The neural basis of Western music chord categorisations : effects of development and music expertise

Infants already demonstrate readiness for music processing. Although culture-specific music-processing skills are acquired through exposure to music, even in the absence of formal training, the processing of music sounds is known to be facilitated by music training from early on. Major vs. minor and consonance vs. dissonance categorisations have a central role in Western tonal music and are highly meaningful for Western listeners. However, their neural basis and its development have not been extensively studied. The present thesis examined the preattentive processing of Western music chord categorisations from infancy to adulthood by measuring event-related potentials (ERPs) of the electroencephalogram (EEG), using a mismatch negativity (MMN) paradigm. The effect of music expertise on their processing was studied in school-aged children and adults. In the MMN paradigm, minor chords, inverted major chords, and highly dissonant chords were presented infrequently as deviant sounds in the context of root form major chords. Since all chords were transposed to several frequency levels, the deviant chords introduced no new frequencies to the paradigm, and thus an MMN caused by simple physical deviance was prevented. The results demonstrate the facilitating effects of music expertise on Western music chord discrimination neurally in adults and school-aged children, and behaviourally in adults. Sensitivity to Western music chord categorisations, particularly consonance vs. dissonance, was evident already at birth. While there was no evidence of major vs. minor discrimination as indicated by MMN elicitation in school-aged children without music training, there was tentative evidence of it in newborn infants and non-musician adults. Only musician adults demonstrated sensitivity to root vs. inverted chords, indicating that the facilitating effect of music expertise on the neural processing of the chords grows with age and years of practice. The present thesis suggests that, building on early auditory skills, some implicit knowledge of Western music chord categorisations is acquired via exposure to music during development, without formal training. However, consistent neural representations of complex chord categories may require extensive amounts of formal music training.Jo vauvaikäisellä on valmiuksia kuulla ja muistaa musiikin keskeisiä elementtejä. Oman kulttuurin musiikin prosessointitaitoja omaksutaan edelleen kehityksen ja musiikille altistumisen myötä myös ilman runsasta musiikkikoulutusta. Musiikin harrastaminen muokkaa aivojen kuuloalueiden toimintaa ja tehostaa siten musiikkiäänten käsittelyä jo lapsuudessa. Duuri vs. molli ja tasasointisuus vs. riitasointisuus sisältävät vahvoja merkityksiä länsimaiselle kuulijalle. Silti niiden erottelua ja sen kehitystä ei ole kattavasti tutkittu. Tässä väitöskirjatyössä selvitettiin länsimaisen musiikin sointujen kuulonvaraista prosessointia vauvaiästä aikuisuuteen mittaamalla aivosähkökäyrän tapahtumasidonnaisia jännitevasteita, jotka syntyvät esitietoisesti, ilman keskittynyttä kuuntelua. Vasteiden avulla voidaan tutkia äänten erotteluvalmiuksia jo vastasyntyneillä vauvoilla, joilla on rajalliset kyvyt ilmaista havaintojaan. Lisäksi on mahdollista verrata toisiinsa musiikkia harrastavia ja harrastamattomia lapsia ja aikuisia siten, että ryhmien väliset erot esimerkiksi keskittymiskyvyissä tai motivaatiossa paneutua musiikilliseen tehtävään eivät vaikuta tuloksiin. Tulosten perusteella länsimaisen musiikin sointujen erottaminen on tehostunut musiikkia harrastavilla kouluikäisillä lapsilla ja vielä voimakkaammin aikuisilla muusikoilla. Jo vastasyntyneiden aivoissa ilmeni valmiutta erotella länsimaisen musiikin sointuja, etenkin tasasointisia ja riitasointisia sointuja. Kouluikäisistä musiikkia harrastavat lapset erottelivat esitietoisesti duuri- ja mollisointuja, kun taas musiikkia harrastamattomilla lapsilla ei ilmennyt näyttöä erotteluvalmiudesta. Siitä oli kuitenkin jonkinasteista näyttöä vastasyntyneillä sekä aikuisilla, joilla ei ollut runsaasti musiikkikoulutusta. Vain aikuiset muusikot erottelivat esitietoisesti sointukäännöksiä perusmuotoisista soinnuista, minkä perusteella musiikkikoulutuksen yhteys sointujen tehostuneeseen hermostolliseen prosessointiin näyttää kasvavan iän ja harrastusvuosien myötä. Tämän väitöskirjatyön perusteella kehityksen myötä tapahtuva altistuminen länsimaiselle musiikille ilman muodollista musiikkikoulutusta voi tukea kykyä erotella länsimaisen musiikin keskeisiä elementtejä kuten duuri- ja mollisointuja tai tasasointisia ja riitasointisia sointuja, mutta jo vauvan varhaiset kuulovalmiudet luovat pohjaa näiden elementtien prosessoinnille. Vakaiden edustusten syntyminen aivoissa monimutkaisille musiikin piirteille voi kuitenkin vaatia pitkäkestoista musiikkikoulutusta