren. Nooit speelt hij iets opnieuw op exact dezelfde manier. Als een vorm van intense creativiteit denk ik dat dit een goed voorbeeld is. We gaan deze video even bekijken.

(Muziek)

Het is een opmerkelijk, geweldig iets dat hier gebeurt. Ik ben altijd - als luisteraar, als fan - uiterst verbaasd als ik hiernaar luister. Ik denk: hoe kan dit? Hoe kunnen hersenen zoveel informatie, zoveel muziek spontaan genereren? Ik wilde dit concept wetenschappelijk aanpakken. Die artistieke creativiteit is toverachtig, maar geen toverij. Ze is een product van de hersenen. Je vindt niet veel hersendode mensen die kunst creëren. Ik ging ervan uit dat artistieke creativiteit in feite een neurologisch product is. Ik ging uit van de stelling dat we dat konden bestuderen net zoals we elk ander complex neurologisch proces kunnen bestuderen. Ik vind dat je hier een aantal sub-vragen moet stellen. Is het echt mogelijk om creativiteit wetenschappelijk te onderzoeken? Volgens mij een goede vraag. Ik kan je vertellen dat de meeste wetenschappelijke studies van muziek nogal ondoorzichtig zijn. Als je je er doorheen worstelt, vind je er nauwelijks muziek in terug. Ze lijken volledig onmuzikaal en gaan volledig aan de muziek voorbij.

Zo komen we aan de tweede vraag: waarom zouden wetenschappers creativiteit bestuderen? Misschien zijn we niet de juiste mensen om dit te doen. Misschien wel, maar vanuit een wetenschappelijk perspectief hebben we het vandaag veel over innovatie gehad, de wetenschap van innovatie. Begrijpen hoe de hersenen in staat zijn om te innoveren, staat nog in de kinderschoenen. Wij weten heel weinig over hoe we in staat zijn om creatief te zijn. Ik denk dat we de komende 10, 20, 30 jaar gaan zien hoe een echte wetenschap van creativiteit zal ontluiken en bloeien. Omdat we nu nieuwe methoden hebben die ons in staat stellen om een proces als complexe jazzimprovisatie nauwgezet te bestuderen. Alles is terug te voeren op hersenprocessen. Wij hebben allen deze opmerkelijke hersenen die op zijn zachtst gezegd slecht worden begrepen. Ik denk dat neurowetenschappers veel meer vragen dan antwoorden hebben. Ik ga jullie vandaag niet veel antwoorden kunnen geven, alleen een pak vragen stellen.

Dat is waarmee ik mij in mijn lab bezighoud. Ik stel vragen over wat dit brein doet om ons in staat stellen om dit te doen. Dit is de belangrijkste methode die ik gebruik. Dit is de zogenaamde functionele MRI. Hij lijkt op een MRI-scanner, maar deze is op een speciale manier uitgerust om niet alleen foto's van je hersenen te nemen, maar ook foto's van de actieve gebieden erin. Dat gaat als volgt. Het heet BOLD-beeldvorming, of bloedzuurstofgehaltebeeldvorming. In een fMRI-scanner lig je in een grote magneet die je moleculen in bepaalde gebieden een richting geeft. Wanneer een gebied in de hersenen actief is, of anders gezegd neuraal gebied actief is, wordt er meer bloed naar dat gebied geleid. Die bloedstroom veroorzaakt een bloedtoename in dat gebied en daardoor een verandering in de concentratie van deoxyhemoglobine. Deoxyhemoglobine kan worden gedetecteerd door MRI terwijl dat niet zo is voor oxyhemoglobine. Met deze methode - we meten de doorbloeding, niet de neurale activiteit - zien we aan de doorbloeding of een bepaald hersengebied actief was tijdens een bepaalde taak. Dat is het principe van fMRI. Het wordt al sinds de jaren 90 gebruikt om echt complexe processen te bestuderen.

Nu ga ik een studie laten zien namelijk 'Jazz in een fMRI-scanner'. Gedaan in samenwerking met een collega van mij, Alan Braun, bij het NIH. Dit is een korte video van dit project.

(Video) Charles Limb: Dit is een plastic MIDI-pianoklavier dat we gebruiken voor de jazz-experimenten. Het is een klavier met 35 toetsen, ontworpen om in de scanner passen. Het moet magnetisch veilig te zijn en slechts een minimale interferentie vertonen. Want dat zou een artefact kunnen veroorzaken. Met dit kussen kan het rusten op de benen van de spelers terwijl ze al spelend in de scanner liggen. Het maakt geen direct geluid. Het stuurt een MIDI-signaal - of een Musical Instrument Digital Interface - via deze draden naar die doos en vervolgens naar de computer. Die geeft dan hoogwaardig pianomuziek als dit weer.

(Muziek)

(Muziek)

CL: OK, zo werkt het. Door middel van dit pianotoetsenbord kunnen we nu een muzikaal proces bestuderen. Wat doen we nu met dit coole pianoklavier? Alleen maar zeggen hoe geweldig dat is brengt ons geen millimeter verder. Het gaat om een wetenschappelijk experiment. En wat houdt dat in? Wat gebeurt er in de hersenen als iets gememoriseerd en aangeleerd wordt? Wat gebeurt er in de hersenen als iets spontaan wordt gegenereerd of geïmproviseerd, op een manier die daarmee motorisch overeenkomt in termen van zintuiglijke motorische functies van een lager niveau?

Dit is wat we de paradigma's noemen. Er is een toonladderparadigma. dat is gewoon het spelen en onthouden van een toonladder, op en af. En dan is er het improviseren op een toonladder - vierde noten, metronoom, de rechterhand - wetenschappelijk zeer veilig, maar muzikaal echt saai. En dan is er het onderste, ook wel het jazzparadigma genoemd. We brachten professionele jazzmuzikanten naar de NIH, en we lieten ze dit muziekstuk aan de linkerkant onthouden, links vanonder - dat is wat je me hoorde spelen. Vervolgens moesten ze improviseren op exact dezelfde akkoordenschema's. Dat geluidspictogram rechts vanonder. Dat is een voorbeeld van wat werd opgenomen in de scanner.

(Muziek)

Het is niet de meest natuurlijke omgeving, maar ze zijn in staat om echt muziek te spelen. Ik heb die solo al 200 keer beluisterd en ik vind hem nog steeds leuk. De muzikanten voelden er zich uiteindelijk comfortabel bij. Eerst hebben we het aantal noten gemeten. Speelden ze al improviserend meer noten? Neen. Dan keken we naar de hersenactiviteit. Ik ga proberen om dit voor jullie samen te vatten. Dit zijn contrastkaarten die het verschil tonen tussen wat er verandert als je improviseert in tegenstelling tot als je iets hebt van buiten geleerd. In het rood zie je een gebied dat actief is in de prefrontale cortex, de frontale kwab van de hersenen. In het blauw zie je dit gebied dat werd uitgeschakeld. Dus zagen we dit centrale gebied, de mediale prefrontale cortex genaamd, waar de activiteit omhoog ging. Maar in dit brede gebied, de laterale prefrontale cortex genaamd, ging de activiteit naar beneden. Ik zal dat hier voor jullie samenvatten.

Dit zijn multifunctionele gebieden van de hersenen. Ik wil benadrukken dat dit niet 'de jazzgebieden' van de hersenen zijn. Ze doen een heleboel dingen die te maken hebben met zelfreflectie, introspectie, werkgeheugen, enzovoort. Echt bewustzijn zit in de frontale kwab. Maar wij hebben deze combinatie: een gebied waarvan men denkt dat het betrokken is bij zelfcontrole, wordt uitgeschakeld, en dit gebied dat als autobiografisch of zelfexpressief wordt gezien, wordt ingeschakeld. We denken dat, althans in deze voorlopige - Het is maar een studie. Ze is waarschijnlijk verkeerd. Maar het is een studie. Wij denken dat het op zijn minst een redelijke hypothese is dat, om creatief te zijn, je deze rare dissociatie in je frontale kwab moet hebben. Een gebied wordt ingeschakeld, en een groot gebied wordt uitgeschakeld, zodat je niet geremd bent, zodat je bereid bent om fouten te maken. Je mag niet voortdurend al deze nieuwe generatieve impulsen afsluiten. Nu weten veel mensen dat muziek niet altijd een solo-activiteit is - soms wordt het in groep beoefend.

Dus was de volgende vraag: Wat gebeurt er als muzikanten heen en weer spelen, wat ze "trading fours" (d.w.z. wisselen per vier maten) noemen, en gebruikelijk is bij een jazz-experiment? Dit is een blues van twaalf maten. Heb ik hier opgesplitst in groepen van vier maten, om te weten hoe je moet wisselen. We zetten op dezelfde manier een muzikant in de scanner, lieten hem deze melodie memoriseren en lieten dan een andere muzikant in de controlekamer interactief over en weer spelen.

Dit is een muzikant, Mike Pope, een van 's werelds beste bassisten en een fantastische pianist. Hij speelt nu het stuk dat we net zagen, net iets beter dan ik het schreef.

(Video) CL: Mike, kom binnen (Man: “May the force be with you.”) Verpleegkundige: “Niets in je zakken, Mike?” Mike Pope: Nope. Niets in mijn zakken. (Verpleegster: Oke.)

CL: Je moet de juiste attitude hebben om hiermee akkoord te gaan. (Gelach) Het is eigenlijk wel leuk. En nu zijn we met z'n tweeën heen en weer aan het spelen. Hij daar. Je kunt hier zijn benen zien. Ik in de controlekamer hier, heen en weer spelend.

(Muziek)

(Video) Mike Pope: "Dit is een vrij goede weergave ervan. En het is goed dat het niet te snel gaat. Het feit dat we het voortdurend herhalen laat je wennen aan je omgeving. Het moeilijkste voor mij was het kinesthetische ding. Naar mijn handen kijken door middel van twee spiegels, op mijn rug liggend en niet in staat om te bewegen, behalve mijn hand dan. Dat was een uitdaging. Maar nogmaals, er waren zeker momenten. Momenten van echt, eerlijk muzikaal samenspel, zeker."

CL: Hier een paar van die momenten. Wat je hier ziet, is een doodzonde in de wetenschap, namelijk het laten zien van voorlopige gegevens. Dit zijn de data van een persoon. In feite, Mike Pope's gegevens. Wat toon ik jullie hier? Terwijl hij bezig was aan zijn trading fours met mij, improviserend versus gememoriseerd, gingen zijn taalgebieden oplichten, Broca's gebied, die lagerere frontale gyrus aan de linkerkant. Ook de homologe gebieden aan de rechterkant. Dit is een gebied waarvan men denkt dat het betrokken is bij expressieve communicatie. Dit hele idee dat muziek taal is, daar is misschien wel een neurologische basis voor. Wat we ook kunnen zien als twee muzikanten een muzikale conversatie hebben. We hebben we dit met acht personen gedaan. We zijn net alle gegevens aan het samenbrengen. Hopelijk zullen we er iets zinvols kunnen uithalen.

Als ik aan improvisatie en taal denk, wat komt er dan? Rap, natuurlijk, rap - freestyle. Ik ben altijd gefascineerd geweest door freestyle. Hier is een video.

(Video) Mos Def: ♫ ... brown skin I be, standing five-ten I be ♫ ♫ Rockin' it when I be, in your vicinity ♫ ♫ Whole-style synergy, recognize symmetry ♫ ♫ Go and try to injure me, broke 'em down chemically ♫ ♫ Ain't the number 10 M.C., talk about how been I be ♫ ♫ Styled it like Kennedy, late like a 10 to three ♫ ♫ When I say when I be, girls say bend that key cut ♫

CL: Er is een hoop analogie tussen wat er in freestyle rap en jazz gebeurt. Er zijn, in feite veel correlaties tussen de twee vormen van muziek in verschillende tijdsperioden. Op allerlei manieren heeft rap dezelfde sociale functie die jazz vroeger had. Dus hoe doe je dan wetenschappelijk onderzoek in rap? En mijn collega's maar denken dat ik gek ben, maar ik denk dat er wat in zit. Dit is wat je doet: je laat een freestyle kunstenaar komen en een rap, die je voor hem schreef, memoriseren. Een die ze nog nooit hebben gehoord. Dan laat je ze freestylen. Ik vertelde mijn lab-leden dat ik voor TED zou gaan rappen, en zij zeiden: "Nee, dat doe je niet." En toen dacht ik -

(Applaus)

Hier komt het. Met dit grote scherm, kunnen jullie allemaal met me mee-rappen. Oke? We lieten ze hen dit geluidspictogram linksonder memoriseren. Dit is de controle. Dit is wat ze memoriseerden.

Computer: ♫ Geheugen, stomp ♫ CL: ♫ Stomp is het sein in een gekend refrein ♫ ♫ Ritme en rijm, dat is pas fijn ♫ ♫ Van achter de micro geef ik meppen in 't gezicht ♫ ♫ Met verzen die je treffen als een bliksemschicht ♫ ♫ Ik zoek naar de waarheid, een eeuwige quest ♫ ♫ Mode is mijn ding niet, dat zie je aan mijn vest ♫ ♫ Woorden van een psychopaat tuiten in mijn oor ♫ ♫ Hij fluistert liedjesteksten die niemand anders hoort ♫ ♫ De kunst van het ontdekken, de maffe gesprekken ♫ ♫ Binnen in het brein van hen die zonder grenzen zijn ♫ ♫ De hele woordenvloed stroomt eruit als regen ♫ ♫ Een maffe wetenschapper, voor mijn brein is het een zegen ♫

(Applaus)

Ik garandeer u, dat zal nooit meer gebeuren.

(Gelach)

Wat nu zo geweldig is aan deze freestylers, is dat ze verschillende woorden krijgen voorgeschoteld. Ze weten niet wat er gaat komen, maar ze zullen iets uit de losse pols laten horen. Ga je gang en raak dat juiste geluidsicoon. Ze krijgen deze drie alledaagse woorden: like', 'not' and 'head'. Hij weet niet wat er gaat komen.

Freestyler: ♫ Ik ben een soort van [onduidelijk] ♫ ♫ [onduidelijk] buitenaards-hemelse scene ♫ ♫ Er was een tijd dat ik in piramides zat te mediteren ♫ ♫ Twee microfoons zweefden boven mijn hoofd ♫ ♫ Kijk of ik nog luister, ik spuw de woorden uit ♫ ♫ Kijk wat grijns je daar ♫ ♫ Ik praat met de kinderen achterin de klas ♫ ♫ Over de boodschap van het einde van de tijd ♫ ♫ Of niet, niet echt, want ik moet het simpel houden ♫ ♫ [onduidelijk] instrumental ♫ ♫ Vreselijk spel, Super Mario ♫ ♫ [onduidelijk] boxen [onduidelijk] hip hop ♫

CL: Dus nogmaals, het is een ongelooflijk ding dat plaatsvindt. Het doet iets dat neurologisch opmerkelijk is. Of je van de muziek houdt of niet, is niet relevant. Creatief gesproken is het gewoon fenomenaal. Dit is een korte video van hoe we het eigenlijk doen in een scanner. (Gelach)

(Video) CL: We zijn hier met Emmanuel.

CL: Het is tussen haakjes opgenomen in de scanner.

(Video) CL: Hier Emmanuel in de scanner. Hij heeft net een rijm voor ons gememoriseerd.

Emmanuel: ♫ Top van de beat zonder repeat ♫ ♫ Ritme en rijm, dat is pas fijn ♫ ♫ Van achter de micro geef ik meppen in 't gezicht ♫ ♫ Met verzen die je treffen als een bliksemschicht ♫ ♫ Ik zoek naar de waarheid, een eeuwige quest ♫ ♫ Mode is mijn ding niet, dat zie je aan mijn vest ♫

CL: Oke. Ik ga stoppen. Wat zien we in zijn hersenen? Dit zijn eigenlijk de hersenen van vier rappers. We zien de taalgebieden oplichten, maar als je - met gesloten ogen - free-styling versus onthouden doet, zie je grote visuele gebieden oplichten. Je hebt grote cerebellaire activiteit, die betrokken is bij motorische coördinatie. Je hebt verhoogde hersenactiviteit wanneer je een vergelijkbare taak doet, wanneer de ene taak creatief is en de andere gememoriseerd. Het is allemaal zeer voorlopig, maar ik denk dat het op de een of andere manier opwindend is.

Conclusie: we hebben nog een heleboel vragen. En zoals ik al zei gingen we hier vragen stellen, geen antwoorden geven. Maar we willen zoeken naar de neurologische wortel van wat creatief genie is. Ik denk dat we met deze methoden op de goede weg zijn. Ik denk dat we hopelijk in de komende 10, 20 jaar echte, zinvolle studies zullen zien. Studies die zeggen dat de wetenschap de kunst aan het bijbenen is. Misschien zijn we er nu naar op weg.

Ik wil jullie bedanken voor jullie tijd. Dat waardeer ik.

(Applaus)