Frontiers in Psychology

The Effects of Background Music on Cognitive Task Performance

Der har været en bølge af kommercielle applikationer, der lover at forbedre brugernes koncentration og fokus ved at afspille specielt designet musik i baggrunden. Den grundlæggende idé er enkel: afspilning af baggrundsmusik aktiverer hjernen og fører til bedre præstationer i kognitive opgaver. Denne idé er imidlertid forbundet med flere problemer. For eksempel er det usandsynligt, at selv om musik er specielt designet til at frigøre kognitive ressourcer, er det usandsynligt, at alle personer har samme udbytte af en kognitiv opgave. Et stykke musik, der har gavnlige virkninger på den kognitive opgaveydelse for én person, kan meget vel have ingen virkning eller endog skadelige virkninger for en anden person. Er det derfor en vildfarelse at lede efter baggrundsmusik, der forbedrer den kognitive opgaveudførelse? Ikke nødvendigvis, hvis vi – som et første skridt – er i stand til at identificere og bedre forstå de neurale underliggende faktorer, der forbedrer den kognitive opgaveudførelse generelt. Som et andet skridt kan vi begynde at spørge, hvilke karakteristika musikken skal have for at ændre en persons neurale aktivering på en bestemt måde. Da interindividuelle forskelle spiller en vigtig rolle i denne bestræbelse, vil beviserne for og imod Eysencks personlighedsteori blive gennemgået, inden der gives et nyt perspektiv.

Og selv om virkningerne af baggrundsmusik på kognitiv opgaveudførelse er blevet undersøgt af psykologer og pædagoger i mere end halvfjerds år (Fendrick, 1937), har der hidtil ikke vist sig noget klart mønster af resultater. På den ene side har baggrundsmusik i sammenligning med stilhed vist sig at være gavnlig for læseforståelse (Kiger, 1989), indlæring af fremmedord (de Groot, 2006; Kang og Williamson, 2014), rumlig og sproglig bearbejdning (Angel et al., 2010), IQ-tests (Cockerton et al., 1997), rumlig og numerisk ræsonnement (Miller og Schyb, 1989), visuelle søgeopgaver (Crust et al., 2004) og elevernes præstationer i en psykologiklasse (Schreiber, 1988). På den anden side har baggrundsmusik sammenlignet med stilhed vist sig at forringe den kognitive præstation, idet den har vist skadelige virkninger for læseforståelse (Fendrick, 1937; Henderson et al., 1945; Etaugh og Ptasnik, 1982; Furnham og Bradley, 1997; Avila et al., 2012; Thompson et al, 2012), verbal hukommelse (Iwanaga og Ito, 2002; Woo og Kanachi, 2005; Cassidy og MacDonald, 2007), visuel hukommelse (Furnham og Bradley, 1997), seriel genkaldelse af cifre (Nittono, 1997; Alley og Greene, 2008), Stroop-opgaver (Parente, 1976; Cassidy og MacDonald, 2007), skrivefærdighed (Ransdell og Gilroy, 2001) og logisk ræsonnement og associativ indlæring (Crawford og Strapp, 1994). Andre undersøgelser viste imidlertid, at baggrundsmusik ikke havde nogen som helst signifikant indvirkning på kognitiv opgaveudførelse (Henderson et al., 1945; Freeburne og Fleischer, 1952; Furnham og Allass, 1999; Pool et al., 2003; Alley og Greene, 2008; Schlittmeier og Hellbrück, 2009; Thompson et al., 2012). En nyere metaanalyse af virkningerne af baggrundsmusik på voksnes kognitive, affektive og adfærdsmæssige reaktioner synes at understøtte tendensen til en generel nul-effekt (Kämpfe et al., 2011).

Selv uden teoridrevet forskning med fokus på interindividuelle forskelle er disse modstridende resultater ikke overraskende. For at løse dette problem har mange forskere brugt Eysencks personlighedsteori (Eysenck, 1967) som en teoretisk ramme for deres undersøgelser. Mens der er flere interindividuelle forskelle, der påvirker virkningerne af baggrundsmusik på kognitiv opgaveudførelse – lige fra personlighedstræk til musiksmag og alder – er en interindividuel forskel, der er blevet studeret indgående, ekstraversion.

I henhold til et særligt aspekt af Eysencks personlighedsteori kan ekstraversion beskrives og forklares ved den underliggende kortikale arousal. Ekstraverte personer rapporteres at have et lavere niveau af kortikal arousal sammenlignet med introverte personer. Eysencks teori forudsiger derfor, at introverte personer kun har brug for lidt eller ingen ydre stimulering for at nå et optimalt kognitivt præstationsniveau, mens ekstraverte personer har brug for forholdsvis mere ydre stimulering. Ekstern stimulering, der overstiger den optimale tærskel, bør føre til en nedgang i den kognitive ydeevne i henhold til Yerkes-Dodson-loven (Yerkes og Dodson, 1908). Således bør præsentation af moderate til høje niveauer af ekstern stimulation føre til et fald i introverte personers, men ikke ekstraverte personers kognitive præstationer.

Anvendelse af baggrundsmusik som en kilde til ekstern stimulation – som har vist sig at øge arousal hos deltagerne i flere undersøgelser (Thompson et al., 2001; Jones et al., 2006; Schellenberg et al., 2007)-forskere har empirisk testet Eysencks teori ved at undersøge introverte og ekstraverte personers præstationer i forskellige kognitive opgaver.

Introverte og ekstraverte personers præstationer i kognitive opgaver med baggrundsmusik og stilhed

Der er en betydelig mængde beviser til fordel for Eysencks personlighedsteori, som de følgende undersøgelser viser. Furnham og Allass (1999), der rapporterede en klar cross-over-interaktion mellem ekstraversion og baggrundsbetingelse (enten stilhed, simpel musik eller kompleks musik), viste, at introverte personers præstation i to hukommelsestests – øjeblikkelig og forsinket genkaldelse af visuelle objekter – var bedst under stilhed og dårligst med kompleks musik, mens ekstraverte personer præsterede bedst med kompleks musik og dårligst under stilhed. De fleste beviser, der støtter Eysencks personlighedsteori, afslører imidlertid musikkens skadelige virkning på introverte personers præstationer snarere end musikkens gavnlige virkning på ekstraverte personers præstationer i forhold til stilhed. Furnham og Bradley (1997) fandt f.eks. ved at teste introverte og ekstraverte personer under stilhed eller med popmusik i baggrunden, at introverte personer, der udførte en hukommelsestest under stilhed, klarede sig bedre end introverte personer, der blev præsenteret for popmusik. De samme forfattere viste også, at introverte personer, der gennemførte en læseforståelsesopgave, klarede sig dårligere i nærvær af musik sammenlignet med stilhed, mens ekstraverte personer ikke viste nogen forskel. Andre undersøgelser har givet lignende resultater for læseforståelsesopgaver: Daoussis og McKelvie (1986) rapporterede, at introverte personer udviste en dårligere præstation med rock’n’roll-musik i baggrunden sammenlignet med stilhed, mens ekstraverte personer ikke adskilte sig fra hinanden under disse to forhold. Furnham og Strbac (2002) viste, at introverte personer præsterede dårligere med musik eller kontorstøj i baggrunden sammenlignet med stilhed, mens der ikke blev fundet nogen forskel mellem disse tre betingelser hos ekstraverte personer. Andre kognitive opgaver har givet sammenlignelige resultater. Introverte personer viste en lineær nedgang i præstation fra stilhed til simpel og derefter kompleks musik i en rumlig ræsonnementsopgave (Furnham og Allass, 1999), og Cassidy og MacDonald (2007) afslørede, at sammenlignet med stilhed førte tilstedeværelsen af stærkt ophidsende musik med negativ påvirkning – samt tilstedeværelsen af baggrundsstøj – til en dårligere præstation hos introverte personer sammenlignet med ekstraverte personer i en Stroop-opgave. En anden undersøgelse (Dobbs et al., 2011) viste, at ekstraversion var en signifikant forudsigelse af præstationen i en abstrakt ræsonnementsopgave og i en test af generelle kognitive evner, når der var musik eller støj i baggrunden. Jo mere indadvendt en deltager var, jo dårligere var deres præstation under disse betingelser – især under støj – hvor opgaveudførelse i stilhed ikke viste nogen eller kun meget svage differentielle virkninger. Yderligere indirekte beviser blev leveret af Crawford og Strapp (1994), som testede en stikprøve af studerende, der rapporterede, at de normalt studerede enten med eller uden baggrundsmusik. De, der studerede uden baggrundsmusik, viste et lineært fald i præstationsevnen i en associativ hukommelsesopgave fra stilhed til instrumentalmusik og derefter vokalmusik, mens de, der studerede med baggrundsmusik, ikke viste noget klart mønster. I overensstemmelse med Eysencks personlighedsteori scorede sidstnævnte gruppe signifikant højere på en skala for ekstraversion end dem, der studerede uden baggrundsmusik.

Selv om disse undersøgelser udgør en betydelig mængde beviser til fordel for Eysencks personlighedsteori, er der også flere undersøgelser, som ikke har kunnet understøtte hans teori. Ved at teste intro- og ekstraverte personer fandt hverken Furnham et al. (1999) eller Avila et al. (2012) en signifikant interaktion mellem ekstraversion og baggrundsbetingelse – enten vokalmusik, instrumentalmusik eller stilhed – i nogen af følgende test: læseforståelsesopgaver, logisk ræsonnement, en kodningsopgave, en numerisk test eller en diagrammatisk test (se også Furnham og Allass, 1999; Kou et al., 2017). Chamorro-Premuzic et al. (2009) fandt heller ikke en sådan interaktionseffekt i logiske ræsonnementer eller verbale opgaver. Fravær af interaktionen mellem ekstraversion og baggrundsbetingelse blev yderligere dokumenteret i aritmetiske opgaver og prosaindkaldelse (Furnham og Strbac, 2002), og den hypotesede interaktion var også fraværende i forskellige hukommelsesopgaver: øjeblikkelig, forsinket og fri tilbagekaldelse af verbale elementer (Cassidy og MacDonald, 2007), samt øjeblikkelig tilbagekaldelse af visuelle objekter (Furnham og Bradley, 1997).

Selv om det er afgørende at tage hensyn til interindividuelle forskelle, når man undersøger virkningerne af baggrundsmusik på kognitiv opgaveudførelse, synes de modstridende resultater at antyde, at ekstraversion, som den alene måles med standardspørgeskemaer, ikke fører til afgørende resultater (se oversigt i tabel 1). I et forsøg på at begynde at udrede disse blandede resultater har forskerne overvejet en mere objektiv måde at vurdere interindividuelle forskelle på, nemlig ved at undersøge det, som Eysenck betragtede som den underliggende årsag til forskelle i ekstraversion: kortikal arousal (for en gennemgang se Matthews og Gilliland, 1999).

Extraversion og kortikal ophidselse i EEG’s alfa- og betabånd

Eysenck selv (Hagemann et al., 1999) foreslog, at forskelle i ekstraversion afspejles i det basale niveau af kortikal ophidselse, idet han antog, at ekstraverte personer besidder et lavere basalt niveau sammenlignet med introverte personer. Traditionelt måles kortikal arousal som alfaeffekt i elektroencefalogrammet. Forskere har længe været af den opfattelse, at lav alfaeffekt (8-13 Hz) er forbundet med høj mental aktivitet (Ray og Cole, 1985; Schmidtke og Heller, 2004). Med andre ord er mere alfakraft en indikator for en inaktiv neuronal tilstand. Selv om Ray og Cole (1985) har hævdet, at denne arousalmodel forenkler de faktiske mekanismer ved at give beviser for, at alfaeffekt er relateret til opmærksomhedsprocesser, mens beta-effekt (14-35 Hz) – normalt forbundet med vågenhed og opmærksomhed – afspejler følelsesmæssige eller kognitive processer, anvendes alfaeffekt stadig ofte som et mål for kortikal arousal, muligvis fordi Eysenck selv (1994, p. 167, som citeret i Matthews og Gilliland, 1999) betragtede EEG, og især alfaeffekt, som “standardmålet for kortikal arousal.”

Der er empirisk støtte til Eysencks påstande. For eksempel viste Hagemann og kolleger (Hagemann et al., 2009) i en undersøgelse, der målte de samme deltageres basale kortikale arousal tre gange i løbet af flere uger for at sikre, at varians indført af eksterne faktorer som f.eks. tidspunktet på dagen eller følelsesmæssige begivenheder minimeres, at ekstraverte personer viser mere alfaeffekt (dvs. mindre kortikal arousal) end introverte personer. Tilsvarende rapporterede Gale et al. (1969) mere aktivitet i det lavere alfaområde (7.5-10.5 Hz) hos ekstraverte sammenlignet med introverte under en baselinemåling af kortikal ophidselse med lukkede øjne, samt mere alfaeffekt ved hjælp af et groft filter (8-13 Hz) under moderate niveauer af ekstern visuel stimulation. Ved at bede deltagerne om at indleve sig i positive og negative ansigtsudtryk, mens de optog EEG-data, viste Gale et al. (2001) igen mere alfaeffekt i det lavere (8-10 Hz), men ikke i det højere alfabånd (10-12 Hz) hos ekstraverte personer sammenlignet med introverte personer. Mere støtte til Eysencks personlighedsteori kommer fra Smith et al. (1995), som rapporterede, at introverte personer viser mindre aktivitet i alfa-båndet (dvs. mere kortikal ophidselse) end ekstraverte personer under præsentation af positive, negative eller neutrale ikke-verbale auditive stimuli.

På den anden side blev der kun leveret svage beviser til fordel for Eysencks teori af Beauducel et al. (2006), som ikke fandt nogen signifikant effekt hos ekstraverte personer under en 40-min monoton vigilanceopgave. Desuden kunne hverken Hagemann et al. (1999) eller Schmidtke og Heller (2004) ved hjælp af baseline-målinger af kortikal arousal finde en sammenhæng mellem alfaeffekt og ekstraversion ved hjælp af baseline-målinger. Desuden fandt Matthews og Amelang (1993) ingen sammenhæng mellem alfaeffekt og ekstraversion, hverken i nogen af de tre eksperimentelle betingelser separat – stilhed med lukkede øjne, visuel fiksering og mental aritmetik med lukkede øjne – eller som gennemsnit på tværs af dem.

Sammenlagt tyder disse resultater på, at alfaeffekt måske ikke er det mest hensigtsmæssige frekvensområde som en indikator for kortikal arousal, især under baseline-niveauet af arousal. Et muligvis bedre alternativt, men mindre forstået mål for kortikal arousal er beta-effekten, som foreslået af Ray og Cole (1985). Adskillige undersøgelser har anvendt beta power som en indikator for kortikal arousal eller årvågenhed (Gale et al., 1969; Matthews og Amelang, 1993; Cardenas et al., 1997; Rangaswamy et al., 2002; Gram et al., 2005). Med hensyn til kortikal arousal og ekstraversion er tre undersøgelser relevante her. Gale et al. (1969) rapporterede mere beta-kraft i ekstraverte end introverte under en baselinemåling af kortikal aktivitet med lukkede øjne. På samme måde fandt Matthews og Amelang (1993) en positiv korrelation mellem ekstraversion og betastyrke under en tilstand med moderat ekstern stimulering. Det er vigtigt at bemærke, at disse to resultater er modsat af, hvad man kunne forvente på baggrund af Eysencks personlighedsteori. Da høj beta formodes at være relateret til høj kortikal ophidselse, ville man forvente, at ekstraverte personer ville udvise mindre betakraft end introverte personer. Matthews og Amelang antyder, at denne antagelse – høj beta forbundet med høj kortikal ophidselse – kan være forkert og spekulerer i, at høj kortikal ophidselse lige så godt kan være indikeret af lav betakraft. Der er imidlertid mindst én undersøgelse, der viser den forudsagte sammenhæng. Gram et al. (2005) testede intro- og ekstraverte personer under en 2-min baselinebetingelse med åbne øjne. I overensstemmelse med Eysencks personlighedsteori viste forfatterne, at ekstraverte personer udviser mere alfakraft og mindre betakraft end introverte personer. Forskellen mellem de to grupper var tydeligt til stede i højere betabåndbredder (26-39 Hz), men mindre tydeligt i lav beta (13-25 Hz), hvilket tyder på, at finere betafiltre kan være nødvendige for at finde den hypotese om forholdet mellem betaaktivitet og ekstraversion.

Sammenfattende burde det være blevet indlysende, at der i øjeblikket ikke findes nogen klar forbindelse mellem ekstraversion og kortikal arousal. Selv om alfaeffekt traditionelt er blevet brugt som en indikator for kortikal arousal til at skelne mellem intro- og ekstraverte, er dette måske ikke det mest egnede neurale korrelat af kortikal arousal. I betragtning af den modstridende litteratur om virkningerne af baggrundsmusik på kognitiv opgaveudførelse er forholdet mellem ekstraversion, alfakraft og opgaveudførelse uklart. Det, der kan belyse denne situation, er betakraft som en indikator for kortikal ophidselse, selv om betakraftens rolle for kognitiv opgaveudførelse, for slet ikke at tale om dens forhold til baggrundsmusik, stadig er dårligt forstået.

Et nyt perspektiv: Musik, betastyrke og kognitiv opgaveydelse

Der er beviser for, at betastyrke stiger under kognitive opgaver, f.eks. i en vedvarende opmærksomhedstest (Molteni et al., 2007) eller under læse- og subtraktionsopgaver (Fitzgibbon et al., 2004). Hvad mere er, en nylig undersøgelse gav beviser for, at mere betakraft er forbundet med forbedret kognitiv præstation. Küssner et al. (2016) viste, at betakraft forudsiger antallet af korrekt genkaldte ord i en opgave til indlæring af fremmedord. EEG blev målt i stilhed før læringsopgaven, hvilket antyder betydningen af niveauet af kortikal arousal forud for en læringsopgave. Forfatterne brugte også baggrundsmusik til at fremkalde kortikal arousal hos ekstra- og introverte, men fandt ingen beviser til fordel for Eysencks personlighedsteori.

Effekten af betastyrke på kognitiv opgaveydelse åbner op for nye spørgsmål. For det første har vi brug for en bedre forståelse af betastyrkens rolle i kognitiv opgaveudførelse. På grund af Eysencks fokus på alfaeffekt har mange forskere brugt alfa- frem for beta-effekt til at vurdere kortikal arousal og negligeret højere frekvensbånd i EEG-signalet. For empirisk at undersøge, om betakraft forudsiger præstationsevnen, kunne man måle betakraft som en prædiktor i en regressionsmodel med kognitiv opgavepræstation som udfaldsvariabel. Hvis det for det andet viser sig, at betastyrke er en væsentlig prædiktor for præstation – måske endda i forskellige typer af kognitive opgaver – er et logisk opfølgningsspørgsmål: Hvordan kan vi forbedre betastyrken forud for disse opgaver? I stedet for at lytte til musik i baggrunden under en kognitiv opgave, som måske eller måske ikke forbedrer præstationen, kunne det være værd at undersøge, om en kort periode med fokuseret lytning til musik kan stimulere vores hjerne, muligvis via øget betakraft, således at vores præstation i en efterfølgende kognitiv opgave forbedres. Der er endda nogle beviser for, at (fokuseret) lytning til musik kan øge betastyrken (Nakamura et al., 1999), hvilket kunne overvåges i eksperimentelle opsætninger med EEG-biofeedbackmetoder (Egner og Gruzelier, 2004). Der er imidlertid behov for mere forskning for at fastslå de betingelser, under hvilke musiklytning påvirker betastyrken, herunder typen af musik, lytterens aktuelle humør og muligvis også sociale faktorer. På samme måde vil stabile og forbigående interindividuelle forskelle, kontekstuelle træk og opgavetypen fortsat være vigtige faktorer til forudsigelse af præstationen i kognitive opgaver. Men måske har fokuseret musiklytning magt til at få os “i zonen” på en måde, som baggrundsmusik ikke er i stand til.

Author Contributions

Forfatteren bekræfter at være den eneste bidragyder til dette arbejde og har godkendt det til offentliggørelse.

Interessekonflikt erklæring

Forfatteren erklærer, at forskningen blev udført i fravær af kommercielle eller finansielle relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.