1

“Musik som bevæger”- Musik og sundhed

Peter Vuust Leder af Center for Music In the Brain (MIB)

Profes s or a t the Roy al Academy of Mus ic , Aarhus , DenmarkProfes s or a t Heal th Aarhus Univ ersi ty

PhD Neuros c ienc eMSc Mathematic s , BA frenc h, BA mus ic

Bas s is t/c ompos er

DNC - Danish Neuroscience Center

MR / fMRI PET MEG EEG

DJM

Center for Music In the Brain

Musik handler om

§ Hørelse

§ Motorik

§ Emotioner

§ Kommunikation og kognition

§ Læring

Musikkens anatomi Kliniske anvendelser af musik

2

Indhold

Lavery Electric Phrenometer 1907

• Musik og Hjerne

• Musikkens påvirkning af§ Hørelsen§ Emotionerne§ Det motoriske

• Musik og hjernens plasticitet

• Hvorfor har vi musik?

• Hvad kan det bruges til§ Demens§ Parkinson§ Smerte§ Høretab

Videnskabelige publikationer om kliniske anvendelser af musik

Publikationer fra den videnskabelige database ”Scopus” fra årene 1990-2013. I alt 1.939 publikationer blev fundet.

Søgningen blev foretaget d. 6/01/2014

Musik og kronisk smerteGarza et al. Frontiers, 2014

3 m

Fibromyalgi

Fordele ved at bruge musik

• Musik er

§ Non-invasiv

§ Uden (kendte) biv irkninger

§ Motiverende

§ Abstrakt

§ Almen-menneskelig

Mozart-effekten: fup eller faktum?

10 minutter: Sonate for to pianoer in D dur K. 448⇒ 8 – 9 point højere IQ

Rauscher , 1993, ” Nat ur e”

Ingen effekt i kontrolgrupper: 10 min. Stilhed eller afslapningsbånd

=>

Ganske lidt om hjernen

3

Pandelap

Isselap

Tindingelap

Nakkelap

Lillehjerne

Hjernestamme

Det motoriske system

Hørelse

Syn

Hjernens funktioner

Indhold

Lavery Electric Phrenometer 1907

• Musik og Hjerne

• Musikkens påvirkning af§ Hørelsen§ Emotionerne§ Det motoriske

• Musik og hjernens plasticitet

• Hvorfor har vi musik?

• Hvad kan det bruges til+§ Demens§ Parkinson§ Smerte§ Høretab

Musikkens vej til hjernen

Prediktiv kodning Vi bevæger os til musik

Motor Cortex

The Cerebellum

The basal ganglia

Partic ipant from Ghana partic ipating in a cros s c ul tura l groov e study

4

Vi ”bevæges” af musik

Dopamin-systemet

Belønningssystemet motiverer os til at foretage os handlinger, som er gode for vores overlevelse

Vals eller march?

Prediction

1 32 4

GROOVEVi har brug for noget vi ikke forventer

Nydelse og bevægelse

Wan

ting

to M

ove

Exp

erie

nce

of P

leas

ure

β=-.568 β=-.667

Witek, Cla rke, Krin g elb a ch & Vu u st, PLo S On e, 2 0 1 3

Simple Complex Simple Complex

MOVEMENT PLEASURE

Der er et rytmisk ”sweet spot” for nydelse og lyst til at bevæge sig

Groove: Hørelse, motorik og nydelse

Low Medium High

Right*

Low Medium High

*

Low Medium High

**

Auditory Cortex Pallidum/Putamen Anterior Inferior Insula

0

2

4

6

Audition MotionEmotionPleasure

Rytmer der giver os lyst til at bevæge os

5

Koordination

Trom- me so- lo trom- me so- lo

Motorsystemet

Motorisk hjernebark(bevidst niveau)

Lillehjernen(automatik)

Basalganglierne(filter)

Motivation

• Forskellige motivationsfaktorer:§ Musikken i sig selv§ Ros§ Sammenspil§ Koncert§ Karriere§ Opgaveløsning (konkrete mål)§ Kompleksitet

Det limbiske system

Dopamin-systemet

Hvordan bliver musik omdannet tilemotioner?

• Hjernestammereflekser• Betingning• Emotionel smitte• Visuel forestilling• Episodisk hukommelse• Forventning

Juslin et Västfjäll, Behavioral and Brain Research, 2008Vuust & Frith, 2008

Hvordan bliver musik omdannet til følelse?

• Hjernestammereflekser• Betingning• Emotionel smitte• Visuel forestilling• Episodisk hukommelse• Forventning

Juslin et Västfjäll, Behavioral and Brain Research, 2008Vuust & Frith, Behavioral and Brain Research, 2008

6

Hjernestammereflekser

Hjernestamme

• Hard-wired• Automatiske• Regulerer ”arousal”

”En tiger i tanken?”

Betingning

LillehjerneSubkortikale områder(Amygdala)

Pavlov’s (1849-1936) hunde

(Klassisk betingning)

• Ofte ubevidst• Kobler musikken med

produktet/følelsen

Emotionel smitte

Pre-motorisk

Spejlneuroner

Vis ion

Lyd skaber billeder i hjernen

• Giver følelsen, der svarer til billedet• Har været brugt til musikterapeutiske formål

(fx musicure)• Aktiverer hjerneområder forbundet med visuel

bearbejdning

Honey, they are playing our song!

ThalamusHippocampusAmygdala

Episodisk Hukommelse

• Giver den følelse, der erforbundetmed mindet

• Aktiverer hjerneområderforbundetmed indkodning afhukommelse The Dani sh Nat i onal Resear ch Foundat i on’ s

Cen ter o f Fu n ctio n ally In teg rative Neu ro scien ceAar hus Uni ver s i t y / Aar hus Uni ver s i t y Hospi t al

Forventning

Tina Dickow: “Warm Sand” fra “In the red”, 2005

Tonalitet (forventning)

A (16): F# mol (æolisk)

F#

F# mixolydisk

F# æolisk

Form:

B(9): F#

C#m7

E

Bm7

C (dur)

Toneart og taktart bestemmer, hvad vi hører

Hjernen er skabt til at forudsige fremtiden

7

Så, lyden af denne bil kan få dig til at føle dig . . .

• Opstemt/bange

• Ubevidst længes efter at s idde bag rattet

• Forestille dig følelsen af at køre

• Se dig selv bag rattet

• Huske en bestemt hændelse forbundet med bilen

• Forvente følelsen af fart

• MUSIK ER OGSÅ NYDELSE

”Predictive coding”

)()()|()|(

surfacepstructurepstructuresurfacepsurfacestructurep =

Gebauer, Kringelbach & Vuust (Psychomusichology, 2012)

Peter Kay ”Predictive coding” i musik

)()()|()|(

surfacepstructurepstructuresurfacepsurfacestructurep =

???

4/4

3/4

”Beat Induction”: Den 7. vej til emotioner?

Sens oris k input:Ry tmik

Menta l Model :Meter

Lav spænding

Middel spænding

Høj spænding

Witek & Vuust, 2012

Hvor meget swinger rytmerne?

Musikkens anatomi

8

Når det swinger aktiveres hjernens belønningssyst em

ACC OFC SMA NAcc

Indhold

Lavery Electric Phrenometer 1907

• Musik og Hjerne

• Musikkens påvirkning af§ Hørelsen§ Emotionerne§ Det motoriske

• Musik og motivation (dopamin)

• Musik og hjernens plasticitet

• Hvorfor har vi musik?

Når det risler ned ad ryggen

Blood and Zatorre, PNAS, 2001

“Pleasure cycles” i musik

Gebauer, Kringelbach & Vuust (Psychomusichology, 2012)

Musiks virkning

Universelt

Kulturelt

Individuelt

Motivation

• Forskellige motivationsfaktorer:§ Musikken i sig selv§ Ros§ Sammenspil§ Koncert§ Karriere§ Opgaveløsning (konkrete mål)

9

Musikkens anatomi Indhold

Lavery Electric Phrenometer 1907

• Musik og Hjerne

• Musikkens påvirkning af§ Hørelsen§ Emotionerne§ Det motoriske

• Musik og hjernens plasticitet

• Hvorfor har vi musik?

• Hvad kan det bruges til§ Demens§ Parkinson§ Smerte§ Høretab

Musik ændrer på hjernenPlasticitet: Hjerneforskningens ’Hellige Gral’

Normal aktivering Andre centre overtager….

blodprop

Glenn GouldPaul McCartneyKeith Jarrett

Hvad gør øvning ved hjernen?

Kommunikation og læring

Kommunikationpå forskellige

niveauer

Læring på forskellige

måder

Ingen kontrol Fuld kontrol

Hjernen er omstillingsparat!

Hvad sker der i hjernen, når vi lærer noget?

10

nerveceller (neuroner)

forbindelser (synapser)

Den menneskelige hjerne har ca. 100 mia. neuroner

- hvert neuron har i gennemsnit ca. 10.000

synapser

I alt 10 billiarder

(10.000.000.000.000.000) synapser

27. uge 1,5 år 16 år 72 år 74 år - 90 år

max.

60%

Antal synapser som funktion af alder

fødsel

Huttenlochker

neuroner

Forbindelser (synapser)

Use them or lose them!

• Stabilt• Selvbiografisk hukommelse• Faktisk viden om verden (en hest er et dyr)• Emotionel processering (og flash-bulb memories)

• For nedadgående• Indkodning af ny hukommelse (fakta, episoder, procedurer)• Arbejdshukommelse• Hastighed

• For opadgående• Erfaring• Indlærings-strategi

• Use it or lose it!

Hjernens aldringMusikalsk træning ændrer hjernens

motoriske områder

Områder hvor hjernebarkens tykkelse er korreleret med musikalsk ’kompetence’(hos pianister)

Gaser et al Journal Neuroscience 2003

11

Arv eller miljø?

Funktionelt MR studie: Musiker (stor lillehjerne!)følger kompliceret rytme

Hutchinson et al Cerebral Cortex 2003

Vuust 2003

Spekulation

ØGavner musikalske færdigheder andre kognitive færdigheder som fx sprog?

Fla u g n a cco et a l, 2 0 1 5

RCT: dyslectic children; N= 48; age 8-11; training period 30 weeks;

Mozart-effekten: fup eller faktum?

10 minutter: Sonate for to pianoer in D dur K. 448⇒ 8 – 9 point højere IQ

Raus c her, 1993, ”Nature”

Ingen effekt i kontrolgrupper: 10 min. Stilhed eller afslapningsbånd

=>

The PF & C task- an example

Borrowed from Profes s or Ni ls Ni ls son, 1999

Et lille problem . . .

Effekten varer kun i 10-15 minutter,

- så er den gal igen!

12

MOZART EFFEKTEN:“AROUSAL” og “MOOD”

Thompson, 2001

MOZART EFFEKTEN: Hvad skyldes den?

Mozart-effekten skyldes, at man er mere parat og i bedre humør, når man har hørt

musik

Er det kun Mozart, der virker?

?“Blur”

MOZART EFFEKTEN:Er afhængig af musikalsk præference

Nantais, 1999

”The advantage for the music condition disappeared when the control condition consisted of a narrated story instead of s ilence.”

”Rather, performance was a function of lis teners’preference (music or story), with better performance following the preferred condition.”

Udelukkende Mozart? Præference?

Til gengæld . . .Aktiv musik-udøvelse

1) Det hjerneområde, der har med verbal hukommelse er større i voksne musikere end i ikke-musikere

2) Børn som modtager musikalsk træning har s ignifikant bedre verbal hukommelse (Ho, 2003)

3) Musikere opfatter prosody (sprogtonen) bedre end ikke-musikere (Besson et al., 2005).

4) Børn som modtager musikundervisning scorer marginalt bedre i intelligenstests, men dårligere i social tilpasning end børn som modtager dramaundervisning (Schellenberg, 2004)

Sluming, 2002

Musikere har bedre arbejdshukommelse

Wallentin, Højlund, Vuust and Vuust, 2009 Derdau, Petersen, Ross, Vuust, 2017

13

Indhold

Lavery Electric Phrenometer 1907

• Musik og Hjerne

• Musikkens påvirkning af§ Hørelsen§ Emotionerne§ Det motoriske

• Musik og hjernens plasticitet

• Hvorfor har vi musik?

• Hvad kan det bruges til§ Demens§ Parkinson§ Smerte§ Høretab

Hvordan kan det være, at vi er indrettede således, at musik/kunst betyder noget for os?

De evolutionære teorier

Evolution: Seksuel selektion?

Liberace pianist

The Beatles

Musik danner bånd mellem individer, i grupper ?

Testosteron: Stimulerer agression, sexuel aktiv itet

Mænd

Oxytocin og social kontakt

2x3 mixed model ANOVA: Main effec t o f c ondi tion F = 44.10 (2,94), p <.001,Main effec t o f group F = 4.35 (1 ,47), p = .042, In terac tion between group and c ondi tion F = 4.10 (2 ,94), p = .020.The ox y toc in group s ync hroniz ed better p lac ebo group in the un idi rec tional c ondi tion (p = 0.011).

Synchronization indices based on variance of relative phase (Mardia & Jupp, 2000)

1 ~ perfect correlation0 ~ no correlation

Konvalinka et al. , Q JEP, 2012

Geb a u er et a l, S cien tific Rep o rt, 2 0 1 6

Indhold

Lavery Electric Phrenometer 1907

• Musik og Hjerne

• Musikkens påvirkning af§ Hørelsen§ Emotionerne§ Det motoriske

• Musik og hjernens plasticitet

• Hvorfor har vi musik?

• Hvad kan det bruges til§ Demens§ Parkinson§ Smerte§ Høretab

14

Musik lindrer smerte

PI PU

V r = -.16, p = .006

r = -.09, p = .07

A r = .26, p < .001 r = .18, p = .003

L r = -.10, p >.05 n.s .

• Hovedregning virker bedst

• Musik virker bedst når den er:§ Kendt§ Afs lappende§ Behagel ig

• Mundtlig påvirkning kan betydenoget når§ Mus ik k en bedømmes s om glad

og den mundtl ige påv i rkn ingerpos i tiv .

Corre la tion between pain in tensi ty (PI), pa in unpleas antnes s (PU) and s bujectivev alenc e (V), arous al (A) and l ik ing (L) o f the mus ic .

Musik og akut smerte

0

5

10

15

20

25

30

Smertelindrende effekt

Hov edregning Musik Naturlyde Støj

Musik og søvn

Forsøgsopstilling:

Mus ik gruppe: Traumatis erede fly gtningehørte afs lapnings mus ik i ca 1 time efter sengetid , ved hjælpaf en s pec ia ldesignet pude(s e bi l lede)

Kontro lgruppe: Fik puden, men uden mus ik

J es pers en & Vuus t, J . Mus ic Therapy, In Pres s

Särkämö et al, Brain, 2008

Effekt af at lytte til sin yndlingsmusik

I: (”Music group”) Lyttede til selvvalgt musik

II: (”Language group”) Lyttede til audio-bøger

III: (”Control group”)

Musik efter slagtilfælde

Humøret bliver bedre Plasticitet i den døve hjerne

Høretab fører til deaktivering af hørebarken

Disse områder kan blive reaktiveret efter CI

15

Sprog udvikling efter CI

PET skanninger af CI efter implantation (voksne) BA 45

Tale vs Bable Effekt af tid efter CI

Jeppe: musikalsk imitation

Jeppe har CI MMNs in adult CI-users

Timm, et al, 2013

Musikalsk træning af Cochlear implanterede(Phd Bjørn Petersen)

AC: Main effec t o f c ondi tionrunning s peech > babble)

Left BA 45: Main effec t of time afterimplantation (0, 3 and 6 months )

• Musical group (MG) outperform the control group (CG) in: • overall musical discrimination skills • melodic discrimination• contour discrimination• Timbre discrimination

• MG tendency to faster progress than CG in recognition of emotional prosody• No effect on word recognition: both groups poorer than NH

Ov era l l mus ic a l d is c rimination s k il ls

MG CG

Musik er en genvej til følelserne hos autister• Autister har spontane reaktioner på musik og foretrækker musik fremfor tale• 5 % afautister vs.0.01%af ‘normale’ har absolutgehør• Intakt følelses identifikation og intakte physiologiske responser til musik

Parahippo-c ampal gy rus

Midbra in

Nuc leus Ac c umbensOrbi to fronta l c ortex

FWE-c orrec ted, p < 0.01

Köels c h, 2010 Trends in Cogni tive Sc ienc esGebauer, Sk ewes , Wes tphael , Heaton & Vuus t, Submi tted

16

Konklusioner• Musik påvirker høresansen

§ Cochlear implanterede § Tinnitus

• Musik påvirker det motoriske system§ Træning af Parkinson patienter§ Genoptræning efter et slagtilfælde

• Musik påvirker følelserne (emotioner og arousal)§ Kan virke dæmpende på stress§ Forbedre søvn§ Mindske smerte§ En vej til følelserne hos autister§ En vej til hukommelsen hos demente

• Musikalsk træning kan ændre hjernen (plastic itet)

• Musik kan motivere os! (belønningssystemet)

• Vigtige spørgsmål!!§ Universel eller individualiseret musik?§ Træning eller lytning?§ Afhængig af musikalsk kompetence?§ Hvad er de underliggende neurale mekanismer?

Hvad ved vi om musik og kræftbehandling?

• Lindrer smerte§ it has a s tatis tically s ignificant analges ic effect (Zhang et al., 2012)§ reduces analges ic requirements during painful procedures and up to 24-h pos t-operatively, also in

cancer patients (Archie et al., 2013).§ A moderate pain-reducing effect (SMD = -0.59, 95% CI -0.92 to -0.27, P = 0.0003) (Bradt et al, 2011,

Cochrane Review, 30 tr ials )

• Sleep

• Reduction of anxiety§ 20-50% of cancer patients experience severe anxiety§ 5.72 decrease on STAI [95% CI -7.27 to -4.17, P < 0.00001)] (Bradt et al, 2013 Cochrane Review, 26

tr ials )

• Modulation of mood§ 50-75% have depress ive symptoms§ A pos itive impact on mood (SMD) = 0.42, 95% CI 0.03 to 0.81, P = 0.03. (Bradt et al, 2011)§ quality of life (SMD = 1.02, 95% CI 0.58 to 1.47, P = 0.00001).§ No support for depress ion

• Rehabilitation§ Music is excellent for engaging the motor sys tem, but no support for dance therapy has been found

Hvordan kan vi bruge musik i kræftbehandlingen?

• Til hvad?§ Smertelindring, forbedring af søvn, reduktion af angst, humør, rehabilitering

• Hvilke mekanismer er på spil?§ positive emotioner og belønning, distraktion, tryghedog reguleringaf “arousal”

• Hvornår?§ Før og efter operationer§ Under kemotherapystråleterapi§ I forbindelse med rehabilitering ogpalliative behandling

• Hvordan? § Velkendtmusik er mest anvendelig§ Arousal niveauer skalkontrolleres (tempo, intensitetog forventning)§ Universelle, kulturelle og individuelle faktorer skalovervejes

Hvorfor er hjerneforskning i musikvigtig?

• Musikpædagogisk

• For musikerne?

• Medicinsk

• Som bro mellem naturvidenskab og humaniora

• Musikpolitisk§ eks. mozart-effekten

Er rytmik kun for mennesker?