Daniel J. Levitin

Ons muzikale brein

Wat muziek met ons doet

Vertaald door Robert Vernooy

UITGEVERIJ ATLAS CONTACT
AMSTERDAM | ANTWERPEN

Deze digitale editie is gemaakt naar de 1e druk; ISBN 978 90 450 2456 1

© 2006 Daniel J. Levitin

© 2013 Nederlandse vertaling Robert Vernooy

Oorspronkelijke titel This Is Your Brain On Music. Understanding

A Human Obsession

Oorspronkelijke uitgeverij Atlantic Books London

Omslagillustratie: © Bart van den Tooren

ISBN 978 90 450 2457 8

D/2013/108/736

NUR 770

www.atlascontact.nl

Inleiding

Ik hou van muziek en ik hou van wetenschap – waarom zou ik die twee willen vermengen?

Ik hou van wetenschap en ik vind het jammer dat zoveel mensen als de dood zijn voor dat onderwerp of denken dat een keuze voor de wetenschap betekent dat je niet ook kunt kiezen voor medeleven of de schone kunsten, of ontzag kunt hebben voor de natuur. Wetenschap is niet bedoeld om ons van het mysterie te genezen, maar om het te herontdekken en het nieuwe kracht te geven.
ROBERT SAPOLSKY, WHY ZEBRAS DON’T
GET ULCERS, P. XII

In de zomer van 1969, toen ik elf was, kocht ik een stereo-installatie bij de plaatselijke hifiwinkel. Het kostte me de hele honderd dollar die ik dat voorjaar had verdiend met het wieden van de tuinen van buren voor vijfenzeventig cent per uur. Lange middagen zat ik op mijn kamertje naar platen te luisteren: Cream, The Rolling Stones, Chicago, Simon and Garfunkel, Bizet, Tsjaikovski, George Shearing en de saxofonist Boots Randolph. Ik luisterde niet naar heel harde muziek – althans niet vergeleken met mijn studietijd, toen ik mijn luidsprekers zelfs liet doorbranden door het volume te hoog te zetten – maar kennelijk was de herrie voor mijn ouders toch te erg. Mijn moeder is romanschrijfster; ze schreef elke dag in het studeerkamertje aan het eind van de gang en speelde elke avond voor het eten piano. Mijn vader was een zakenman, hij had een tachtigurige werkweek. Veertig van die uren zat hij ’s avonds en in het weekend thuis in zijn kantoor. Als zakenman deed mijn vader mij een voorstel: hij zou een hoofdtelefoon voor me kopen als ik zou beloven dat ik die zou gebruiken als hij thuis was. Die hoofdtelefoon veranderde voorgoed de manier waarop ik naar muziek luisterde.

Voor alle nieuwe artiesten naar wie ik luisterde was het de eerste keer dat ze een stereomix uitprobeerden. Omdat de luidsprekers bij mijn all-in-one stereo-installatie niet zo goed waren, had ik nog nooit eerder de diepte gehoord die ik in de hoofdtelefoon kon horen – de plaatsing van de instrumenten, zowel links en rechts als voor en achter, met de galm van de ruimte. Voor mij gingen platen niet meer alleen over de songs maar ook over de sound. Door de hoofdtelefoon ging er een wereld van geluidskleuren open, een palet van nuances en details, dat veel verder ging dan de akkoorden en de melodie of de stem van een bepaalde zanger. De zompige sfeer van het Diepe Zuiden in ‘Green River’ van Creedence; of de pastorale, open schoonheid van ‘Mother Nature’s Son’ van The Beatles; de hobo’s in Beethovens Zesde (gedirigeerd door Karajan), ijl en gedrenkt in de sfeer van een grote hout-met-stenen kerk: het geluid was een omhullende ervaring. Door de hoofdtelefoon werd de muziek ook persoonlijker voor mij; opeens kwam zij van binnen in mijn hoofd en niet vanuit de buitenwereld. Deze persoonlijke relatie is wat mij er uiteindelijk toe bracht om opnametechnicus en producent te worden.

Vele jaren later vertelde Paul Simon me dat het hem ook altijd om de sound ging. ‘Waar ik op mijn eigen platen naar luister, dat is de sound; niet de akkoorden of de tekst – mijn eerste indruk is die van de totale sound.’

Na het incident met de speakers in het studentenhuis verliet ik de universiteit en ging ik bij een rockband. We werden goed genoeg om op te nemen in een 24 sporenstudio in Californië, met een begaafd technicus, Mark Needham, die later hits opnam van Chris Isaak, Cake en Fleetwood Mac. Mark mocht mij graag, waarschijnlijk omdat ik de enige was die het interessant vond om in de controlekamer terug te luisteren hoe wij klonken, terwijl de anderen meer interesse hadden in high worden tussen de opnames door. Mark behandelde mij als een producer, hoewel ik destijds nog niet wist wat dat was, en vroeg me hoe de band wilde klinken. Hij leerde mij hoeveel een microfoon uit kan maken voor het geluid, of zelfs welke invloed de plaatsing van een microfoon heeft. Aanvankelijk hoorde ik sommige van de verschillen waar hij me op wees niet, maar hij leerde me waarnaar ik moest luisteren. ‘Hoor je dat de sound voller, ronder en gelijkmatiger wordt als ik deze microfoon dichter bij de gitaarversterker zet? Maar als ik hem verder naar achteren plaats, pikt hij wat van de akoestiek van de ruimte op, en krijg je een groter geluid, hoewel je wel wat van de middentonen verliest als ik dat doe.’

Onze band raakte redelijk bekend in San Francisco en onze tapes werden op de radio gedraaid op plaatselijke rockzenders. Toen de band uit elkaar ging – vanwege de veelvuldige zelfmoordpogingen van de gitarist en de onaangename gewoonte van de zanger om lachgas te snuiven en zichzelf met scheermesjes te snijden – vond ik werk als producer voor andere bands. Ik leerde dingen te horen die ik nooit eerder had gehoord: het verschil tussen de ene microfoon en de andere, zelfs tussen het ene merk tape en het andere (Ampex 450-tape had een karakteristieke ‘piek’ in de lage tonen, Scotch 250 een karakteristieke helderheid in het hoog, en Agfa 467 had schitterende middentonen). Toen ik eenmaal wist waarnaar ik moest luisteren, kon ik Ampex-, Scotch- en Agfatape even makkelijk van elkaar onderscheiden als een appel van een peer of een sinaasappel. Ik ging werken met andere grote geluidstechnici, zoals Leslie Ann Jones (die met Frank Sinatra en Bobby McFerrin had gewerkt), Fred Catero (Chicago, Janis Joplin), en Jeffrey Norman (John Fogerty, Grateful Dead). Hoewel ik de producer was – degene die de leiding had over de sessies – had ik voor allemaal een enorm ontzag. Sommige technici lieten mij erbij zijn als ze sessies hadden met andere artiesten, zoals Heart, Journey, Santana, Whitney Houston en Aretha Franklin. Ik kreeg de kennis van een heel leven door te kijken hoe ze met de artiesten omgingen en spraken over subtiele nuances wat betreft de manier waarop een gitaarpartij werd gespeeld of de zang was uitgevoerd. Ze hadden het over lettergrepen in een tekst, en kozen uit tien verschillende uitvoeringen. Ze konden zo goed luisteren; hoe konden ze hun gehoor zo trainen dat ze dingen hoorden die voor gewone stervelingen onhoorbaar waren?

Door met kleine, onbekende bands te werken leerde ik de managers en technici van de studio’s kennen, en dankzij hen werd mijn werk steeds beter. Op een dag kwam een technicus niet opdagen en plakte ik wat bandopnamen voor Carlos Santana aan elkaar. Een andere keer ging de grote producer Sandy Pearlman lunchen tijdens een sessie met Blue Öyster Cult en gaf hij mij de leiding over de afwerking van de zangpartijen. Van het een kwam het ander, en ik werkte meer dan tien jaar als platenproducer in Californië. Uiteindelijk had ik het geluk dat ik met vele bekende musici kon werken. Maar ik werkte ook met tientallen onbekende namen, mensen die ontzettend veel talent hadden maar nooit doorbraken. Ik begon me af te vragen waarom de namen van sommige musici op ieders lippen lagen terwijl anderen verkommerden in de anonimiteit. Ik vroeg me ook af waarom muziek voor sommigen zo makkelijk was en voor anderen niet. Waar komt de creativiteit vandaan? Waarom ontroeren sommige songs ons en laten andere ons koud? En hoe zit het met de rol van de perceptie in dit alles, dat buitengewone vermogen van geweldige musici en technici om nuances te horen die de meesten van ons niet horen?

Deze vragen brachten me terug naar school om antwoorden te zoeken. Terwijl ik nog steeds werkte als platenproducent, reed ik twee keer per week met Sandy Pearlman naar Stanford University om colleges over neuropsychologie van Karl Pribram te volgen. Ik ontdekte dat psychologie het vakgebied was waar de antwoorden op een aantal van mijn vragen te vinden waren – vragen over het geheugen, de waarneming, creativiteit en het gemeenschappelijke instrument dat aan dat alles ten grondslag ligt: de menselijke hersenen. Maar in plaats van antwoorden te vinden hield ik er nog meer vragen aan over – zoals in de wetenschap zo vaak het geval is. Met elke nieuwe vraag werd ik me er meer van bewust hoe complex muziek, de wereld, de menselijke ervaring is. Zoals de filosoof Paul Churchland opmerkt hebben mensen tijdens het grootste deel van de opgetekende geschiedenis geprobeerd de wereld te begrijpen; in alleen al de afgelopen tweehonderd jaar heeft onze nieuwsgierigheid veel aan het licht gebracht van wat de Natuur voor ons verborgen had gehouden: het weefsel van ruimte-tijd, de samenstelling van de materie, de vele vormen van energie, de oorsprong van het heelal, de aard van het leven zelf met de ontdekking van het DNA, en nog maar vijf jaar geleden de afronding van het menselijk genoomproject. Maar één raadsel is nog niet opgelost: het raadsel van de menselijke hersenen en hoe die leiden tot gedachten en gevoelens, hoop en verlangen, liefde en de ervaring van schoonheid, om nog maar te zwijgen van dans, beeldende kunst, literatuur en muziek.

Wat is muziek? Waar komt zij vandaan? Waarom ontroeren sommige opeenvolgingen van geluiden ons zozeer, terwijl andere – zoals blaffende honden of gierende auto’s – veel mensen irriteren? Voor sommigen van ons maken die vragen een groot deel van ons levenswerk uit. Voor anderen lijkt het idee om muziek op die manier uit elkaar te halen hetzelfde als het bestuderen van de chemische structuur van een schilderij van Goya, en daardoor niet meer de kunst te zien die de schilder probeerde te creëren. De historicus Martin Kemp uit Oxford wijst op een overeenkomst tussen kunstenaars en wetenschappers. De meeste kunstenaars beschrijven hun werk als experimenten – een deel van een reeks pogingen om een algemene interesse te verkennen of een standpunt te bewijzen. Mijn goede vriend en collega William Forde Thompson (een muzikale cognitie-onderzoeker en componist aan de Universiteit van Toronto) voegt daaraan toe dat het werk van zowel wetenschappers als kunstenaars soortgelijke ontwikkelingsfasen doorloopt: een creatieve en verkennende ‘brainstormfase’, gevolgd door test- en uitwerkingsfasen die doorgaans de toepassing van vaste procedures met zich meebrengen, maar vaak gepaard gaan met nog meer creatieve oplossingen voor problemen. Ateliers van kunstenaars en laboratoria van wetenschappers hebben ook bepaalde overeenkomsten: er lopen veel projecten tegelijk in diverse stadia van onvoltooidheid. Beide vereisen gespecialiseerde hulpmiddelen en de resultaten zijn open voor interpretatie – dit in tegenstelling tot de definitieve tekeningen voor een hangbrug, of het controleren van de geldstroom op een bankrekening aan het eind van een werkdag. Wat kunstenaars en wetenschappers met elkaar gemeen hebben, is dat ze kunnen leven met een onbepaaldheid in de interpretatie en herinterpretatie van de producten van hun werk. Het werk van kunstenaars en wetenschappers is uiteindelijk een zoektocht naar de waarheid, maar leden van beide kampen begrijpen dat de aard van de waarheid contextgebonden en veranderlijk is, afhankelijk van iemands perspectief en dat de waarheden van vandaag de weerlegde hypotheses of de vergeten kunstwerken van morgen zijn. Je hoeft niet verder te kijken dan Piaget, Freud en Skinner om theorieën te vinden die ooit gemeengoed waren en later omver werden geworpen (of althans ingrijpend herzien). In muziek werd van een aantal groepen voorbarig beweerd dat ze van blijvend belang waren: Cheap Trick werd binnengehaald als de nieuwe Beatles, en ooit besteedde The Rolling Stone Encyclopedia of Rock & Roll evenveel ruimte aan Adam and the Ants als aan U2. Er waren tijden dat het onvoorstelbaar was dat ooit de meeste mensen de namen Paul Stookey, Christopher Cross of Mary Ford niet zouden kennen. Voor de kunstenaar is het doel van het schilderij of de compositie niet het delen van een letterlijke waarheid, maar van een aspect van een universele waarheid, dat als het geslaagd is mensen zal blijven raken en ontroeren, ook als de context, de samenleving en de cultuur veranderen. Voor de wetenschapper is het doel van een theorie het delen van een ‘voorlopige waarheid’ – in plaats van een oude waarheid. Daarbij aanvaardt hij dat op een dag ook deze theorie plaats zal maken voor een nieuwe ‘waarheid’, want dat is nu eenmaal de manier waarop de wetenschap zich ontwikkelt.

Muziek onderscheidt zich van alle andere menselijke activiteiten door haar alomtegenwoordigheid en haar ouderdom. Er is geen menselijke cultuur bekend, nu of op enig moment in de opgetekende geschiedenis, die geen muziek had. Enkele van de oudste artefacten die bij menselijke en proto-menselijke opgravingen zijn gevonden zijn muziekinstrumenten: benen fluiten, en dierenhuiden die over boomstronken waren gespannen om trommels te maken. Overal waar mensen bijeenkomen, om welke reden dan ook, is er muziek: bruiloften, begrafenissen, afstuderen, het ten strijde trekken van soldaten, sportevenementen, een avondje stappen, bidden, een romantisch etentje, moeders die hun kinderen in slaap wiegen, en studenten die studeren met muziek op de achtergrond. Muziek was en is in niet-geïndustrialiseerde landen meer een onderdeel van het weefsel van het dagelijks leven dan in moderne westerse samenlevingen. In onze eigen cultuur is nog maar vrij recent, zo’n vijfhonderd jaar geleden, een scheiding ontstaan die de samenleving verdeelde in aparte klassen van uitvoerende musici en muziekluisteraars. In het merendeel van de wereld en het grootste gedeelte van de menselijke geschiedenis was muziek maken een even natuurlijke activiteit als ademen en lopen, en iedereen deed eraan mee. Concertzalen voor muziekuitvoeringen zijn pas in de laatste paar eeuwen ontstaan.

Jim Ferguson, die ik al ken sinds de middelbare school, is nu hoogleraar in de antropologie. Jim is een van de grappigste en scherpste mensen die ik ken, maar hij is verlegen – ik weet niet hoe hij het voor elkaar krijgt om hoorcolleges te geven. Voor zijn doctorstitel in Harvard verrichtte hij veldwerk in Lesotho, een klein landje dat volledig door Zuid-Afrika wordt ingesloten. Daar won Jim geduldig het vertrouwen van de plaatselijke dorpsbewoners, door ze te bestuderen en met ze op te trekken, tot hem op een dag werd gevraagd of hij meedeed met een van hun liederen. Het was typisch iets voor Jim om zachtjes te zeggen dat hij niet zong toen hem werd gevraagd of hij mee wilde zingen met deze dorpelingen uit Lesotho, en het was waar. Wij hadden samen in de schoolband gezeten en hoewel hij een geweldige hoboïst was, zong hij zo vals als een kraai. De dorpelingen vonden zijn bezwaar onbegrijpelijk en onverklaarbaar. Voor de Sotho is zingen iets gewoons wat iedereen doet, jong en oud, mannen en vrouwen, en niet een activiteit die aan enkele specialisten is voorbehouden.

In onze cultuur, en zelfs onze taal, wordt een onderscheid gemaakt tussen een klasse van deskundige uitvoerders – de Arthur Rubinsteins, Ella Fitzgeralds, Paul McCartneys – en de rest. De rest betaalt om te horen hoe de deskundigen ons bezighouden. Jim wist dat hij geen geweldige zanger of danser was, en voor hem betekende zingen en dansen in het openbaar dat hij zichzelf als een deskundige beschouwde. De dorpelingen staarden Jim aan en zeiden: ‘Jij zingt niet? Hoe bedoel je? Je praat toch?!’ Jim zei later tegen me: ‘Voor hen was het even gek als dat ik tegen ze had gezegd dat ik niet kon lopen of dansen, ook al heb ik twee benen.’ Zingen en dansen waren in ieders leven iets natuurlijks, dat naadloos in het dagelijks leven was opgenomen en waaraan iedereen meedeed. Zoals in vele talen betekent het Lesotho-woord voor zingen (ho bina) ook dansen; er is geen onderscheid, omdat verondersteld wordt dat zingen gepaard gaat met lichaamsbeweging.

Een paar generaties geleden, vóór de televisie, zaten veel gezinnen bij elkaar om samen muziek te maken bij wijze van amusement. Tegenwoordig ligt er veel nadruk op techniek en vaardigheid, en op de vraag of een musicus ‘goed genoeg’ is om voor anderen te spelen. Muziek maken is in onze cultuur een enigszins exclusieve activiteit, waar de rest naar luistert. De muziekindustrie is een van de grootste bedrijfstakken in de Verenigde Staten, waar honderdduizenden mensen werken. Alleen al de verkopen van albums leveren jaarlijks 30 miljard dollar op, en in dat bedrag wordt de verkoop van kaartjes voor concerten niet eens meegerekend, de duizenden bands die op vrijdagavond overal in Noord-Amerika in zalen spelen, of de dertig miljard songs die in 2005 gratis werden gedownload door middel van peer-to-peer filesharing. Amerikanen geven meer geld uit aan muziek dan aan seks of medicijnen. Gezien deze enorme consumptie zou ik zeggen dat je de meeste Amerikanen deskundige muziekluisteraars kunt noemen. Wij hebben de cognitieve vaardigheden om verkeerde noten te horen, om muziek te vinden die wij leuk vinden, om ons honderden melodieën te herinneren en met onze voeten op de maat van de muziek te tikken – een activiteit die gepaard gaat met een dermate complex proces van maatbepaling dat de meeste computers het niet kunnen doen. Waarom luisteren wij naar muziek, en waarom zijn wij bereid om zoveel geld uit te geven aan het luisteren naar muziek? Twee kaartjes voor een concert kunnen al gauw evenveel kosten als een week lang eten voor een gezin van vier personen, en één cd kost ongeveer evenveel als een werkhemd, acht broden, of een eenvoudig maandabonnement voor de telefoon. Begrijpen waarom wij van muziek houden en wat ons erin aantrekt geeft zicht op de fundamentele aard van de mens.

Vragen stellen over een fundamenteel en alomtegenwoordig menselijk vermogen betekent ook vragen stellen over evolutie. Dieren hebben bepaalde fysieke vormen ontwikkeld in reactie op hun omgeving, en de kenmerken die hen een voortplantingsvoordeel gaven werden via de genen doorgegeven aan de volgende generatie.

Een subtiel punt in de theorie van Darwin is de co-evolutie van levende organismes – of het nu planten, virussen, insecten of dieren zijn – en de natuurlijke wereld. Met andere woorden, terwijl alles wat leeft verandert in reactie op de wereld, verandert de wereld ook in reactie op hen. Als de ene soort een mechanisme ontwikkelt om een bepaald roofdier af te houden, staat de soort van dat roofdier onder evolutionaire druk om ofwel een manier te ontwikkelen om die verdediging te boven te komen ofwel een andere voedselbron te vinden. De natuurlijke selectie is een wapenwedloop van fysieke vormen die veranderen om elkaar bij te houden.

Een relatief nieuw wetenschappelijk vakgebied, de evolutionaire psychologie, breidt de evolutiegedachte uit van de lichamelijke naar de geestelijke wereld. Roger Shepard, mijn mentor toen ik aan Stanford University studeerde, merkt op dat niet alleen ons lichaam maar ook onze geest het product is van miljoenen jaren evolutie. Onze denkpatronen, onze neiging om problemen op een bepaalde manier op te lossen, onze zintuiglijke systemen – zoals het vermogen om kleuren te zien (en de specifieke kleuren die wij zien) – zijn allemaal producten van evolutie. Shepard gaat nog verder: onze geest is geco-evolueerd met de natuurlijke wereld en is veranderd in reactie op steeds veranderende omstandigheden. Drie van Shephards studenten, Leda Cosmides en John Tooby van de University of California in Santa Barbara en Geoffrey Miller van de University of New Mexico, behoren tot de voorhoede van dit nieuwe vakgebied. Onderzoekers op dit gebied geloven dat ze veel te weten kunnen komen over het menselijk gedrag door na te denken over de evolutie van de geest. Welke functie had muziek voor de mens tijdens onze evolutie en ontwikkeling? Vijftigduizend en honderdduizend jaar geleden was de muziek ongetwijfeld heel anders dan die van Beethoven, Van Halen of Eminem. Met de ontwikkeling van onze hersenen heeft ook de muziek die wij daarmee maken en de muziek die wij willen horen zich ontwikkeld. Hebben bepaalde gebieden en paden in onze hersenen zich speciaal ontwikkeld voor het maken van en het luisteren naar muziek?

In tegenstelling tot het oude simplistische idee dat kunst en muziek verwerkt worden in de rechterhelft van onze hersenen, terwijl de linkerhelft zich bezighoudt met taal en wiskunde, blijkt uit recente bevindingen in mijn laboratorium en in die van mijn collega’s dat muziek over het hele brein is verdeeld. Bij studies van mensen met hersenletsel hebben wij patiënten gezien die het vermogen om een krant te lezen hadden verloren maar nog wel muziek konden lezen, of mensen die wel piano kunnen spelen maar niet de motorische coördinatie hebben om hun eigen vest dicht te knopen. Bij het luisteren naar alsook het uitvoeren en componeren van muziek is bijna elk deel van de hersenen betrokken dat wij tot dusver geïdentificeerd hebben, en bijna ieder neuraal subsysteem. Zou dat de verklaring kunnen zijn voor uitspraken dat door het luisteren naar muziek andere delen van onze hersenen getraind worden, dat we slimmer worden door dagelijks twintig minuten naar Mozart te luisteren?

Het vermogen van muziek om emoties op te roepen wordt benut door reclamemensen, filmmakers, militaire bevelhebbers en moeders. Reclamemensen gebruiken muziek om een frisdrank, een biermerk, een loopschoen of een auto hipper te laten lijken dan die van hun concurrenten. Filmregisseurs gebruiken muziek om ons te vertellen wat we moeten voelen bij scènes die anders dubbelzinnig zouden zijn, of om onze gevoelens te versterken op bijzonder dramatische momenten. Denk aan een typische achtervolgingsscène in een actiefilm, of aan de muziek die de begeleiding zou kunnen zijn bij een vrouw die alleen een trap oploopt in een donker oud herenhuis. Muziek wordt gebruikt om onze gevoelens te manipuleren, en wij zijn geneigd om het vermogen van muziek om ons die verschillende emoties te laten ervaren, te accepteren, en er zelfs van te genieten. Over de hele wereld en sinds onheuglijke tijden hebben moeders zachtjes gezongen om hun baby in slaap te krijgen, of om ze af te leiden van iets waardoor ze moesten huilen.

Veel muziekliefhebbers bekennen dat ze er niets vanaf weten. Ik heb gemerkt dat veel van mijn collega’s die moeilijke, complexe onderwerpen zoals neurochemie of psychofarmacologie bestuderen zich niet gekwalificeerd achten om onderzoek te doen naar de neurowetenschap van muziek. En wie kan ze dat kwalijk nemen? Muziektheoretici bezigen een geheimzinnige, exclusieve verzameling termen en regels die even duister is als sommige van de meest esoterische gebieden van de wiskunde. Voor niet-musici zouden de inktvlekken op een pagina die wij muzieknotatie noemen net zo goed de notatie van de wiskundige verzamelingenleer kunnen zijn. Praten over toonsoorten, cadensen, modulaties en transposities kan raadselachtig zijn.

Toch kan elke collega die zich geïntimideerd voelt door dergelijk vakjargon mij vertellen van welke muziek hij of zij houdt. Mijn vriend Norman White is een wereldautoriteit op het gebied van de hippocampus bij ratten, en hoe die zich de verschillende plaatsen herinneren die ze bezocht hebben. Hij is een enorme jazzfan en kan deskundig praten over zijn favoriete artiesten. Hij weet meteen het verschil tussen Duke Ellington en Count Basie door de sound van de muziek, en kan zelfs de vroege van de late Louis Armstrong onderscheiden. Norm weet niets van muziek in de technische zin – hij kan me wel vertellen dat hij van een bepaald nummer houdt, maar niet wat de namen van de akkoorden zijn. Hij weet echter uitstekend waar hij van houdt. Dat is uiteraard helemaal niet bijzonder. Velen onder ons hebben een praktische kennis van dingen waar we van houden en kunnen onze voorkeuren duidelijk maken zonder te beschikken over de technische kennis van een echte expert. Ik weet dat ik liever de chocoladetaart heb van een restaurant waar ik vaak naar toe ga dan die van de lunchroom bij mij in de buurt. Maar alleen een chef-kok zou de taart kunnen analyseren – de smaakervaring kunnen ontleden in zijn bestanddelen – door de verschillen in het soort meel te beschrijven, of het bakvet, of de gebruikte soort chocolade.

Het is jammer dat veel mensen zich laten intimideren door het jargon waar musici, muziektheoretici en cognitiewetenschappers mee smijten. Elk onderzoeksgebied heeft een gespecialiseerd vocabulaire (probeer maar eens wijs te worden uit een doktersrapport met daarin een volledige bloedanalyse). Maar in het geval van muziek zouden muziekdeskundigen en wetenschappers hun werk toegankelijker kunnen maken. Dat is iets wat ik met dit boek heb willen doen. De onnatuurlijke kloof die is ontstaan tussen een muziekuitvoering en de muziekluisteraar heeft een tegenhanger in de kloof tussen degenen die van muziek houden (en er graag over praten) en degenen die nieuwe dingen ontdekken over hoe het werkt.

Een gevoel dat mijn studenten mij dikwijls toevertrouwen is dat ze dol zijn op het leven en zijn raadselen en dat ze bang zijn dat te veel kennis hen van de simpele genoegens ervan zal beroven. De studenten van Robert Sapolsky hebben hem waarschijnlijk hetzelfde toevertrouwd, en zelf heb ik dezelfde angst ervaren in 1979, toen ik naar Boston verhuisde om naar het Berklee College of Music te gaan. Wat als ik muziek wetenschappelijk ging bestuderen en haar van haar mysteriën zou beroven door haar te analyseren? Wat als ik zo deskundig zou worden op het gebied van muziek dat ik er niet meer van zou kunnen genieten?

Ik geniet nog steeds net zo van muziek als toen met die goedkope hifi door die hoofdtelefoon. Hoe meer ik te weten kwam over muziek en wetenschap hoe fascinerender ze werden en hoe meer ik mensen kon waarderen die er echt goed in zijn. Net als wetenschap is muziek in de loop der jaren een avontuur gebleken, dat je nooit twee keer op precies dezelfde manier beleeft. Het is voor mij een bron van voortdurende verrassing en voldoening geweest.

Dit boek gaat over muziekwetenschap, vanuit het perspectief van de cognitieve neurowetenschap – het vakgebied op het snijpunt van psychologie en neurologie. Ik zal het hebben over enkele van de meest recente studies die ik en andere onderzoekers hebben gedaan op het gebied van muziek, muzikale betekenis en muziekgenot. Ze bieden nieuwe inzichten in fundamentele vragen. Als wij muziek allemaal anders horen, hoe kunnen we dan verklaren dat bepaalde stukken zoveel mensen raken – bijvoorbeeld Händels Messiah of Don McLeans ‘Vincent (Starry Starry Night)’? Aan de andere kant, als wij muziek allemaal op dezelfde manier horen, hoe kunnen we dan de grote verschillen in muzikale voorkeuren verklaren – hoe komt het dat de een van Mozart houdt en de ander van Madonna?

De geest is de laatste paar jaar blootgelegd door het snel groeiende vakgebied van de neurowetenschap, door de nieuwe benaderingen in de psychologie dankzij nieuwe technologieën om de hersenen in beeld te brengen, medicijnen die neurotransmitters zoals dopamine en serotonine kunnen beïnvloeden, en door gewoon ouderwets wetenschappelijk onderzoek. Minder bekend zijn de enorme vorderingen die we hebben kunnen maken wat betreft het in kaart brengen van de manier waarop onze neuronen netwerken vormen, dankzij de voortdurende revolutie in de computertechnologie. Als nooit eerder beginnen we de rekensystemen in ons hoofd te begrijpen. Taal lijkt nu grotendeels voorgeprogrammeerd in onze hersenen. Ook het bewustzijn zelf is niet meer hopeloos in mystieke nevelen gehuld; het is veeleer iets dat voortkomt uit waarneembare fysieke systemen. Maar tot nu toe heeft niemand al dit werk samengevoegd en het gebruikt om de wat mij betreft mooiste menselijke obsessie te verhelderen. Ons muzikale brein is een manier om de diepste mysteries van de menselijke aard te begrijpen. Daarom heb ik dit boek geschreven. Het is geschreven voor de algemene lezer en niet voor mijn collega’s, dus heb ik geprobeerd om onderwerpen te vereenvoudigen zonder ze ál te eenvoudig voor te stellen. Al het hier beschreven onderzoek is onderworpen aan de kritische blik van collega’s en is in vaktijdschriften verschenen. De volledige details van Ons muzikale brein zijn te vinden in de bibliografische noten aan het eind van het boek.

Door een beter begrip van wat muziek is en waar zij vandaan komt, kunnen wij misschien beter onze motieven, angsten, verlangens, herinneringen en zelfs communicatie in de breedste betekenis begrijpen. Lijkt het beluisteren van muziek meer op eten als je honger hebt, de bevrediging van een behoefte? Of lijkt het meer op het zien van een prachtige zonsondergang of het krijgen van een rugmassage, een zinnelijke prikkeling van de genotscentra in de hersenen? Waarom lijken mensen in hun muzikale smaak te blijven steken als ze ouder worden en experimenteren ze niet meer met nieuwe muziek? Dit is het verhaal van de co-evolutie van de hersenen en muziek – wat muziek ons kan leren over de hersenen, wat de hersenen ons kunnen leren over muziek, en wat beide ons kunnen leren over onszelf.

1 Wat is muziek?

Van toon naar timbre

Wat is muziek? Voor veel mensen kan ‘muziek’ alleen de grote meesters betekenen – Beethoven, Debussy en Mozart. Voor anderen is ‘muziek’ Busta Rhymes, Dr. Dre en Moby. Voor een van mijn saxofoonleraren aan het Berklee College of Music – en voor vele liefhebbers van ‘traditionele jazz’ – is alles wat voor 1940 of na 1960 gemaakt is eigenlijk helemáál geen muziek. Als kind had ik in de jaren zestig vrienden die naar mijn huis kwamen om naar The Monkees te luisteren omdat hun ouders hen verboden om naar iets anders dan klassieke muziek te luisteren, en anderen wier ouders hen alleen kerkgezangen lieten zingen en beluisteren. In beide gevallen waren ze bang voor de ‘gevaarlijke ritmes’ van rock-’n-roll. Toen Bob Dylan het waagde om in 1965 op het Newport Folk Festival een elektrische gitaar te bespelen, liepen er mensen weg en werd hij uitgejouwd door veel van degenen die bleven. De katholieke kerk verbood polyfone muziek (met meer dan één partij tegelijk), omdat zij vreesde dat mensen daardoor aan de eenheid van God zouden gaan twijfelen. De kerk verbood ook het interval van de overmatige kwart, de afstand tussen C en Fis, die ook bekend is als de tritonus (het interval in Leonard Bernsteins West Side Story als Tony de naam ‘Maria’ zingt). Dit interval werd dusdanig dissonant geacht dat het wel het werk van de duivel moest zijn. Vandaar dat de kerk het de diabolus in musica noemde. Toon was wat de middeleeuwse kerk op zijn kop zette. En timbre was de reden dat Dylan werd uitgejouwd. Wat de blanke ouders in voorsteden vreesden waren de latente Afrikaanse ritmes in rockmuziek. Misschien waren ze bang dat de beat hun onschuldige kinderen in een permanente trance zou brengen, die hun geest zou veranderen. Wat zijn ritme, toon en timbre? Zijn het slechts manieren om verschillende mechanische aspecten van een muziekstuk te beschrijven of hebben ze een meer fundamentele, neurologische basis? Zijn al deze elementen noodzakelijk?

De muziek van avant-garde componisten zoals Francis Dhomont, Robert Normandeau of Pierre Schaeffer rekt de grenzen op van wat muziek volgens de meeste mensen is. Deze componisten gaan voorbij aan het gebruik van melodie en harmonie, en zelfs aan het gebruik van instrumenten. Ze gebruiken opnames van gewone voorwerpen zoals drilboren, treinen en watervallen. Ze bewerken de opnames, spelen met de toonhoogte en combineren ze uiteindelijk tot een georganiseerde geluidscollage met dezelfde soort emotionele curve – dezelfde spanning en ontspanning – als traditionele muziek. Componisten in deze traditie lijken op de schilders die de grenzen doorbraken van de figuratieve en realistische kunst – de kubisten, de dadaïsten, veel van de moderne schilders van Picasso tot Kandinsky tot Mondriaan.

Wat is de fundamentele overeenkomst tussen de muziek van Bach, Depeche Mode en John Cage? Wat is op het meest basale niveau het verschil tussen Busta Rhymes’ ‘What’s It Gonna Be?!’ of Beethovens Sonate ‘Pathétique’ en, bijvoorbeeld, de verzameling geluiden die je hoort als je in het midden van Times Square staat, of de geluiden die je diep in het regenwoud hoort? De beroemde definitie van de componist Edgard Varèse luidt: ‘Muziek is georganiseerd geluid.’

Dit boek biedt een neuropsychologisch perspectief op de manier waarop muziek onze hersenen, onze geest, onze gedachten en onze gevoelens beïnvloedt. Maar eerst is het zinvol om te kijken waaruit muziek bestaat. Wat zijn de fundamentele bouwstenen van de muziek? En hoe leveren die muziek op als ze georganiseerd worden? De belangrijkste elementen van elk geluid zijn luidheid, toonhoogte, curve, duur (of ritme), tempo, timbre, locatie in de ruimte en galm. Onze hersenen organiseren deze fundamentele perceptuele kenmerken tot concepten van een hogere orde – zoals een schilder lijnen ordent tot vormen – en daartoe behoren maat, harmonie en melodie. Als wij naar muziek luisteren nemen we feitelijk meerdere eigenschappen of ‘dimensies’ waar.

Voordat we ingaan op de neurologische basis van dit alles zou ik in dit hoofdstuk graag de muzikale termen willen definiëren en snel enkele basisideeën van de muziektheorie door willen nemen, om die met muzikale voorbeelden te illustreren. (Musici zullen dit hoofdstuk misschien willen overslaan of vluchtig inkijken.) Om te beginnen is hier een korte opsomming van de belangrijkste termen.

Toonhoogte is een louter psychologische constructie, die verband houdt met zowel de feitelijke frequentie van een bepaalde noot als met zijn relatieve positie binnen een toonschaal. Hiermee wordt antwoord gegeven op de vraag ‘Welke toon is dat?’ (‘Dat is een Cis.’) Ik zal frequentie en toonschaal hieronder definiëren. (Als een trompettist op zijn instrument blaast en één geluid voortbrengt, produceert hij dat wat de meeste mensen een noot noemen en wat wetenschappers een toon noemen. Deze twee termen, toon en noot zijn abstracties van hetzelfde, maar wij gebruiken het woord toon voor wat je hoort en het woord noot voor wat je geschreven ziet in een partituur.) In de kinderliedjes ‘Mieke heeft een lammetje’ en ‘Vader Jacob’ is de toonhoogte het enige wat verandert in de eerste zeven noten – het ritme blijft hetzelfde. Hieruit blijkt hoezeer de toonhoogte bepalend – en van fundamenteel belang – is voor een melodie of liedje.

Ritme verwijst naar de duur van een reeks noten, en naar de manier waarop ze in eenheden gegroepeerd worden. Zo zijn in het ‘ABC-lied’ de eerste zes noten van het liedje allemaal even lang als wij de namen van de letters A B C D E F zingen en dan moet de letter G twee keer zo lang aanhouden worden. Vervolgens duren de H I J en K weer even lang en worden de daarop volgende vier letters half zo lang gezongen, oftewel twee keer zo snel per letter: L M N O, om vervolgens te eindigen met een aangehouden P (waardoor hele generaties schoolkinderen aanvankelijk meerdere maanden dachten dat er een letter in het alfabet was die ellemmenno werd genoemd.) In de song ‘Barbara Ann’ van The Beach Boys worden de eerste zeven noten allemaal op dezelfde toonhoogte gezongen, en verandert alleen het ritme. Feitelijk worden de zeven noten daarna ook allemaal op dezelfde toonhoogte gezongen (in de melodie), als gastzanger Dean Torrence (van Jan & Dean) versterking krijgt van andere stemmen die andere noten zingen (harmonie). The Beatles hebben diverse songs waarbij in de loop van verschillende noten de toonhoogte gelijk blijft en alleen het ritme verandert: de eerste vier noten van ‘Come Together’; de zes noten van ‘Hard Day’s Night’ na de tekst ‘It’s been a’; de eerste zes noten van ‘Something’.

Tempo verwijst naar de relatieve snelheid van het stuk. Als je met je voet zou tikken of op het stuk zou dansen of marcheren, is dat hoe snel of langzaam die regelmatige bewegingen zouden zijn.

Curve beschrijft de globale vorm van een melodie, waarbij alleen rekening wordt gehouden met het patroon van ‘stijgen’ en ‘dalen’ (de vraag of een noot omhoog of omlaag gaat, en niet de mate waarin hij stijgt of daalt.)

Timbre onderscheidt het ene instrument van het andere – bijvoorbeeld een trompet van een piano – als ze allebei dezelfde geschreven noot spelen. Het is een soort klankkleur die deels wordt veroorzaakt door de boventonen van de trillingen van het instrument (daarover later meer). Het beschrijft ook de manier waarop het geluid van één enkel instrument kan veranderen als het zijn tonale bereik doorloopt – bijvoorbeeld het warme geluid van een trompet in zijn lage bereik vergeleken met het schrille geluid van diezelfde trompet als hij zijn hoogste toon speelt.

Luidheid is een louter psychologische constructie die (op een niet-lineaire en slecht begrepen manier) verband houdt met de hoeveelheid energie die een instrument genereert – hoeveel lucht het verplaatst – en dat wat een akoesticus de amplitude van een toon zou noemen.

Galm verwijst naar de gewaarwording van hoe ver de geluidsbron van ons verwijderd is in combinatie met de grootte van de ruimte of zaal waarin de muziek klinkt; door leken wordt dit vaak ‘echo’ genoemd. Het is de eigenschap die de ruimtelijkheid van het zingen in een grote concertzaal onderscheidt van het geluid van zingen onder de douche. Galm speelt een ondergewaardeerde rol in het overbrengen van emoties en het scheppen van een globaal aangenaam geluid.

Psychofysici – wetenschappers die de wisselwerking tussen de hersenen en de natuurlijke wereld bestuderen – hebben aangetoond dat deze eigenschappen scheidbaar zijn. Ze kunnen elk gevarieerd worden zonder de andere te veranderen, wat het mogelijk maakt om ze een voor een wetenschappelijk te bestuderen. Ik kan de toonhoogtes in een muziekstuk veranderen zonder het ritme te veranderen, en ik kan een stuk op een ander instrument spelen (waardoor het timbre verandert) zonder de duur of de toonhoogte van de noten te veranderen. Het verschil tussen muziek en een willekeurige of ongeordende reeks geluiden heeft te maken met de manier waarop deze fundamentele eigenschappen gecombineerd worden, en de relaties die daartussen ontstaan. Als deze basiselementen gecombineerd worden en op een betekenisvolle manier relaties met elkaar aangaan, leiden zij tot concepten van een hogere orde zoals maat, tonaliteit, melodie en harmonie.

Maat wordt door onze hersenen gecreëerd op basis van informatie uit het ritme en de luidheid, en verwijst naar de manier waarop tonen in de tijd gegroepeerd worden. Bij een wals zijn de tonen in groepjes van drie georganiseerd, bij een mars is dat in groepjes van twee of vier.

Tonaliteit heeft te maken met de onderlinge hiërarchie van de verschillende tonen in een muziekstuk; die hiërarchie bestaat niet in de wereld, maar alleen in onze geest, als een gevolg van onze ervaringen met muzikale stijlen en idiomen en de mentale schema’s die wij allemaal ontwikkelen om muziek te begrijpen.

Melodie is het hoofdthema van een muziekstuk, het deel dat je meezingt, de opeenvolging van de voor ons gevoel meest prominente tonen. Het begrip melodie verschilt bij diverse genres. In rockmuziek is er doorgaans een melodie voor de coupletten en een voor het refrein, terwijl de coupletten zich van elkaar onderscheiden door een andere tekst en soms ook een andere instrumentatie. In klassieke muziek is de melodie het uitgangspunt voor de componist om op dat thema te variëren, dat her en der in het hele stuk in verschillende vormen gebruikt kan worden.

Harmonie heeft te maken met relaties tussen de hoogtes van verschillende tonen, en met de tonale context die door die toonhoogtes gecreëerd wordt en die uiteindelijk leidt tot verwachtingen omtrent wat er gaat komen in een muziekstuk – verwachtingen die een bekwame componist om artistieke en expressieve redenen kan bevestigen of ontregelen. Harmonie kan niets meer zijn dan een parallelle melodie naast de hoofdmelodie (zoals wanneer in een duet een van de zangers een tweede stem zingt); het kan ook verwijzen naar een opeenvolging van akkoorden – de clusters van tonen die een context of achtergrond vormen die de melodie ondersteunt.

Ik zal al deze termen in de loop van mijn betoog verder uitwerken.

Het idee van kunst creëren door het combineren van simpele elementen, en van het belang van relaties tussen elementen, bestaat ook in de dans en de beeldende kunst. Tot de fundamentele elementen van de visuele waarneming behoren kleur (die op zijn beurt ontbonden kan worden in de drie dimensies van tint, verzadiging en lichtheid), helderheid, plaatsing, textuur en vorm. Maar een schilderij is meer dan die elementen – het is niet zomaar een lijn hier en een lijn daar, of een rode vlek in het ene deel van het schilderij en een blauwe veeg in het andere. Dat wat van een verzameling lijnen en kleuren kunst maakt is de relatie tussen de ene en de andere lijn; de manier waarop de ene kleur of vorm een echo is van de andere in een ander deel van het doek. Die verfvlekken en lijnen worden kunst als er vorm en flow (de manier waarop je oog over het doek wordt geleid) worden gecreëerd uit perceptuele elementen van een lagere orde. Bij een harmonieuze combinatie van die elementen ontstaan er perspectief, vooren achtergrond, en uiteindelijk emotie en andere esthetische kwaliteiten. Zo is ook de dans niet slechts een ziedende zee van ongerelateerde lichaamsbewegingen; de onderlinge relatie van die bewegingen schept eenheid en compleetheid, coherentie en cohesie, die verwerkt worden in de hogere niveaus van onze hersenen. Evenals in de beeldende kunst gaat muziek niet alleen over welke noten er precies gespeeld worden, maar ook over welke niet gespeeld worden. Miles Davis gaf een beroemde beschrijving van zijn improvisatietechniek, die overeenkomt met de manier waarop Picasso zijn gebruik van een doek beschreef: het belangrijkste aspect van het werk is volgens beide artiesten niet de objecten zelf, maar de ruimte tussen de objecten. Miles beschreef de lege ruimte tussen de noten, de ‘lucht’ die hij liet tussen de ene noot en de volgende, als het belangrijkste onderdeel van zijn solo’s. Precies weten wanneer de volgende noot gespeeld moet worden, en de luisteraar de tijd geven om daarop te anticiperen, is een kenmerk van het genie van Davis. Dit is vooral duidelijk op zijn album Kind of Blue.

Voor niet-musici kunnen termen als diatonisch, cadens of zelfs tonaliteit en toonhoogte een nodeloze barrière opwerpen. Musici en critici lijken soms te leven achter een sluier van technische termen die pretentieus kunnen klinken. Hoe vaak heb je in de krant een recensie van een concert gelezen en gemerkt dat je geen idee had wat de recensent zei? ‘Haar aangehouden appoggiatura werd bedorven doordat ze de roulade niet kon afronden.’ Of: ‘Ik kan gewoon niet geloven dat ze naar cismineur moduleerden! Wat belachelijk!’ Wat wij werkelijk willen weten is of de muziek op zo’n manier werd uitgevoerd dat het publiek ontroerd was. Of de zangeres zich leek te vereenzelvigen met het karakter waarover ze zong. Misschien wil je dat de recensent de uitvoering van vanavond vergelijkt met die van een vorige avond of die van een ander ensemble. Wij zijn doorgaans geïnteresseerd in de muziek, niet in de toegepaste technische kunstgrepen. Wij zouden het niet accepteren als iemand in een recensie van een restaurant begon te speculeren over de precieze temperatuur waarop de kok het citroensap toevoegde aan een sauce hollandaise, of als een filmcriticus het zou hebben over het diafragma dat de cameraman gebruikte.

Bovendien zijn mensen die muziek bestuderen – zelfs musicologen en wetenschappers – het niet eens over wat sommige van deze termen betekenen. Zo gebruiken wij de term timbre voor het algemene geluid of de klankkleur van een instrument – dat niet te beschrijven karakter waardoor een trompet verschilt van een klarinet als ze dezelfde geschreven noot spelen, of wat jouw stem van die van Brad Pitt onderscheidt als jij dezelfde woorden uitspreekt. Maar doordat ze het niet eens konden worden over een definitie heeft de wetenschappelijke gemeenschap – heel ongebruikelijk – de handdoek in de ring gegooid en timbre gedefinieerd als wat het niet is. (De officiële definitie van de Acoustical Society of America is dat timbre elk aspect van een geluid is dat geen luidheid of toonhoogte is. Tot zover de ‘exacte’ wetenschap!)

Wat is toonhoogte en waar komt zij vandaan? Deze simpele vraag heeft geleid tot honderden wetenschappelijke artikelen en duizenden experimenten. Vrijwel iedereen kan, zelfs zonder muzikale training, horen of een zanger vals zingt. Misschien dat je niet kunt zeggen of hij te hoog of te laag zit, en hoeveel, maar na het vijfde levensjaar hebben de meeste mensen net zo’n verfijnd vermogen om valse tonen te horen als om een vraag van een beschuldiging te onderscheiden. (In het Engels wijst een stijgende toonhoogte op een vraag, en een gelijkblijvende of licht dalende op een beschuldiging.) Dit komt door een wisselwerking tussen onze blootstelling aan muziek en de natuurkunde van het geluid. Wat wij toonhoogte noemen, is gerelateerd aan de frequentie of het trillingsgetal van een snaar, een luchtkolom of een andere geluidsbron. Als een snaar zo trilt dat hij zestig keer per seconde heen en weer gaat, zeggen we dat hij een frequentie van zestig trillingen per seconde heeft. De meeteenheid, trillingen per seconde, wordt dikwijls Hertz genoemd (afkorting Hz) naar Heinrich Hertz, de Duitse theoretisch fysicus, die als eerste radiogolven uitzond (toen deze door de wol geverfde theoreticus werd gevraagd wat voor praktisch nut radiogolven zouden kunnen hebben, haalde hij naar verluidt zijn schouders op en zei hij: ‘Geen enkel’). Als jij zou proberen om het geluid van een brandweersirene na te doen, zou je stem pendelen tussen verschillende toonhoogtes of frequenties (door de wisselende spanning in je stembanden), waarvan sommige ‘laag’ zijn en andere ‘hoog’.

De toetsen aan de linkerkant van het klavier van een piano slaan langere, dikkere snaren aan, die in een relatief traag tempo trillen. De toetsen aan de rechterkant raken kortere, dunne snaren die in een hoger tempo trillen. De trillingen van die snaren verplaatsen luchtmoleculen en zorgen ervoor dat die in hetzelfde tempo gaan trillen – met dezelfde frequentie als de snaar. Die trillende luchtmoleculen bereiken ons trommelvlies, en zij zorgen ervoor dat ons trommelvlies met dezelfde frequentie heen en weer gaat. De enige informatie die onze hersenen krijgen omtrent de toonhoogte van een geluid komt van die trillingen van ons trommelvlies. Ons binnenoor en onze hersenen moeten de bewegingen van het trommelvlies analyseren om erachter te komen welke trillingen in de buitenwereld die bewegingen veroorzaken. Hoewel ik zei dat luchtmoleculen trillen, geldt dat ook voor andere moleculen – wij kunnen muziek onder water (of in andere vloeistoffen) horen als de moleculen van dat water (of die vloeistof) in trilling worden gebracht. Maar in het vacuüm van de ruimte, waar geen moleculen zijn die kunnen trillen, is er geen geluid. (De volgende keer als je naar Star Trek kijkt en het gebulder van de motoren in de ruimte hoort, heb je wat leuke Trekki-trivia om met anderen te delen.)

Het is een conventie dat wij de tonen die klinken als we de toetsen dichter bij de linkerkant van het klavier indrukken ‘laag’ noemen, en de tonen die door toetsen aan de rechterkant worden voortgebracht ‘hoog’. Met andere woorden, ‘laag’ zijn die geluiden die langzaam trillen en waarvan de trillingsfrequentie dichter bij het geluid van een blaffende hond ligt. Wat wij ‘hoog’ noemen zijn die geluiden die snel trillen, en dichter bij het geluid van een klein keffertje liggen. Maar zelfs die termen ‘hoog’ en ‘laag’ zijn relatief en cultuurgebonden – de Grieken spraken op een tegenovergestelde manier over geluiden omdat de snaarinstrumenten die zij maakten meestal verticaal georiënteerd waren. Bij kortere snaren of orgelpijpen bevond de bovenkant zich dichter bij de grond, dus daarvan werden de tonen ‘laag’ genoemd (als in ‘laag bij de grond’) en de tonen van de langere snaren en orgelpijpen – die naar Zeus en Apollo reikten – werden ‘hoog’ genoemd. ‘Laag’ en ‘hoog’ zijn in feite – net als ‘links’ en ‘rechts’ – willekeurige termen die uiteindelijk van buiten geleerd moeten worden. Sommige schrijvers hebben betoogd dat ‘hoog’ en ‘laag’ intuïtieve labels zijn. Zij wijzen erop dat wat wij hoge geluiden noemen afkomstig zijn van vogels (die zich hoog in de bomen of in de lucht bevinden) terwijl wat wij lage geluiden noemen dikwijls afkomstig zijn van grote dieren die dicht bij de grond leven, zoals beren. Hetzelfde geldt voor de lage geluiden van een aardbeving. Overtuigend is dat echter niet, omdat lage geluiden ook van boven kunnen komen (denk maar aan de donder) en hoge geluiden van beneden (krekels en eekhoorns, bladeren die onder je voeten ritselen).

Laten we bij wijze van eerste definitie van de toonhoogte zeggen dat het dat is wat in de eerste plaats de geluiden van elkaar onderscheidt die klinken als er verschillende pianotoetsen worden ingedrukt.

Het indrukken van een pianotoets zorgt ervoor dat een hamer één of meer snaren in de piano aanslaat. Door het aanslaan van een snaar wordt die verplaatst, een beetje uitgerekt, waarna zijn eigen veerkracht ervoor zorgt dat hij naar zijn oorspronkelijke positie terugkeert. Daarbij schiet hij echter door, gaat hij te ver in de tegenovergestelde richting, waarna hij opnieuw probeert terug te keren naar zijn oorspronkelijke positie en weer doorschiet. Op die manier schommelt hij heen en weer. Elke schommeling is iets kleiner dan de voorgaande en op een gegeven moment beweegt de snaar helemaal niet meer. Dat is de reden waarom het geluid dat je hoort als je een pianotoets indrukt zachter wordt tot het helemaal is weggestorven. De afstand die de snaar aflegt elke keer dat hij heen en weer gaat wordt door onze hersenen vertaald als luidheid; het tempo waarin hij heen en weer gaat wordt vertaald als toonhoogte. Hoe groter de verplaatsing van de snaar, hoe harder het geluid ons toeschijnt; als de snaar zich amper verplaatst, lijkt het geluid zacht. Hoewel het tegen onze intuïtie in lijkt te gaan, zijn de verplaatsing en het tempo van de trilling niet van elkaar afhankelijk. Een snaar kan heel snel trillen en daarbij een grote of een kleine afstand afleggen. Die afstand wordt bepaald door hoe hard de snaar wordt aangeslagen – dat komt overeen met onze intuïtie dat iets harder klinkt als we het harder raken. Het tempo waarin de snaar trilt wordt voornamelijk bepaald door zijn afmetingen en hoe strak hij opgespannen is, en niet door hoe hard hij wordt aangeslagen.

Het lijkt erop alsof we gewoon zouden moeten zeggen dat toonhoogte hetzelfde is als frequentie, dat wil zeggen, de trillingsfrequentie van luchtmoleculen. Dat is bijna waar. Het is echter zelden zo simpel om de buitenwereld naar de binnenwereld te vertalen. Maar voor de meeste muzikale geluiden geldt dat de toonhoogte en de frequentie nauw aan elkaar gerelateerd zijn.

Het woord toonhoogte verwijst naar de mentale voorstelling die een organisme maakt van de fundamentele frequentie van een geluid. Dat wil zeggen dat toonhoogte een louter psychologisch verschijnsel is dat gerelateerd is aan de trillingsfrequentie van luchtmoleculen. Met ‘psychologisch’ bedoel ik dat het helemaal in ons hoofd zit en niet in de buitenwereld; de toonhoogte is het eindproduct van een keten van geestelijke gebeurtenissen die leidt tot een volstrekt subjectieve, innerlijke voorstelling of eigenschap. Geluidsgolven – met verschillende frequenties trillende luchtmoleculen – hebben op zich geen toonhoogte. Hun bewegingen en trillingen kunnen wel gemeten worden, maar er zijn menselijke (of dierlijke) hersenen voor nodig om ze te verwerken tot die psychologische eigenschap die wij toonhoogte noemen.

Wij ervaren kleur op een soortgelijke wijze, en het was Isaac Newton die dit als eerste besefte. (Newton is uiteraard bekend als de ontdekker van de zwaartekrachttheorie en, samen met Leibniz, de uitvinder van de differentiaal- en integraalrekening. Evenals Einstein was Newton een heel matige leerling, en zijn leraren klaagden dikwijls over zijn onoplettendheid.) Newton was de eerste die erop wees dat licht geen kleur heeft, en dat kleur derhalve in onze hersenen tot stand moest komen. Hij schreef: ‘De golven hebben zelf geen kleur.’ Sinds zijn tijd hebben wij geleerd dat lichtgolven gekenmerkt worden door verschillende trillingsfrequenties, die als zij het netvlies van een waarnemer treffen, een kettingreactie van neurochemische gebeurtenissen veroorzaken, waarvan het eindproduct een innerlijk beeld is dat wij kleur noemen. Waar het om gaat is dit: wat wij als een kleur ervaren bestaat niet uit kleur. Hoewel een appel rood mag lijken, zijn de atomen ervan zelf niet rood. Zo ook bestaat hitte niet uit heel kleine hete dingetjes, zoals de filosoof Daniel Dennett opmerkt.

Een toetje heeft alleen smaak als ik het in mijn mond stop – als het contact maakt met mijn tong. In mijn koelkast heeft het geen smaak of aroma, alleen het potentieel daarvoor. Zo zijn ook de muren in mijn keuken niet ‘wit’ wanneer ik daar wegga. Ze zijn natuurlijk nog wel geverfd, maar kleur doet zich alleen voor als de muren een wisselwerking aangaan met mijn ogen.

Geluidsgolven botsen op onze trommelvliezen en pinnae (de vlezige delen van het oor) en geven daarmee de aanzet tot een keten van mechanische en neurochemische gebeurtenissen, waarvan het eindproduct een innerlijk beeld is dat wij toonhoogte noemen. Maakt een boom geluid als hij omvalt in een bos en er niemand is die het hoort? (Deze vraag werd voor het eerst gesteld door de Ierse filosoof George Berkeley.) Het antwoord is simpel: nee – geluid is een innerlijk beeld dat door de hersenen wordt gegenereerd in reactie op trillende moleculen. Zonder een menselijke of dierlijke aanwezigheid kan er dan ook geen toonhoogte zijn. Een geschikt meetinstrument kan de frequentie van de omvallende boom registreren, maar feitelijk is er geen toonhoogte tenzij en tot die wordt gehoord.

Geen enkel dier kan een toonhoogte horen voor elke bestaande frequentie, net zoals de kleuren die wij zien slechts een klein deel vormen van het hele elektromagnetische spectrum. Geluid kan theoretisch worden gehoord bij frequenties van iets meer dan nul trillingen per seconde tot 100 000 trillingen per seconde of meer, maar elk dier hoort slechts een gedeelte van alle mogelijke geluiden. Mensen zonder enig gehoorverlies kunnen doorgaans geluiden van 20 tot 20 000 Hz horen. De tonen in het lage gebied klinken als een onduidelijke dreun of gerommel – dat is het geluid dat we horen als er een vrachtwagen langsrijdt (de motor creëert een geluid van rond de 20 Hz) of als een opgepimpte auto met een duur geluidssysteem de subwoofer heel hard heeft staan. Sommige frequenties – die onder de 20 Hz – zijn voor mensen onhoorbaar omdat de fysiologische eigenschappen van onze oren daar niet gevoelig voor zijn. De beats die we horen op ‘In da Club’ van 50 Cents of ‘Express Yourself’ van N.W.A. bevinden zich in het laagste gedeelte van ons gehoorbereik; het einde van ‘A Day in the Life’ op de cd Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band van The Beatles heeft een paar seconden geluid op 15 kHz, die voor de meeste volwassenen boven de veertig onhoorbaar zijn! (Als The Beatles geloofden dat niemand van boven de veertig te vertrouwen was, was dit misschien hun test, maar naar verluidt wilde Lennon alleen iets om de honden van mensen op te vrolijken.)

Het bereik van het menselijk gehoor is over het algemeen 20 tot 20 000 Hz, maar dat betekent niet dat het bereik van de menselijke toonwaarneming hetzelfde is. Hoewel we in dit hele gebied geluiden kunnen horen, klinken ze niet allemaal muzikaal. Dat wil zeggen dat we niet over het hele bereik een duidelijke toonhoogte kunnen onderscheiden. Ter vergelijking: kleuren aan de infrarode en ultraviolette kant van het spectrum zijn onduidelijk vergeleken met de kleuren die dichter bij het midden liggen. Op de afbeelding op pagina 33 is het bereik van muziekinstrumenten te zien, en de daarmee geassocieerde frequentie. Het geluid van de gemiddelde sprekende mannenstem ligt rond de 110 Hz en dat van de gemiddelde sprekende vrouwenstem rond de 220 Hz. De brom van tl-buizen of slechte bedrading is 60 Hz (in Noord-Amerika; in Europa en landen met een andere netspanning kan het 50 Hz zijn). Het geluid waarmee een zangeres een glas laat springen zou 1000 Hz kunnen zijn. Het glas springt omdat het net als alle fysieke objecten een natuurlijke eigen trillingsfrequentie heeft. Dat kun je horen door met je vinger tegen de zijkant van het glas te tikken of, als het kristal is, met je natte vinger rond te wrijven over de rand van het glas. Als de zangeres de juiste frequentie treft – de resonantiefrequentie van het glas – gaan de moleculen van het glas in hun eigen natuurlijke tempo trillen, en trillen ze zichzelf uit elkaar.

Een gewone piano heeft achtentachtig toetsen. Heel zelden hebben piano’s een paar extra toetsen in het lage register, en soms hebben elektronische piano’s, orgels en synthesizers maar twaalf of vierentwintig toetsen, maar dat zijn bijzondere gevallen. De laagste toon op een gewone piano trilt met een frequentie van 27,5 Hz. Het is interessant dat dit hetzelfde bewegingstempo is dat een belangrijke drempel in de visuele waarneming vormt. Een opeenvolging van foto’s – dia’s – die in dit (of ongeveer dit) tempo getoond wordt zal de illusie van beweging wekken. ‘Films’ zijn een opeenvolging van foto’s die gepresenteerd worden in een tempo (vierentwintig beelden per seconde) dat de temporele resolutie van het visuele systeem van de mens te boven gaat. Bij de projectie van 35 mm-films wordt elke foto ongeveer 1/48e seconde getoond en afgewisseld met een zwarte frame van grofweg even lange duur doordat de lens geblokkeerd wordt tussen de opeenvolgende foto’s. Wat wij waarnemen is een gelijkmatige, doorlopende beweging terwijl dat feitelijk niet is wat ons wordt getoond. (Ouderwetse films lijken te flakkeren omdat hun framesnelheid, met 16-18 frames per seconde (fps), te laag is, en ons visuele systeem de hiaten opmerkt.) Als moleculen rond deze snelheid trillen, horen wij iets dat klinkt als een ononderbroken toon. Wanneer je als kind speelkaarten langs de spaken van je fietswiel liet klepperen, demonstreerde je voor jezelf een soortgelijk principe: bij langzame snelheden hoor je niets meer dan het klik-klik-klik van de kaart tegen de spaken. Maar boven een bepaalde snelheid gaan de klikgeluiden in elkaar over en ontstaat er een gons, een toon die je zelfs mee kunt neuriën; een toonhoogte.

Als die laagste toon op de piano klinkt en trilt met een frequentie van 27,5 Hz, heeft die voor de meeste mensen niet de duidelijke toonhoogte die de tonen rond het midden van het klavier wel hebben. In de laagste en hoogste registers van het klavier klinken de tonen veel mensen vaag in de oren wat betreft hun toonhoogte. Componisten weten dat en gebruiken of vermijden die tonen afhankelijk van wat ze compositorisch en emotioneel proberen te bewerkstelligen. Geluiden met frequenties boven de hoogste toon op het klavier, rond de 6000 Hz of hoger, klinken voor de meeste mensen als een hoog gefluit. Rond de 20 000 Hz horen de meeste mensen helemaal niets, en tegen hun zestigste kunnen de meeste volwassenen niet veel boven de 15 000 Hz (of daaromtrent) horen vanwege het verstijven van de haarcellen in het binnenoor. Dus als we het in de muziek over het tonale bereik hebben, of over het beperkte deel van het pianoklavier dat aanleiding geeft tot de sterkste gewaarwording van toonhoogte, dan hebben we het grofweg over driekwart van de tonen van het klavier, tussen de 55 en de 2000 Hz.

De toonhoogte is een van de belangrijkste middelen waarmee muzikale emoties gecommuniceerd worden. Stemming, opwinding, kalmte, romantiek en gevaar worden door een aantal factoren opgeroepen, maar toonhoogte is een van de meest bepalende. Eén enkele hoge toon kan opwinding uitdrukken, één enkele lage toon verdriet. Als tonen gecombineerd worden, krijgen we krachtiger en meer genuanceerde muzikale statements. Melodieën worden gedefinieerd door een patroon van opeenvolgende toonhoogtes; de meeste mensen kunnen zonder moeite uitmaken of een melodie in een hogere of lagere toonaard wordt gespeeld dan waarin ze hem eerder hebben gehoord. In feite hebben veel melodieën geen ‘juiste’ begintoon, ze hangen maar in de lucht en kunnen overal beginnen. ‘Happy Birthday’ is daar een voorbeeld van. Een manier om over een melodie te denken is derhalve als een abstract prototype dat afgeleid is van specifieke combinaties van tonaliteit, tempo, instrumentatie, enzovoort. Een cognitief psycholoog zou zeggen dat een melodie een auditief object is dat zijn identiteit behoudt ook als het getransformeerd wordt, net zoals een stoel zijn identiteit behoudt als je hem naar de andere kant van de kamer verplaatst, hem omkeert, of hem rood schildert. Als bijvoorbeeld een muziekstuk harder wordt gespeeld dan jij gewend was, kun jij het nog altijd herkennen als hetzelfde stuk. Hetzelfde geldt voor de absolute toonhoogtes van het stuk, die wel veranderd kunnen worden zolang de relatieve afstand ertussen hetzelfde blijft.

Het idee van relatieve toonhoogtes is goed te zien in de manier waarop wij spreken. Als je iemand een vraag stelt, gaat de intonatie van je stem aan het eind van de zin op een natuurlijke manier omhoog, wat erop wijst dat je een vraag stelt. Maar je probeert niet die stijgende intonatie te koppelen aan een specifieke toonhoogte. Het is genoeg dat je de zin eindigt op een iets hogere toon dan aan het begin. Dit is een conventie in het Engels (niet in alle talen – we moeten het leren), en staat in de taalkunde bekend als een prosodische cue. In de westerse traditie zijn er soortgelijke conventies voor de muziek. Bepaalde opeenvolgingen van tonen drukken rust uit, andere opwinding. Het trage, overwegend stapsgewijze neerwaartse verloop van de melodie in het eerste deel ‘Ochtendstemming’ van Griegs Peer Gynt Suite drukt vredigheid uit, maar in ‘Anitra’s dans’ uit dezelfde suite ervaren we meer activiteit en beweging door de chromatische, stijgende lijnen (met af en toe speels dalende melodische sprongen). Dat wij dit zo ervaren, is in de eerste plaats gebaseerd op leren, zoals we ook leren dat een stijgende intonatie een vraag betekent. Wij hebben allemaal het aangeboren vermogen om de taalkundige en muzikale kenmerken te leren van de cultuur waarin we geboren worden, en door onze ervaring met de muziek in die cultuur worden onze neurale paden zo gevormd dat wij uiteindelijk een verzameling regels internaliseren die gangbaar zijn in die muzikale traditie.

Verschillende instrumenten maken gebruik van verschillende gedeeltes van het hele scala aan beschikbare toonhoogtes. De piano heeft het grootste bereik van alle instrumenten, zoals blijkt uit de vorige illustratie. De andere instrumenten gebruiken allemaal een deelverzameling van de beschikbare toonhoogtes, en dit is van invloed op de manieren waarop instrumenten worden gebruikt om emoties te communiceren. De piccolo, met zijn hoge, schrille vogelachtige geluid roept meestal speelse, gelukkige stemmingen op ongeacht welke noten erop gespeeld worden. Daarom gebruiken componisten de piccolo meestal voor blije of levendige muziek, zoals in een mars van Sousa. Zo gebruikt Prokofjev in Peter en de wolf ook de fluit om de vogel uit te beelden en de Franse hoorn voor de wolf. De individuele karakters in Peter en de wolf komen tot uitdrukking in de timbres van verschillende instrumenten en hebben elk een eigen leidmotief – een melodische frase of figuur die telkens klinkt als een idee, persoon of situatie terugkeert. (Dit geldt met name voor het wagneriaanse muziekdrama.) Een componist die kiest voor zogenaamd droeve opeenvolgingen zou die alleen aan de piccolo toewijzen als hij ironisch probeerde te zijn. De logge, zware geluiden van de tuba of de contrabas worden dikwijls gebruikt om plechtigheid, ernst of gewichtigheid uit te drukken.

Hoeveel verschillende toonhoogtes zijn er? Omdat een toonhoogte voortkomt uit een continuüm – de trillingsfrequenties van moleculen – zijn er technisch gezien een oneindig aantal toonhoogtes. Voor iedere twee frequenties die jij zou noemen, zou ik altijd één daartussen kunnen aangeven die theoretisch een andere toonhoogte heeft. Maar niet elke verandering in frequentie gaat ook gepaard met een merkbare verandering in de toonhoogte, net zoals het gewicht van je rugzak niet merkbaar zal veranderen als je er een zandkorrel bij doet. Dus niet alle frequentieveranderingen zijn muzikaal bruikbaar. Mensen hebben een verschillend vermogen om kleine frequentieveranderingen waar te nemen; training kan helpen, maar over het algemeen gebruiken de meeste culturen geen afstanden kleiner dan een halve toon als de basis voor hun muziek, en de meeste mensen kunnen niet met zekerheid veranderingen vaststellen die kleiner zijn dan een tiende van een halve toon.

Het vermogen om verschillen in toonhoogte waar te nemen is gebaseerd op de fysiologie en varieert bij verschillende dieren. Hoe komt het dat wij mensen toonhoogtes van elkaar kunnen onderscheiden? Het basilair membraan in het binnenoor bevat haarcellen die frequentiegevoelig zijn en alleen vuren in reactie op een bepaalde set van frequenties. Ze bevinden zich over het hele basilair membraan en lopen van laag naar hoog. Laagfrequente geluiden prikkelen haarcellen aan de ene kant van het basilair membraan; middelfrequente geluiden prikkelen de haarcellen in het midden; en hoogfrequente geluiden prikkelen ze aan het andere uiteinde. We kunnen ons het membraan voorstellen als een landkaart van verschillende tonen die erg lijkt op een projectie van het klavier van een piano. Omdat de verschillende tonen verspreid zijn over de topografie van het membraanoppervlak, noemen wij dit een tonotopische ordening.

Nadat geluiden het oor zijn binnengedrongen, passeren ze het basilair membraan, waar bepaalde haarcellen gaan vuren, afhankelijk van de frequentie van de geluiden. Het membraan fungeert als een lamp met een bewegingssensor zoals u die misschien in uw tuin heeft. De activiteit in een bepaald deel van het membraan zorgt ervoor dat het een elektrisch signaal naar de gehoorschors, of auditieve cortex, stuurt. Deze heeft ook een tonotopische ordening, waarbij de lage tot hoge tonen zich uitstrekken over het schorsoppervlak. In die zin hebben de hersenen ook een ‘kaart’ van verschillende toonhoogtes en reageren verschillende delen van de hersenen op verschillende toonhoogtes. Toonhoogte is zo belangrijk dat de hersenen die direct weergeven; anders dan bij vrijwel elke andere muzikale eigenschap kunnen we elektrodes in de hersenen aanbrengen en bepalen welke toonhoogtes er voor iemand werden afgespeeld, alleen door naar de breinactiviteit te kijken. En hoewel muziek meer gebaseerd is op relaties tussen tonen dan op absolute toonhoogtes, zijn het paradoxaal genoeg juist die absolute toonhoogtes waar de hersenen in alle verschillende verwerkingsfasen op letten.

Deze directe weergave van de toonhoogte is zo belangrijk dat het de moeite waard is om het te herhalen. Als ik elektrodes aanbreng in jouw visuele cortex (het deel van de hersenen in het achterhoofd dat zich bezighoudt met het zien), en ik je vervolgens een rode tomaat laat zien, is er geen groep neuronen die ervoor zal zorgen dat mijn elektrodes rood worden. Maar als ik elektrodes in je auditieve cortex aanbreng en een zuivere toon van 440 Hz in je oren afspeel, zijn er neuronen in je auditieve cortex die op precies die frequentie zullen vuren, waardoor de elektrode elektrische activiteit zal uitzenden op 440 Hz. Voor de toonhoogte geldt dat wat het oor ingaat, de hersenen uitkomt!