Frontiers in Psychology

The Effects of Background Music on Cognitive Task Performance

Egyre több olyan kereskedelmi alkalmazás jelent meg, amelyek azt ígérik, hogy a felhasználók koncentrációját és összpontosítását speciálisan tervezett háttérzene lejátszásával javítják. Az alapötlet egyszerű: a háttérzene lejátszása aktiválja az agyat, és jobb teljesítményt eredményez a kognitív feladatokban. Ez az elképzelés azonban számos problémával jár. Például még ha a zenét kifejezetten a kognitív erőforrások felszabadítására tervezték is, valószínűtlen, hogy minden ember ugyanolyan módon profitálna egy kognitív feladatból. Egy olyan zeneszám, amely az egyik személy számára kedvezően hat a kognitív feladatok teljesítésére, egy másik személy számára nem, vagy akár károsan is hathat. A kognitív feladatok teljesítményét fokozó háttérzene keresése tehát csak egy átverés? Nem feltétlenül, ha – első lépésként – képesek vagyunk azonosítani és jobban megérteni a kognitív feladatok teljesítményét általánosságban fokozó idegi alapokat. Második lépésként elkezdhetjük feltenni a kérdést, hogy melyek a zene azon jellemzői, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az egyén idegi aktivációja egy adott módon megváltozzon. Mivel az egyének közötti különbségek fontos szerepet játszanak ebben a törekvésben, az Eysenck-féle személyiségelmélet mellett és ellen szóló bizonyítékokat tekintjük át, mielőtt új perspektívát nyújtanánk.

Noha a háttérzene kognitív feladatteljesítményre gyakorolt hatását pszichológusok és pedagógusok már több mint hetven éve vizsgálják (Fendrick, 1937), eddig nem alakult ki egyértelmű eredményséma. Egyrészt a háttérzene a csendhez képest előnyösnek bizonyult az olvasásértés (Kiger, 1989), az idegen szavak tanulása (de Groot, 2006; Kang és Williamson, 2014), a térbeli és nyelvi feldolgozás (Angel et al., 2010), az IQ-tesztek (Cockerton et al., 1997), a térbeli és numerikus gondolkodás (Miller és Schyb, 1989), a vizuális keresési feladatok (Crust et al., 2004) és a diákok pszichológia órán nyújtott teljesítménye szempontjából (Schreiber, 1988). Másrészt a háttérzene a csenddel összehasonlítva rontja a kognitív teljesítményt, és káros hatást mutat az olvasásmegértésre (Fendrick, 1937; Henderson et al., 1945; Etaugh és Ptasnik, 1982; Furnham és Bradley, 1997; Avila et al., 2012; Thompson et al, 2012), verbális memória (Iwanaga és Ito, 2002; Woo és Kanachi, 2005; Cassidy és MacDonald, 2007), vizuális memória (Furnham és Bradley, 1997), számjegyek sorozatos felidézése (Nittono, 1997; Alley és Greene, 2008), Stroop feladatok (Parente, 1976; Cassidy és MacDonald, 2007), íráskészség (Ransdell és Gilroy, 2001), valamint logikus gondolkodás és asszociatív tanulás (Crawford és Strapp, 1994). Más vizsgálatok azonban azt mutatták, hogy a háttérzene egyáltalán nincs jelentős hatással a kognitív feladatok teljesítményére (Henderson és mtsai., 1945; Freeburne és Fleischer, 1952; Furnham és Allass, 1999; Pool és mtsai., 2003; Alley és Greene, 2008; Schlittmeier és Hellbrück, 2009; Thompson és mtsai., 2012). A háttérzene felnőttek kognitív, affektív és viselkedési reakcióira gyakorolt hatásainak közelmúltbeli metaanalízise alátámasztani látszik az általános nulla hatás irányába mutató tendenciát (Kämpfe et al., 2011).

Az egyénközi különbségekre összpontosító, elméletvezérelt kutatások nélkül ezek az ellentmondásos eredmények nem meglepőek. E probléma megoldására számos tudós Eysenck személyiségelméletét (Eysenck, 1967) használta elméleti keretként tanulmányaihoz. Bár számos egyénközi különbség van, amely befolyásolja a háttérzene hatását a kognitív feladatok teljesítményére – a személyiségjegyektől kezdve a zenei ízlésen át az életkorig -, az egyik egyénközi különbség, amelyet széles körben vizsgáltak, az extraverzió.

Eysenck személyiségelméletének egy sajátos aspektusa szerint az extraverzió leírható és magyarázható a mögöttes agykérgi arousal által. Az extravertáltak a beszámolók szerint az introvertáltakhoz képest alacsonyabb szintű agykérgi arousalral rendelkeznek. Eysenck elmélete ezért azt jósolja, hogy az introvertáltaknak kevés vagy semmilyen külső stimulációra nincs szükségük a kognitív teljesítmény optimális szintjének eléréséhez, míg az extravertáltaknak viszonylag több külső stimulációra van szükségük. Az optimális küszöböt meghaladó külső ingerlésnek a Yerkes-Dodson-törvényt követve a kognitív teljesítmény csökkenéséhez kell vezetnie (Yerkes és Dodson, 1908). Így a mérsékelt vagy magas szintű külső stimuláció bemutatásának az introvertáltak, de nem az extravertáltak kognitív teljesítményének csökkenéséhez kell vezetnie.

A külső stimuláció forrásaként háttérzenét használva – amely számos vizsgálatban (Thompson et al., 2001; Jones et al., 2006; Schellenberg et al., 2007)- a kutatók empirikusan tesztelték Eysenck elméletét az intro- és extravertáltak különböző kognitív feladatokban nyújtott teljesítményének vizsgálatával.

Introvertáltak és extravertáltak teljesítménye kognitív feladatokban háttérzene és csend mellett

Eysenck személyiségelméletét jelentős mennyiségű bizonyíték támasztja alá, amint azt a következő vizsgálatok is mutatják. Furnham és Allass (1999) az extraverzió és a háttérállapot (csend, egyszerű zene vagy komplex zene) közötti egyértelmű kereszthatásról számolt be, és kimutatta, hogy az introvertáltak teljesítménye két memóriatesztben – vizuális tárgyak azonnali és késleltetett felidézése – csendben volt a legjobb és komplex zene mellett a leggyengébb, míg az extravertáltak komplex zene mellett teljesítettek a legjobban és csendben a leggyengébben. Az Eysenck személyiségelméletét alátámasztó legtöbb bizonyíték azonban inkább a zene káros hatását mutatja az introvertáltak teljesítményére, mint a zene jótékony hatását az extravertáltak teljesítményére a csendhez képest. Furnham és Bradley (1997) például introvertáltakat és extravertáltakat tesztelve csendben vagy popzenével a háttérben azt találták, hogy azok az introvertáltak, akik csendben végeztek memóriatesztet, jobban teljesítettek, mint a popzenével bemutatott introvertáltak. Ugyanezek a szerzők azt is kimutatták, hogy az introvertáltak, akik egy olvasásértési feladatot végeztek, rosszabbul teljesítettek zene jelenlétében, mint csendben, míg az extravertáltak nem mutattak különbséget. Más vizsgálatok hasonló eredményeket szolgáltattak olvasásértési feladatokra vonatkozóan: Daoussis és McKelvie (1986) arról számolt be, hogy az introvertáltak rosszabb teljesítményt mutattak rock’n’roll zenével a háttérben a csendhez képest, míg az extravertáltak nem különböztek e két feltétel között. Furnham és Strbac (2002) kimutatta, hogy az introvertáltak a háttérben lévő zenével vagy irodai zajjal rosszabbul teljesítettek a csendhez képest, míg az extravertáltaknál nem találtak különbséget e három feltétel között. Más kognitív feladatok hasonló eredményeket hoztak. Az introvertáltak teljesítménye lineárisan csökkent a csendről az egyszerű, majd a komplex zenére térbeli gondolkodási feladatban (Furnham és Allass, 1999), Cassidy és MacDonald (2007) pedig kimutatta, hogy a csendhez képest a negatív affektusú, erősen izgató zene – valamint a háttérzaj jelenléte – az introvertáltak rosszabb teljesítményéhez vezetett az extravertáltakhoz képest a Stroop-feladatban. Egy másik vizsgálat (Dobbs et al., 2011) kimutatta, hogy az extraverzió szignifikáns előrejelzője volt a teljesítménynek egy absztrakt gondolkodási feladatban és az általános kognitív képességek tesztjében, amikor a háttérben zene vagy zaj volt jelen. Minél introvertáltabb volt egy résztvevő, annál rosszabb volt a teljesítménye ezekben a körülmények között – különösen zaj esetén -, míg a csendben történő feladatvégzés nem, vagy csak nagyon gyenge differenciális hatásokat mutatott. További közvetett bizonyítékot szolgáltatott Crawford és Strapp (1994), akik olyan diákok mintáját vizsgálták, akik arról számoltak be, hogy általában vagy háttérzene mellett, vagy anélkül tanulnak. A háttérzene nélkül tanulók teljesítménye lineárisan csökkent egy asszociatív memóriafeladatban a csendtől a hangszeres, majd a vokális zenére, míg a háttérzenével tanulóké nem mutatott egyértelmű mintázatot. Eysenck személyiségelméletének megfelelően az utóbbi csoport szignifikánsan magasabb pontszámot ért el egy extraverziós skálán, mint azok, akik háttérzene nélkül tanultak.

Noha ezek a vizsgálatok jelentős bizonyítékot képeznek Eysenck személyiségelmélete mellett, számos olyan vizsgálat is van, amely nem támasztotta alá elméletét. Intro- és extravertáltakat vizsgálva sem Furnham és munkatársai (1999), sem Avila és munkatársai (2012) nem találtak szignifikáns interakciót az extraverzió és a háttérállapot – vokális zene, hangszeres zene vagy csend – között a következő tesztek egyikében sem: olvasásértési feladatok, logikai gondolkodás, kódolási feladat, numerikus teszt vagy diagramos teszt (lásd még Furnham és Allass, 1999; Kou és munkatársai, 2017). Chamorro-Premuzic és munkatársai (2009) sem találtak ilyen interakciós hatást logikai gondolkodási vagy verbális feladatokban. Az extraverzió és a háttérállapot közötti kölcsönhatás hiányát dokumentálták továbbá számtani feladatokban és prózai visszaemlékezésben (Furnham és Strbac, 2002), és a feltételezett kölcsönhatás különböző emlékezeti feladatokban is hiányzott: verbális elemek azonnali, késleltetett és szabad felidézése (Cassidy és MacDonald, 2007), valamint vizuális tárgyak azonnali felidézése (Furnham és Bradley, 1997).

Noha az egyének közötti különbségek figyelembevétele létfontosságú a háttérzene kognitív feladatok teljesítményére gyakorolt hatásának vizsgálatakor, az egymásnak ellentmondó eredmények arra látszanak utalni, hogy az extraverzió, amelyet csak a standard kérdőívekkel mérnek, nem vezet meggyőző eredményekhez (lásd az 1. táblázatban szereplő áttekintést). Annak érdekében, hogy megkezdjék e vegyes eredmények szétválasztását, a kutatók az egyének közötti különbségek felmérésének objektívebb módját fontolgatták, azaz annak vizsgálatát, amit Eysenck az extraverzióban mutatkozó különbségek mögöttes okának tekintett: a kérgi arousal (áttekintésért lásd Matthews és Gilliland, 1999).

Extraverzió és a kérgi arousal az EEG alfa- és béta-sávjában

Eysenck maga (Hagemann et al., 1999) javasolta, hogy az extraverzió különbségei a kérgi arousal bazális szintjében tükröződnek, feltételezve, hogy az extravertáltak alacsonyabb bazális szinttel rendelkeznek az introvertáltakhoz képest. Hagyományosan az agykérgi arousal az elektroenkefalogram alfa teljesítményeként mérhető. A kutatók régóta azon a véleményen vannak, hogy az alacsony alfa teljesítmény (8-13 Hz) magas mentális aktivitással jár együtt (Ray és Cole, 1985; Schmidtke és Heller, 2004). Más szóval, a nagyobb alfa teljesítmény a tétlen idegi állapotot jelzi. Bár Ray és Cole (1985) azzal érvelt, hogy ez az arousal modell leegyszerűsíti a tényleges mechanizmusokat, mivel bizonyítékot szolgáltat arra, hogy az alfa teljesítmény a figyelmi folyamatokhoz kapcsolódik, míg a béta teljesítmény (14-35 Hz) – amely normálisan az éberséghez és az éberséghez kapcsolódik – érzelmi vagy kognitív folyamatokat tükröz, az alfa teljesítményt még mindig gyakran használják az agykérgi arousal mérésére, valószínűleg azért, mert maga Eysenck (1994, p. 167, idézi Matthews és Gilliland, 1999) az EEG-t, és különösen az alfa teljesítményt, a “kortikális arousal standard mérőeszközének” tekintette.”

Eysenck állításait empirikusan is alátámasztják. Hagemann és munkatársai (Hagemann et al., 2009) például egy olyan vizsgálatban, amelyben több héten keresztül háromszor mérték ugyanazon résztvevők bazális agykérgi arousalját, hogy a külső tényezők, például a napszak vagy az érzelmi események által bevezetett variancia minimálisra csökkenjen, kimutatták, hogy az extravertáltak több alfa-erőt (azaz kevesebb agykérgi arousal) mutatnak, mint az introvertáltak. Hasonlóképpen, Gale és munkatársai (1969) az extravertáltaknál az introvertáltakhoz képest több aktivitást jelentettek az alsó alfa-tartományban (7,5-10,5 Hz) az agykérgi arousal alapszintű mérése során csukott szemmel, valamint több alfa teljesítményt jelentettek egy durva szűrő (8-13 Hz) használatával a mérsékelt szintű külső vizuális ingerlés során. A résztvevőknek pozitív és negatív arckifejezések empátiáját kérve az EEG-adatok rögzítése közben, Gale és munkatársai (2001) ismét több alfa teljesítményt mutattak ki az alacsonyabb (8-10 Hz), de nem a magasabb alfa (10-12 Hz) sávban az extravertáltaknál az introvertáltakhoz képest. További támogatást nyújt Eysenck személyiségelméletéhez Smith és munkatársai (1995), akik arról számoltak be, hogy az introvertáltak kevesebb aktivitást mutatnak az alfa-sávban (azaz nagyobb kérgi arousal), mint az extravertáltak pozitív, negatív vagy semleges nem verbális auditív ingerek bemutatása során.

Az Eysenck-elmélet mellett csak gyenge bizonyítékot szolgáltatott viszont Beauducel és munkatársai (2006), akik 40 perces monoton éberségi feladat során nem találtak szignifikáns hatást extravertáltaknál. Továbbá, az agykérgi arousal alapszintű méréseit használva sem Hagemann és munkatársai (1999), sem Schmidtke és Heller (2004) nem tudtak kapcsolatot találni az alfa-erő és az extraverzió között. Továbbá Matthews és Amelang (1993) nem talált kapcsolatot az alfateljesítmény és az extraverzió között, sem külön-külön a három kísérleti körülmény – csend csukott szemmel, vizuális fixáció és mentális aritmetika csukott szemmel – egyikében sem, sem ezek átlagában.

Ezek az eredmények együttesen arra utalnak, hogy az alfateljesítmény talán nem a legmegfelelőbb frekvenciatartomány a kérgi arousal mutatójaként, különösen az arousal alapszintje alatt. A kérgi arousal talán jobb alternatív, de kevésbé ismert mérőszáma a Ray és Cole (1985) által javasolt béta teljesítmény. Számos tanulmány használta a béta teljesítményt a kérgi arousal vagy éberség mutatójaként (Gale et al., 1969; Matthews és Amelang, 1993; Cardenas et al., 1997; Rangaswamy et al., 2002; Gram et al., 2005). Az agykérgi arousal és az extraverzió tekintetében három tanulmány releváns itt. Gale és munkatársai (1969) az extravertáltaknál több béta teljesítményről számoltak be, mint az introvertáltaknál a kortikális aktivitás alapszintű mérése során, csukott szemmel. Hasonlóképpen Matthews és Amelang (1993) pozitív korrelációt talált az extraverzió és a béta teljesítmény között egy mérsékelt külső stimulációval járó állapot során. Fontos, hogy ez a két eredmény ellentétes azzal, amit Eysenck személyiségelmélete alapján várnánk. Mivel a magas béta-érték feltételezhetően a magas agykérgi arousalhoz kapcsolódik, azt várnánk, hogy az extravertáltak kevesebb béta-értéket mutatnak, mint az introvertáltak. Matthews és Amelang azt sugallja, hogy ez a feltételezés – a magas béta magas agykérgi arousalhoz társul – téves lehet, és azt feltételezi, hogy a magas agykérgi arousal akár alacsony béta-erővel is jelezhető. Van azonban legalább egy tanulmány, amely az előre jelzett összefüggést mutatja. Gram és munkatársai (2005) intro- és extravertáltakat vizsgáltak egy 2 perces alapállapot során, nyitott szemmel. Eysenck személyiségelméletével összhangban a szerzők kimutatták, hogy az extravertáltak több alfa-erővel és kevesebb béta-erővel rendelkeznek, mint az introvertáltak. A két csoport közötti különbség egyértelműen jelen volt a magasabb béta-sávszélességekben (26-39 Hz), de kevésbé volt egyértelmű az alacsony béta-sávszélességekben (13-25 Hz), ami arra utal, hogy finomabb béta-szűrőkre lehet szükség a béta-aktivitás és az extraverzió közötti feltételezett kapcsolat megtalálásához.

Összegezve, nyilvánvalóvá kellett volna válnia, hogy jelenleg nem létezik egyértelmű kapcsolat az extraverzió és a kortikális arousal között. Bár az alfa teljesítményt hagyományosan a kérgi arousal indikátoraként használják az introvertáltak és extravertáltak megkülönböztetésére, lehet, hogy nem ez a legmegfelelőbb neurális korrelátuma a kérgi arousalnak. Tekintettel a háttérzene kognitív feladatok teljesítményére gyakorolt hatásáról szóló ellentmondásos irodalomra, az extraverzió, az alfa-erő és a feladatteljesítmény közötti kapcsolat homályos. Ami ezt a helyzetet megvilágíthatja, az a béta teljesítmény mint a kortikális arousal indikátora, még akkor is, ha a béta teljesítmény szerepe a kognitív feladatok teljesítményében, nem is beszélve a háttérzenével való kapcsolatáról, még mindig kevéssé ismert.

Új perspektíva:

Bizonyítékok vannak arra, hogy a béta-teljesítmény megnő kognitív feladatok során, például egy tartós figyelem tesztben (Molteni et al., 2007) vagy olvasási és kivonási feladatok során (Fitzgibbon et al., 2004). Mi több, egy nemrégiben végzett vizsgálat bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy a nagyobb béta teljesítmény összefügg a fokozott kognitív teljesítménnyel. Küssner és munkatársai (2016) kimutatták, hogy a béta teljesítmény előre jelzi a helyesen felidézett szavak számát egy idegen szókincs tanulási feladatban. Az EEG-t a tanulási feladatot megelőzően csendben mérték, így utalva a tanulási feladatot megelőző agykérgi arousal szintjének fontosságára. A szerzők háttérzenét is használtak a kérgi arousal kiváltására extra- és introvertáltaknál, de nem találtak bizonyítékot az Eysenck-féle személyiségelmélet mellett.

A béta teljesítmény hatása a kognitív feladatok teljesítményére új kérdéseket vet fel. Először is, jobban meg kell értenünk a béta teljesítmény szerepét a kognitív feladatok teljesítményében. Eysencknek az alfa teljesítményre való összpontosítása miatt sok tudós inkább az alfa, mint a béta teljesítményt használta a kérgi arousal értékelésére, elhanyagolva az EEG jel magasabb frekvenciájú sávjait. Annak empirikus vizsgálatához, hogy a béta-teljesítmény előrejelzi-e a teljesítményt, a béta-teljesítményt prediktorként lehetne mérni egy regressziós modellben, amelynek eredményváltozója a kognitív feladatteljesítmény. Másodszor, ha kiderül, hogy a béta teljesítmény szignifikáns előrejelzője a teljesítménynek – talán még a különböző típusú kognitív feladatokban is -, akkor logikusan következik a következő kérdés: hogyan lehet növelni a béta teljesítményt az ilyen feladatok előtt? Ahelyett, hogy a kognitív feladat közben a háttérben zenét hallgatnánk, ami vagy növeli, vagy nem növeli a teljesítményt, érdemes lenne megvizsgálni, hogy egy rövid ideig tartó koncentrált zenehallgatás nem képes-e stimulálni az agyunkat, esetleg a megnövekedett béta teljesítményen keresztül, hogy a későbbi kognitív feladatban nyújtott teljesítményünk javuljon. Még arra is van bizonyíték, hogy a (fókuszált) zenehallgatás fokozhatja a béta teljesítményt (Nakamura et al., 1999), amit kísérleti elrendezésekben EEG biofeedback módszerekkel lehetne nyomon követni (Egner és Gruzelier, 2004). További kutatásokra van azonban szükség annak megállapítására, hogy milyen körülmények között befolyásolja a zenehallgatás a béta teljesítményt, beleértve a zene típusát, a hallgató aktuális hangulatát és esetleg szociális tényezőket is. Hasonlóan, a stabil és átmeneti egyénközi különbségek, a kontextuális jellemzők és a feladat típusa továbbra is fontos tényezők lesznek a kognitív feladatokban nyújtott teljesítmény előrejelzésében. De talán a koncentrált zenehallgatásnak megvan az ereje ahhoz, hogy olyan módon “a zónába” juttasson minket, amire a háttérzene képtelen.”

A szerző hozzájárulása

A szerző megerősíti, hogy ő az egyedüli szerzője ennek a munkának, és jóváhagyta azt a közzétételre.

Kérdések összeférhetetlenségi nyilatkozata

A szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezte, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.