Frontiers in Psychology

The Effects of Background Music on Cognitive Task Performance

Det har skett en ökning av kommersiella tillämpningar som lovar att förbättra användarnas koncentration och fokus genom att spela särskilt utformad musik i bakgrunden. Grundidén är enkel: att spela bakgrundsmusik aktiverar hjärnan och leder till bättre prestationer i kognitiva uppgifter. Denna idé är dock förenad med flera problem. Även om musik är särskilt utformad för att frigöra kognitiva resurser är det till exempel osannolikt att alla personer gynnas på samma sätt i en kognitiv uppgift. Ett musikstycke som har gynnsamma effekter på kognitiva uppgifter för en person kan mycket väl inte ha någon effekt, eller till och med skadliga effekter, för en annan person. Är sökandet efter bakgrundsmusik som förbättrar den kognitiva uppgiften därför en jakt på en röd tråd? Inte nödvändigtvis, om vi – som ett första steg – kan identifiera och bättre förstå de neurala underliggande faktorer som förbättrar kognitiva uppgifter i allmänhet. Som ett andra steg kan vi börja fråga oss vilka egenskaper hos musiken som behövs för att förändra en individs neurala aktivering på ett visst sätt. Eftersom interindividuella skillnader spelar en viktig roll i denna strävan kommer bevisen för och emot Eysencks personlighetsteori att gås igenom innan ett nytt perspektiv ges.

Trots att effekterna av bakgrundsmusik på kognitiv uppgiftsprestanda har studerats av psykologer och pedagoger i mer än sjuttio år (Fendrick, 1937), har det hittills inte framkommit något tydligt mönster av resultat. Å ena sidan har bakgrundsmusik, i jämförelse med tystnad, visat sig vara fördelaktigt för läsförståelse (Kiger, 1989), inlärning av främmande vokabulär (de Groot, 2006; Kang och Williamson, 2014), rumslig och språklig bearbetning (Angel m.fl., 2010), IQ-tester (Cockerton m.fl., 1997), rumsligt och numeriskt resonemang (Miller och Schyb, 1989), visuella sökaktiviteter (Crust m.fl., 2004) och elevernas prestationer i en psykologiklass (Schreiber, 1988). Å andra sidan har bakgrundsmusik, jämfört med tystnad, visat sig försämra den kognitiva prestandan och visat skadliga effekter för läsförståelse (Fendrick, 1937; Henderson et al., 1945; Etaugh och Ptasnik, 1982; Furnham och Bradley, 1997; Avila et al., 2012; Thompson et al, 2012), verbalt minne (Iwanaga och Ito, 2002; Woo och Kanachi, 2005; Cassidy och MacDonald, 2007), visuellt minne (Furnham och Bradley, 1997), serieåterkallande av siffror (Nittono, 1997; Alley och Greene, 2008), Stroop-uppgifter (Parente, 1976; Cassidy och MacDonald, 2007), skrivförmåga (Ransdell och Gilroy, 2001), samt logiskt resonemang och associationsinlärning (Crawford och Strapp, 1994). Men andra undersökningar visade att bakgrundsmusik inte hade någon som helst signifikant inverkan på kognitiva uppgifters prestanda (Henderson et al., 1945; Freeburne och Fleischer, 1952; Furnham och Allass, 1999; Pool et al., 2003; Alley och Greene, 2008; Schlittmeier och Hellbrück, 2009; Thompson et al., 2012). En nyligen genomförd metaanalys om effekterna av bakgrundsmusik på vuxnas kognitiva, affektiva och beteendemässiga reaktioner tycks stödja trenden mot en övergripande nolleffekt (Kämpfe et al., 2011).

Och utan teoridriven forskning med fokus på interindividuella skillnader är dessa motsägelsefulla resultat inte förvånande. För att ta itu med denna fråga har många forskare använt Eysencks personlighetsteori (Eysenck, 1967) som en teoretisk ram för sina studier. Även om det finns flera interindividuella skillnader som påverkar effekterna av bakgrundsmusik på kognitiv uppgiftsprestanda – allt från personlighetsdrag till musiksmak och ålder – är en interindividuell skillnad som har studerats utförligt extraversion.

Enligt en särskild aspekt av Eysencks personlighetsteori kan extraversion beskrivas och förklaras av den underliggande kortikala arousalen. Extraverta personer rapporteras ha en lägre nivå av kortikal upphetsning jämfört med introverta personer. Eysencks teori förutsäger därför att introverta personer behöver lite eller ingen yttre stimulans för att nå en optimal nivå av kognitiv prestation, medan extraverta personer behöver jämförelsevis mer yttre stimulans. Extern stimulering som överskrider den optimala tröskeln bör leda till en nedgång i den kognitiva prestandan, enligt Yerkes-Dodson-lagen (Yerkes och Dodson, 1908). Således bör en presentation med måttliga till höga nivåer av extern stimulering leda till en nedgång i introverta personers, men inte extraverta personers, kognitiva prestationer.

Användning av bakgrundsmusik som en källa till extern stimulering – som har visat sig öka upphetsningen hos deltagarna i flera studier (Thompson m.fl., 2001; Jones m.fl., 2006; Schellenberg m.fl, 2007) – har forskare empiriskt testat Eysencks teori genom att undersöka intro- och extraverta personers prestationer i olika kognitiva uppgifter.

Introverta och extraverta personers prestationer i kognitiva uppgifter med bakgrundsmusik och tystnad

Det finns en betydande mängd bevis till förmån för Eysencks personlighetsteori, vilket följande studier visar. Furnham och Allass (1999), som rapporterade en tydlig cross-over-interaktion mellan extraversion och bakgrundsförhållande (antingen tystnad, enkel musik eller komplex musik), visade att introverta personers prestationer i två minnestester – omedelbar och fördröjd återkallelse av visuella objekt – var bäst under tystnad och sämst med komplex musik, medan extraverta personers prestationer var bäst med komplex musik och sämst under tystnad. De flesta bevis som stöder Eysencks personlighetsteori avslöjar dock musikens skadliga effekt på introverta personers prestationer snarare än musikens gynnsamma effekt på extraverta personers prestationer i jämförelse med tystnad. Furnham och Bradley (1997), som testade introverta och extraverta personer under tystnad eller med popmusik i bakgrunden, fann till exempel att introverta personer som utförde ett minnestest under tystnad presterade bättre än introverta personer som presenterades med popmusik. Samma författare visade också att introverta personer som genomförde en läsförståelseuppgift presterade sämre i närvaro av musik jämfört med tystnad, medan extraverta personer inte visade någon skillnad. Andra studier har gett liknande resultat för läsförståelseuppgifter: Daoussis och McKelvie (1986) rapporterade att introverta personer presterade sämre med rock’n’roll-musik i bakgrunden jämfört med tystnad, medan extraverta personer inte skiljde sig åt i dessa två förhållanden. Furnham och Strbac (2002) visade att introverta personer presterade sämre med musik eller kontorsljud i bakgrunden jämfört med tystnad, medan ingen skillnad mellan dessa tre förhållanden hittades hos extraverta personer. Andra kognitiva uppgifter har gett jämförbara resultat. Introverta personer visade en linjär nedgång i prestanda från tystnad till enkel och sedan komplex musik i en uppgift om rumsligt resonemang (Furnham och Allass, 1999), och Cassidy och MacDonald (2007) avslöjade att jämfört med tystnad ledde närvaron av mycket upphetsande musik med negativ påverkan – liksom närvaron av bakgrundsbrus – till sämre prestanda hos introverta personer jämfört med extraverta personer i en Stroop-uppgift. En annan studie (Dobbs et al., 2011) visade att extraversion var en betydande prediktor för prestationen i en uppgift om abstrakta resonemang och i ett test av allmän kognitiv förmåga när det fanns musik eller buller i bakgrunden. Ju mer introvert en deltagare var, desto sämre prestationer under dessa förhållanden – särskilt under buller – medan uppgiftsutförande i tystnad inte visade några, eller endast mycket svaga, differentiella effekter. Ytterligare indirekta bevis tillhandahölls av Crawford och Strapp (1994) som testade ett urval av studenter som uppgav att de vanligtvis studerade antingen med eller utan bakgrundsmusik. De som studerade utan bakgrundsmusik uppvisade en linjär nedgång i prestanda i en uppgift för associativt minne från tystnad till instrumentalmusik och sedan vokalmusik, medan de som studerade med bakgrundsmusik inte uppvisade något tydligt mönster. I enlighet med Eysencks personlighetsteori fick den sistnämnda gruppen betydligt högre poäng på en extraversionsskala än de som studerade utan bakgrundsmusik.

Även om dessa studier utgör ett betydande bevismaterial till förmån för Eysencks personlighetsteori, finns det också flera studier som har misslyckats med att stödja hans teori. När man testade intro- och extraverta personer fann varken Furnham et al. (1999) eller Avila et al. (2012) någon signifikant interaktion mellan extraversion och bakgrundsförhållande – antingen vokalmusik, instrumentalmusik eller tystnad – i något av följande test: läsförståelseuppgifter, logiskt resonemang, en kodningsuppgift, ett numeriskt test eller ett diagrammatriskt test (se även Furnham och Allass, 1999; Kou et al., 2017). Chamorro-Premuzic et al. (2009) fann inte heller någon sådan interaktionseffekt i logiska resonemang eller verbala uppgifter. Avsaknad av interaktion mellan extraversion och bakgrundskondition dokumenterades vidare i aritmetiska uppgifter och prosaåterkallelse (Furnham och Strbac, 2002), och den hypotetiska interaktionen saknades också i olika minnesuppgifter: omedelbar, fördröjd och fri återkallelse av verbala objekt (Cassidy och MacDonald, 2007), samt omedelbar återkallelse av visuella objekt (Furnham och Bradley, 1997).

Och även om det är viktigt att ta hänsyn till interindividuella skillnader när man studerar effekterna av bakgrundsmusik på utförandet av kognitiva uppgifter, verkar de motstridiga resultaten tyda på att extraversion, mätt enbart med standardiserade frågeformulär, inte leder till entydiga resultat (se översikt i tabell 1). I ett försök att börja reda ut dessa blandade resultat har forskarna övervägt ett mer objektivt sätt att bedöma interindividuella skillnader, dvs. att undersöka det som Eysenck betraktade som den underliggande orsaken till skillnader i extraversion: kortikal upphetsning (för en översikt se Matthews och Gilliland, 1999).

Extraversion och kortikal upphetsning i EEG:s alfa- och betaband

Eysenck själv (Hagemann et al., 1999) föreslog att skillnader i extraversion avspeglas i den basala nivån av kortikal upphetsning, med hypotesen att extraverta personer besitter en lägre basal nivå jämfört med introverta. Traditionellt mäts kortikal upphetsning som alfaeffekt i elektroencefalogrammet. Forskare har länge haft uppfattningen att låg alfakraft (8-13 Hz) är förknippad med hög mental aktivitet (Ray och Cole, 1985; Schmidtke och Heller, 2004). Med andra ord är mer alfakraft en indikator på ett idogt neuralt tillstånd. Även om Ray och Cole (1985) har hävdat att denna arousalmodell förenklar de faktiska mekanismerna genom att ge bevis för att alfakraft är relaterad till uppmärksamhetsprocesser, medan betakraft (14-35 Hz) – som normalt förknippas med vakenhet och vakenhet – återspeglar känslomässiga eller kognitiva processer, används alfakraft fortfarande ofta som ett mått på kortikal arousal, möjligen på grund av att Eysenck själv (1994, s. 167, citerad i Matthews och Gilliland, 1999) betraktade EEG, och särskilt alfaeffekten, som ”standardmåttet för kortikal upphetsning.”

Det finns empiriskt stöd för Eysencks påståenden. I en studie som mätte samma deltagares basala kortikala upphetsning tre gånger under flera veckor för att säkerställa att varians som införs av externa faktorer, t.ex. tid på dygnet eller känslomässiga händelser, minimeras, avslöjade till exempel Hagemann och kollegor (Hagemann et al., 2009) att extraverta personer uppvisar mer alfakraft (dvs. mindre kortikal upphetsning) än introverta personer. På samma sätt rapporterade Gale et al. (1969) mer aktivitet i det lägre alfaområdet (7,5-10,5 Hz) hos extraverta jämfört med introverta under ett baslinjemått av kortikal upphetsning med slutna ögon, samt mer alfakraft med hjälp av ett grovt filter (8-13 Hz) under måttliga nivåer av extern visuell stimulering. När man bad deltagarna att leva sig in i positiva och negativa ansiktsuttryck samtidigt som EEG-data registrerades, visade Gale et al. (2001) återigen mer alfakraft i det lägre (8-10 Hz) men inte i det högre alfabandet (10-12 Hz) hos extraverta personer jämfört med introverta personer. Mer stöd för Eysencks personlighetsteori kommer från Smith et al. (1995) som rapporterade att introverta personer visar mindre aktivitet i alfabandet (dvs. mer kortikal upphetsning) än extraverta personer under presentation av positiva, negativa eller neutrala icke-verbala auditiva stimuli.

Å andra sidan gavs endast svaga bevis till förmån för Eysencks teori av Beauducel et al. (2006) som inte hittade någon signifikant effekt hos extraverta personer under en 40-minuters monoton vaksamhetsuppgift. Dessutom kunde varken Hagemann et al. (1999) eller Schmidtke och Heller (2004) med hjälp av baslinjemätningar av kortikal upphetsning finna ett samband mellan alfakraft och extraversion. Vidare fann Matthews och Amelang (1993) inget samband mellan alfakraft och extraversion, varken i något av de tre experimentella förhållandena separat – tystnad med slutna ögon, visuell fixering och mental aritmetik med slutna ögon – eller som medelvärde över dem.

Tillsammans tyder dessa resultat på att alfakraft kanske inte är det lämpligaste frekvensområdet som indikator på kortikal upphetsning, särskilt under baslinjemässiga nivåer av upphetsning. Ett möjligen bättre alternativt men mindre förstått mått på kortikal upphetsning är betastyrka enligt förslag från Ray och Cole (1985). Flera studier har använt betastyrka som en indikator på kortikal upphetsning eller vakenhet (Gale et al., 1969; Matthews och Amelang, 1993; Cardenas et al., 1997; Rangaswamy et al., 2002; Gram et al., 2005). När det gäller kortikal upphetsning och extraversion är tre studier relevanta här. Gale et al. (1969) rapporterade mer betastyrka hos extraverta än introverta personer under en baslinjemätning av kortikal aktivitet med slutna ögon. På samma sätt fann Matthews och Amelang (1993) en positiv korrelation mellan extraversion och betastyrka under ett tillstånd av måttlig extern stimulering. Viktigt är att dessa två resultat är motsatta till vad man skulle kunna förvänta sig utifrån Eysencks personlighetsteori. Eftersom hög betastyrka antas vara relaterad till hög kortikal upphetsning skulle man förvänta sig att extraverta personer skulle visa mindre betastyrka än introverta personer. Matthews och Amelang menar att detta antagande – hög beta i samband med hög kortikal upphetsning – kan vara fel och spekulerar i att hög kortikal upphetsning lika gärna kan indikeras av låg betakraft. Det finns dock åtminstone en studie som visar det förutspådda sambandet. Gram et al. (2005) testade intro- och extraverta personer under ett 2-minuters baslinjetillstånd med öppna ögon. I linje med Eysencks personlighetsteori visade författarna att extraverta personer uppvisar mer alfakraft och mindre betakraft än introverta personer. Skillnaden mellan de två grupperna var tydligt närvarande i högre betabandbredder (26-39 Hz), men mindre tydligt i låga betabandbredder (13-25 Hz), vilket tyder på att finare betafilter kan behövas för att hitta det antagna sambandet mellan betaaktivitet och extraversion.

För att sammanfatta borde det ha blivit uppenbart att det för närvarande inte finns någon tydlig koppling mellan extraversion och kortikal arousal. Även om alfaaktivitet traditionellt har använts som en indikator på kortikal upphetsning för att skilja mellan intro- och extraverta personer, är detta kanske inte det mest lämpliga neurala korrelatet för kortikal upphetsning. Med tanke på den motsägelsefulla litteraturen om bakgrundsmusikens effekter på kognitiv uppgiftsprestation är förhållandet mellan extraversion, alfakraft och uppgiftsprestation oklart. Det som skulle kunna belysa denna situation är betakraft som en indikator på kortikal upphetsning, även om betakrafts roll för kognitiv uppgiftsutförande, för att inte tala om dess förhållande till bakgrundsmusik, fortfarande är dåligt förstådd.

Ett nytt perspektiv: Det finns bevis för att betastyrkan ökar under kognitiva uppgifter, t.ex. i ett test för bibehållen uppmärksamhet (Molteni et al., 2007) eller under läs- och subtraktionsuppgifter (Fitzgibbon et al., 2004). Dessutom gav en nyligen genomförd studie bevis för att mer betakraft är förknippat med förbättrad kognitiv prestation. Küssner et al. (2016) visade att betastyrka förutsäger antalet korrekt återkallade ord i en uppgift för inlärning av främmande vokabulär. EEG mättes i tystnad före inlärningsuppgiften, vilket antyder betydelsen av nivån av kortikal upphetsning före en inlärningsuppgift. Författarna använde också bakgrundsmusik för att framkalla kortikal upphetsning hos extra- och introverta personer, men fann inga bevis till förmån för Eysencks personlighetsteori.

Effekten av betastyrka på kognitiv uppgiftsutförande öppnar nya frågor. För det första behöver vi en bättre förståelse för betakrafts roll i kognitiv uppgiftsutförande. På grund av Eysencks fokus på alfakraft har många forskare använt alfakraft snarare än betakraft för att bedöma kortikal upphetsning och försummat högre frekvensband i EEG-signalen. För att empiriskt undersöka om betakraft förutsäger prestation kan man mäta betakraft som en prediktor i en regressionsmodell med kognitiv uppgiftsprestation som utfallsvariabel. För det andra, om betastyrka visar sig vara en viktig prediktor för prestanda – kanske till och med i olika typer av kognitiva uppgifter – är en logisk följdfråga: hur kan vi förbättra betastyrkan före dessa uppgifter? I stället för att lyssna på musik i bakgrunden under en kognitiv uppgift, vilket kanske eller kanske inte förbättrar prestationen, kan det vara värt att undersöka om en kort period av fokuserat musiklyssnande kan stimulera vår hjärna, möjligen via ökad betakraft, så att vår prestation i en efterföljande kognitiv uppgift förbättras. Det finns till och med vissa bevis för att (fokuserat) musiklyssnande kan öka betakraften (Nakamura et al., 1999), vilket skulle kunna övervakas i experimentella uppställningar med EEG-biofeedbackmetoder (Egner och Gruzelier, 2004). Det behövs dock mer forskning för att fastställa under vilka förhållanden musiklyssning påverkar betastyrkan, inklusive typ av musik, lyssnarens aktuella humör och eventuellt även sociala faktorer. På liknande sätt kommer stabila och övergående interindividuella skillnader, kontextuella egenskaper och typen av uppdrag att fortsätta att vara viktiga faktorer för att förutsäga prestationen i kognitiva uppgifter. Men kanske har fokuserat musiklyssnande förmågan att få oss ”in the zone” på ett sätt som bakgrundsmusik inte är kapabel till.

Författarens bidrag

Författaren bekräftar att han eller hon är den enda bidragsgivaren till detta arbete och godkände det för publicering.

Intressekonfliktförklaring

Författaren förklarar att forskningen utfördes i avsaknad av kommersiella eller ekonomiska relationer som skulle kunna tolkas som en potentiell intressekonflikt.