Frontiers in Psychology

The Effects of Background Music on Cognitive Task Performance

Er is een golf van commerciële toepassingen die beloven de concentratie en focus van hun gebruikers te verbeteren door speciaal ontworpen muziek op de achtergrond te spelen. Het basisidee is eenvoudig: het afspelen van achtergrondmuziek activeert de hersenen en leidt tot betere prestaties bij cognitieve taken. Dit idee gaat echter gepaard met een aantal problemen. Zelfs als muziek specifiek is ontworpen om cognitieve hulpbronnen vrij te maken, is het bijvoorbeeld onwaarschijnlijk dat elke persoon op dezelfde manier baat heeft bij een cognitieve taak. Een muziekstuk dat voor de ene persoon gunstige effecten heeft op cognitieve taakprestaties, kan voor de andere persoon geen of zelfs nadelige effecten hebben. Is het zoeken naar achtergrondmuziek die de cognitieve taakprestaties verbetert dan een afleidingsmanoeuvre? Niet noodzakelijkerwijs, als we -als eerste stap- in staat zijn de neurale onderliggende factoren te identificeren en beter te begrijpen die cognitieve taakprestaties in het algemeen verbeteren. Als tweede stap kunnen we ons afvragen welke kenmerken van de muziek nodig zijn om de neurale activatie van een individu op een specifieke manier te veranderen. Aangezien inter-individuele verschillen een belangrijke rol spelen in dit streven, zal het bewijs ten gunste en ten ongunste van Eysenck’s persoonlijkheidstheorie de revue passeren alvorens een nieuw perspectief wordt geboden.

Hoewel de effecten van achtergrondmuziek op cognitieve taakprestaties al meer dan zeventig jaar door psychologen en pedagogen worden bestudeerd (Fendrick, 1937), is er tot dusver geen duidelijk patroon van resultaten naar voren gekomen. Enerzijds is achtergrondmuziek, in vergelijking met stilte, gunstig bevonden voor begrijpend lezen (Kiger, 1989), het leren van vreemde woordenschat (de Groot, 2006; Kang en Williamson, 2014), ruimtelijke en linguïstische verwerking (Angel et al., 2010), IQ-tests (Cockerton et al., 1997), ruimtelijk en numeriek redeneren (Miller en Schyb, 1989), visuele zoektaken (Crust et al., 2004), en de prestaties van studenten in een psychologieles (Schreiber, 1988). Anderzijds is gebleken dat achtergrondmuziek, in vergelijking met stilte, de cognitieve prestaties nadelig beïnvloedt, met nadelige gevolgen voor begrijpend lezen (Fendrick, 1937; Henderson et al., 1945; Etaugh and Ptasnik, 1982; Furnham and Bradley, 1997; Avila et al., 2012; Thompson et al, 2012), verbaal geheugen (Iwanaga en Ito, 2002; Woo en Kanachi, 2005; Cassidy en MacDonald, 2007), visueel geheugen (Furnham en Bradley, 1997), serieel herinneren van cijfers (Nittono, 1997; Alley en Greene, 2008), Stroop taken (Parente, 1976; Cassidy en MacDonald, 2007), schrijfvaardigheid (Ransdell en Gilroy, 2001), en logisch redeneren en associatief leren (Crawford en Strapp, 1994). Uit ander onderzoek bleek echter dat achtergrondmuziek geen enkele significante invloed had op cognitieve taakprestaties (Henderson et al., 1945; Freeburne and Fleischer, 1952; Furnham and Allass, 1999; Pool et al., 2003; Alley and Greene, 2008; Schlittmeier and Hellbrück, 2009; Thompson et al., 2012). Een recente meta-analyse naar de effecten van achtergrondmuziek op de cognitieve, affectieve en gedragsmatige reacties van volwassenen lijkt de trend naar een algemeen nihil effect te ondersteunen (Kämpfe et al., 2011).

Zonder theorie-gestuurd onderzoek gericht op interindividuele verschillen, zijn deze tegenstrijdige bevindingen niet verrassend. Om dit probleem aan te pakken, hebben veel wetenschappers de persoonlijkheidstheorie van Eysenck (Eysenck, 1967) gebruikt als theoretisch kader voor hun studies. Hoewel er verschillende inter-individuele verschillen zijn die de effecten van achtergrondmuziek op cognitieve taakprestaties beïnvloeden – variërend van persoonlijkheidskenmerken tot muzikale smaak en leeftijd – is één inter-individueel verschil dat uitvoerig is bestudeerd extraversie.

Volgens een bepaald aspect van Eysencks persoonlijkheidstheorie kan extraversie worden beschreven en verklaard door de onderliggende corticale arousal. Extraverte mensen zouden een lager niveau van corticale arousal hebben in vergelijking met introverte mensen. Eysenck’s theorie voorspelt daarom dat introverte mensen weinig of geen externe stimulatie nodig hebben om een optimaal niveau van cognitieve prestaties te bereiken, terwijl extraverte mensen naar verhouding meer externe stimulatie nodig hebben. Externe stimulatie die de optimale drempel overschrijdt zou moeten leiden tot een afname van cognitieve prestaties, volgens de wet van Yerkes-Dodson (Yerkes en Dodson, 1908). Een matig tot hoog niveau van externe stimulatie zou dus moeten leiden tot een afname van de cognitieve prestaties van introverte mensen, maar niet van extraverte mensen.

Gebruik makend van achtergrondmuziek als bron van externe stimulatie – waarvan in verschillende studies is aangetoond dat het de arousal bij deelnemers verhoogt (Thompson et al., 2001; Jones et al., 2006; Schellenberg et al, 2007)-onderzoekers hebben Eysencks theorie empirisch getest door de prestaties van intro- en extraverte personen in verschillende cognitieve taken te onderzoeken.

Prestaties van introverte en extraverte personen in cognitieve taken met achtergrondmuziek en stilte

Er is een aanzienlijke hoeveelheid bewijs ten gunste van Eysencks persoonlijkheidstheorie, zoals de volgende studies aantonen. Furnham en Allass (1999) rapporteerden een duidelijke cross-over interactie tussen extraversie en achtergrondconditie (ofwel stilte, eenvoudige muziek of complexe muziek), en toonden aan dat de prestaties van introverte mensen in twee geheugentests – onmiddellijke en uitgestelde herinnering van visuele objecten – het beste waren tijdens stilte en het slechtst bij complexe muziek, terwijl extraverte mensen het beste presteerden bij complexe muziek en het slechtst bij stilte. De meeste bewijzen die Eysencks persoonlijkheidstheorie ondersteunen, laten echter eerder het nadelige effect van muziek op de prestaties van introverte mensen zien dan het gunstige effect van muziek op de prestaties van extraverte mensen in vergelijking met stilte. Zo vonden Furnham en Bradley (1997), die introverte en extraverte personen testten in stilte of met popmuziek op de achtergrond, dat introverte personen die een geheugentest deden in stilte beter presteerden dan introverte personen die popmuziek te horen kregen. Dezelfde auteurs toonden ook aan dat introverte personen die een taak van begrijpend lezen uitvoerden, slechter presteerden in aanwezigheid van muziek vergeleken met stilte, terwijl extraverte personen geen verschil vertoonden. Andere studies hebben soortgelijke bevindingen opgeleverd voor begrijpend leestaken: Daoussis en McKelvie (1986) rapporteerden dat introverte personen slechter presteerden met rock’n’roll muziek op de achtergrond in vergelijking met stilte, terwijl extraverte personen in deze twee omstandigheden niet van elkaar verschilden. Furnham en Strbac (2002) toonden aan dat introverte personen slechter presteerden met muziek of kantoorlawaai op de achtergrond in vergelijking met stilte, terwijl er bij extraverte personen geen verschil tussen deze drie condities werd gevonden. Andere cognitieve taken hebben vergelijkbare resultaten opgeleverd. Introverte mensen vertoonden een lineaire afname in prestatie van stilte naar eenvoudige, en vervolgens complexe, muziek in een ruimtelijk redeneertaak (Furnham en Allass, 1999), en Cassidy en MacDonald (2007) toonden aan dat, vergeleken met stilte, de aanwezigheid van zeer opwekkende muziek met negatief affect – evenals de aanwezigheid van achtergrondgeluid – leidde tot slechtere prestaties van introverte mensen in vergelijking met extraverte mensen in een Stroop taak. Een andere studie (Dobbs et al., 2011) toonde aan dat extraversie een significante voorspeller was van prestaties in een abstracte redeneertaak en in een test van algemeen cognitief vermogen wanneer er muziek of lawaai op de achtergrond aanwezig was. Hoe introverter een deelnemer was, hoe slechter zijn prestaties onder deze condities waren – vooral tijdens lawaai – terwijl taakvervulling in stilte geen, of slechts zeer zwakke, differentiële effecten liet zien. Verder indirect bewijs werd geleverd door Crawford en Strapp (1994) die een steekproef van studenten testten die aangaven gewoonlijk met of zonder achtergrondmuziek te studeren. Degenen die zonder achtergrondmuziek studeerden vertoonden een lineaire afname in prestatie in een associatieve geheugentaak van stilte naar instrumentale, en daarna vocale, muziek, terwijl degenen die met achtergrondmuziek studeerden geen duidelijk patroon vertoonden. In overeenstemming met Eysencks persoonlijkheidstheorie scoorde de laatste groep significant hoger op een extraversieschaal dan degenen die studeerden zonder achtergrondmuziek.

Hoewel deze studies een substantieel bewijs vormen ten gunste van Eysencks persoonlijkheidstheorie, zijn er ook verschillende studies die zijn theorie niet hebben ondersteund. Bij het testen van intro- en extraverte personen vonden noch Furnham e.a. (1999) noch Avila e.a. (2012) een significante interactie tussen extraversie en achtergrondconditie – vocale muziek, instrumentale muziek of stilte – bij een van de volgende tests: begrijpend leestaken, logisch redeneren, een coderingstaak, een numerieke test of een diagrammatische test (zie ook Furnham en Allass, 1999; Kou e.a., 2017). Chamorro-Premuzic et al. (2009) vonden evenmin een dergelijk interactie-effect bij logisch redeneren of verbale taken. Afwezigheid van de interactie tussen extraversie en achtergrondconditie werd verder gedocumenteerd in rekentaken en proza recall (Furnham en Strbac, 2002), en de veronderstelde interactie was ook afwezig in verschillende geheugentaken: onmiddellijke, vertraagde en vrije recall van verbale items (Cassidy en MacDonald, 2007), evenals onmiddellijke recall van visuele objecten (Furnham en Bradley, 1997).

Hoewel het rekening houden met interindividuele verschillen van vitaal belang is bij het bestuderen van de effecten van achtergrondmuziek op cognitieve taakprestaties, lijken de tegenstrijdige bevindingen te suggereren dat extraversie, zoals gemeten met standaard vragenlijsten alleen, niet tot sluitende resultaten leidt (zie overzicht in Tabel 1). In een poging om een begin te maken met het ontwarren van deze gemengde bevindingen, hebben onderzoekers een objectievere manier overwogen om interindividuele verschillen te beoordelen, namelijk door te onderzoeken wat Eysenck beschouwde als de onderliggende oorzaak van verschillen in extraversie: corticale arousal (voor een overzicht zie Matthews en Gilliland, 1999).

Extraversie en Corticale Arousal in de EEG Alpha en Beta Banden

Eysenck zelf (Hagemann et al., 1999) suggereerde dat verschillen in extraversie weerspiegeld worden in het basale niveau van corticale arousal, met de hypothese dat extraverte personen een lager basaal niveau bezitten in vergelijking met introverte personen. Traditioneel wordt corticale arousal gemeten als alfa-vermogen in het elektro-encefalogram. Onderzoekers zijn al lang van mening dat lage alfakracht (8-13 Hz) geassocieerd is met hoge mentale activiteit (Ray en Cole, 1985; Schmidtke en Heller, 2004). Met andere woorden, meer alfa-vermogen is een indicator van een inactieve neurale toestand. Hoewel Ray en Cole (1985) hebben beargumenteerd dat dit arousal model de werkelijke mechanismen vereenvoudigt door bewijs te leveren dat alfa power gerelateerd is aan aandachtsprocessen, terwijl beta power (14-35 Hz)-normaal geassocieerd met waakzaamheid en alertheid- emotionele of cognitieve processen weerspiegelt, wordt alfa power nog steeds vaak gebruikt als een maat voor corticale arousal, mogelijk omdat Eysenck zelf (1994, p. 167, zoals geciteerd in Matthews en Gilliland, 1999) het EEG, en in het bijzonder alfa-vermogen, beschouwde als de “standaardmaat voor corticale arousal.”

Er is empirische ondersteuning voor Eysenck’s beweringen. Bijvoorbeeld, in een studie waarin de basale corticale arousal van dezelfde deelnemers drie keer werd gemeten in de loop van een aantal weken om ervoor te zorgen dat variantie geïntroduceerd door externe factoren zoals het tijdstip van de dag of emotionele gebeurtenissen wordt geminimaliseerd, onthulden Hagemann en collega’s (Hagemann et al., 2009) dat extraverte mensen meer alfa-vermogen (dat wil zeggen, minder corticale arousal) vertonen dan introverte mensen. Gale e.a. (1969) rapporteerden ook meer activiteit in het lagere alfabereik (7,5-10,5 Hz) bij extraverte personen in vergelijking met introverte personen tijdens een baseline meting van corticale arousal met gesloten ogen, en ook meer alfakracht bij gebruik van een groffilter (8-13 Hz) tijdens gematigde niveaus van externe visuele stimulatie. Gale et al. (2001) vroegen deelnemers om zich in te leven in positieve en negatieve gezichtsuitdrukkingen terwijl ze EEG-gegevens opnamen, en toonden opnieuw meer alfa-vermogen in de lagere (8-10 Hz) maar niet in de hogere alfa (10-12 Hz) band bij extraverte personen in vergelijking met introverte personen. Meer steun voor Eysencks persoonlijkheidstheorie komt van Smith e.a. (1995) die rapporteerden dat introverte personen minder activiteit in de alfa band vertonen (d.w.z. meer corticale arousal) dan extraverte personen tijdens de presentatie van positieve, negatieve of neutrale non-verbale auditieve stimuli.

Anderzijds werd slechts zwak bewijs ten gunste van Eysencks theorie geleverd door Beauducel e.a. (2006) die geen significant effect vonden bij extraverte personen tijdens een monotone waakzaamheidstaak van 40 minuten. Bovendien konden noch Hagemann e.a. (1999), noch Schmidtke en Heller (2004) een verband vinden tussen alfa-vermogen en extraversie, bij gebruik van baseline metingen van corticale arousal. Bovendien vonden Matthews en Amelang (1993) geen verband tussen alfa-vermogen en extraversie, noch in een van de drie experimentele condities afzonderlijk – stilte met gesloten ogen, visuele fixatie en mentaal rekenen met gesloten ogen – noch gemiddeld over die condities.

Alles bij elkaar suggereren deze bevindingen dat alfa-vermogen misschien niet het meest geschikte frequentiegebied is als indicator van corticale arousal, vooral niet bij baseline niveaus van arousal. Een mogelijk beter alternatief, maar minder goed begrepen maatstaf voor corticale arousal is bèta-vermogen, zoals voorgesteld door Ray en Cole (1985). Verschillende studies hebben bèta-vermogen gebruikt als een indicator van corticale arousal of alertheid (Gale et al., 1969; Matthews en Amelang, 1993; Cardenas et al., 1997; Rangaswamy et al., 2002; Gram et al., 2005). Met betrekking tot corticale arousal en extraversie zijn hier drie studies van belang. Gale e.a. (1969) rapporteerden meer bèta power bij extraverte mensen dan bij introverte mensen tijdens een baseline meting van corticale activiteit met gesloten ogen. Matthews en Amelang (1993) vonden eveneens een positieve correlatie tussen extraversie en bèta-vermogen tijdens een conditie van matige externe stimulatie. Belangrijk is dat deze twee bevindingen tegengesteld zijn aan wat men zou verwachten op grond van Eysenck’s persoonlijkheidstheorie. Aangezien een hoge bèta gerelateerd zou zijn aan een hoge corticale arousal, zou men verwachten dat extraverte personen minder bèta kracht zouden vertonen dan introverte personen. Matthews en Amelang suggereren dat deze veronderstelling – hoge bèta geassocieerd met hoge corticale arousal – onjuist zou kunnen zijn en speculeren dat hoge corticale arousal evengoed zou kunnen worden aangegeven door lage bèta kracht. Er is echter ten minste één studie die de voorspelde relatie aantoont. Gram e.a. (2005) testten intro- en extraverte personen tijdens een 2-min baseline conditie met de ogen open. In lijn met Eysencks persoonlijkheidstheorie toonden de auteurs aan dat extraverte personen meer alfa- en minder bèta-kracht vertonen dan introverte personen. Het onderscheid tussen de twee groepen was duidelijk aanwezig in hogere bèta bandbreedtes (26-39 Hz), maar minder duidelijk in lage bèta (13-25 Hz), wat suggereert dat fijnere bèta filters nodig zouden kunnen zijn om de veronderstelde relatie tussen bèta activiteit en extraversie te vinden.

Samenvattend zou het duidelijk moeten zijn geworden dat er momenteel geen duidelijk verband bestaat tussen extraversie en corticale arousal. Hoewel alfa-vermogen traditioneel wordt gebruikt als een indicator van corticale arousal om onderscheid te maken tussen intro- en extraverte mensen, is dit wellicht niet het meest geschikte neurale correlaat van corticale arousal. Gezien de tegenstrijdige literatuur over de effecten van achtergrondmuziek op cognitieve taakprestaties, is de relatie tussen extraversie, alfa-vermogen en taakprestaties onduidelijk. Wat deze situatie zou kunnen verhelderen is bèta-vermogen als indicator van corticale arousal, ook al is de rol van bèta-vermogen voor cognitieve taakprestatie, laat staan de relatie met achtergrondmuziek, nog steeds slecht begrepen.

A New Perspective: Music, Beta Power and Cognitive Task Performance

Er zijn aanwijzingen dat beta power toeneemt tijdens cognitieve taken, bijvoorbeeld in een volgehouden aandachtstest (Molteni et al., 2007) of tijdens lees- en aftrektaken (Fitzgibbon et al., 2004). Bovendien heeft een recente studie bewijs geleverd dat meer bèta power geassocieerd is met verbeterde cognitieve prestaties. Küssner et al. (2016) toonden aan dat bèta power het aantal correct teruggeroepen woorden voorspelt in een vreemde-woordenschat leertaak. Het EEG werd gemeten in stilte voorafgaand aan de leertaak, wat dus hint op het belang van het niveau van corticale arousal voorafgaand aan een leertaak. De auteurs gebruikten ook achtergrondmuziek om corticale arousal te induceren bij extra- en introverte mensen, maar vonden geen bewijs ten gunste van Eysenck’s persoonlijkheidstheorie.

Het effect van beta power op cognitieve taakprestaties roept nieuwe vragen op. Ten eerste hebben we een beter begrip nodig van de rol van beta power in cognitieve taakprestatie. Door Eysenck’s focus op alpha power, hebben veel wetenschappers alpha in plaats van beta power gebruikt om corticale arousal te beoordelen, waarbij ze hogere frequentie banden in het EEG signaal hebben verwaarloosd. Om empirisch te onderzoeken of bèta-vermogen prestaties voorspelt, zou men bèta-vermogen kunnen meten als voorspeller in een regressiemodel met cognitieve taakprestaties als uitkomstvariabele. Ten tweede, als bèta-vermogen een significante voorspeller van prestatie blijkt te zijn – misschien zelfs in verschillende soorten cognitieve taken – is een logische vervolgvraag: hoe kunnen we bèta-vermogen versterken voorafgaand aan deze taken? In plaats van op de achtergrond naar muziek te luisteren tijdens een cognitieve taak, wat al dan niet de prestaties verbetert, zou het de moeite waard kunnen zijn om te onderzoeken of een korte periode van geconcentreerd luisteren naar muziek onze hersenen kan stimuleren, mogelijk via een verhoogd bètavermogen, zodat onze prestaties in een daaropvolgende cognitieve taak worden verbeterd. Er zijn zelfs aanwijzingen dat (gericht) luisteren naar muziek het bètavermogen kan versterken (Nakamura e.a., 1999), wat in experimentele opstellingen met EEG biofeedback methoden gemonitord zou kunnen worden (Egner en Gruzelier, 2004). Er is echter meer onderzoek nodig om vast te stellen onder welke omstandigheden het luisteren naar muziek het bètavermogen beïnvloedt, met inbegrip van het soort muziek, de huidige stemming van de luisteraar en mogelijk ook sociale factoren. In dezelfde lijn zullen stabiele en voorbijgaande inter-individuele verschillen, contextuele kenmerken en het type opdracht belangrijke factoren blijven voor het voorspellen van de prestaties in cognitieve taken. Maar misschien heeft geconcentreerd muziek luisteren de kracht om ons “in the zone” te krijgen op een manier waartoe achtergrondmuziek niet in staat is.

Author Contributions

De auteur bevestigt de enige bijdrager te zijn van dit werk en het goed te keuren voor publicatie.

Conflict of Interest Statement

De auteur verklaart dat het onderzoek werd uitgevoerd in afwezigheid van enige commerciële of financiële relaties die zouden kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.