Frontiers in Psychology

The Effects of Background Music on Cognitive Task Performance

There has been a surge in commercial applications promising to improve their users’ concentration and focus by playing specifically designed music in the background. Podstawowa idea jest prosta: odtwarzanie muzyki w tle aktywuje mózg i prowadzi do lepszej wydajności w zadaniach poznawczych. Jednakże, pomysł ten wiąże się z kilkoma problemami. Na przykład, nawet jeśli muzyka jest specjalnie zaprojektowana, aby uwolnić zasoby poznawcze, nie jest prawdopodobne, że każda osoba korzysta z niej w ten sam sposób w zadaniach poznawczych. Utwór muzyczny, który ma korzystny wpływ na wykonanie zadania poznawczego dla jednej osoby, może nie mieć żadnego wpływu lub nawet mieć szkodliwy wpływ dla innej. Czy zatem poszukiwanie tła muzycznego, które zwiększa wydajność zadań poznawczych to pogoń za czerwonym śledziem? Niekoniecznie, jeśli – jako pierwszy krok – będziemy w stanie zidentyfikować i lepiej zrozumieć neuronalne podłoże, które ogólnie zwiększa wydajność zadań poznawczych. W drugim kroku możemy zacząć zastanawiać się, jakie są cechy muzyki potrzebne do zmiany aktywacji neuronalnej u danej osoby w określony sposób. Ponieważ różnice międzyosobnicze odgrywają ważną rolę w tym przedsięwzięciu, dowody na korzyść i niekorzyść teorii osobowości Eysencka zostaną przejrzane przed przedstawieniem nowej perspektywy.

Pomimo, że wpływ tła muzycznego na wydajność zadań poznawczych był badany przez psychologów i pedagogów przez ponad siedemdziesiąt lat (Fendrick, 1937), do tej pory nie wyłonił się jasny wzór wyników. Z jednej strony, muzyka w tle, w porównaniu z ciszą, okazała się korzystna dla czytania ze zrozumieniem (Kiger, 1989), nauki słownictwa obcego (de Groot, 2006; Kang i Williamson, 2014), przetwarzania przestrzennego i językowego (Angel et al., 2010), testów IQ (Cockerton et al., 1997), rozumowania przestrzennego i liczbowego (Miller i Schyb, 1989), zadań wyszukiwania wzrokowego (Crust et al., 2004) oraz osiągnięć studentów na zajęciach z psychologii (Schreiber, 1988). Z drugiej strony, stwierdzono, że muzyka w tle, w porównaniu z ciszą, upośledza zdolności poznawcze, wykazując szkodliwy wpływ na rozumienie tekstu czytanego (Fendrick, 1937; Henderson et al., 1945; Etaugh i Ptasnik, 1982; Furnham i Bradley, 1997; Avila et al., 2012; Thompson et al., 2012), pamięć werbalną (Iwanaga i Ito, 2002; Woo i Kanachi, 2005; Cassidy i MacDonald, 2007), pamięć wzrokową (Furnham i Bradley, 1997), seryjne zapamiętywanie cyfr (Nittono, 1997; Alley i Greene, 2008), zadania Stroopa (Parente, 1976; Cassidy i MacDonald, 2007), płynność pisania (Ransdell i Gilroy, 2001) oraz logiczne rozumowanie i uczenie się asocjacyjne (Crawford i Strapp, 1994). Inne badania wykazały, że muzyka w tle nie ma znaczącego wpływu na wydajność zadań poznawczych (Henderson i in., 1945; Freeburne i Fleischer, 1952; Furnham i Allass, 1999; Pool i in., 2003; Alley i Greene, 2008; Schlittmeier i Hellbrück, 2009; Thompson i in., 2012). Niedawna metaanaliza dotycząca wpływu tła muzycznego na poznawcze, afektywne i behawioralne reakcje dorosłych wydaje się wspierać tendencję w kierunku ogólnego efektu zerowego (Kämpfe i in., 2011).

Bez badań opartych na teorii, skoncentrowanych na różnicach międzyosobniczych, te sprzeczne ustalenia nie są zaskakujące. Aby rozwiązać ten problem, wielu badaczy wykorzystało teorię osobowości Eysencka (Eysenck, 1967) jako ramy teoretyczne dla swoich badań. Chociaż istnieje kilka różnic międzyosobniczych, które wpływają na wpływ tła muzycznego na wykonanie zadania poznawczego – od cech osobowości po gust muzyczny i wiek – jedną z różnic międzyosobniczych, która była szeroko badana, jest ekstrawersja.

Zgodnie ze szczególnym aspektem teorii osobowości Eysencka, ekstrawersja może być opisana i wyjaśniona przez leżące u jej podstaw pobudzenie korowe. Ekstrawertycy mają niższy poziom pobudzenia korowego w porównaniu do introwertyków. Teoria Eysencka przewiduje zatem, że introwertycy wymagają niewielkiej lub żadnej stymulacji zewnętrznej, aby osiągnąć optymalny poziom funkcjonowania poznawczego, podczas gdy ekstrawertycy wymagają stosunkowo większej stymulacji zewnętrznej. Stymulacja zewnętrzna przekraczająca optymalny próg powinna prowadzić do obniżenia wydajności poznawczej, zgodnie z prawem Yerkesa-Dodsona (Yerkes i Dodson, 1908). Tak więc, prezentowanie umiarkowanego lub wysokiego poziomu zewnętrznej stymulacji powinno prowadzić do spadku wydajności poznawczej introwertyków, ale nie ekstrawertyków.

Używając muzyki w tle jako źródła zewnętrznej stymulacji – która, jak wykazano, zwiększa pobudzenie u uczestników kilku badań (Thompson i in., 2001; Jones i in., 2006; Schellenberg i in, 2007) – badacze empirycznie przetestowali teorię Eysencka, badając wyniki intro- i ekstrawertyków w różnych zadaniach poznawczych.

Wyniki introwertyków i ekstrawertyków w zadaniach poznawczych z muzyką w tle i ciszą

Jak pokazują poniższe badania, istnieje znaczna ilość dowodów na korzyść teorii osobowości Eysencka. Opisując wyraźną interakcję krzyżową między ekstrawersją a warunkami tła (cisza, muzyka prosta lub złożona), Furnham i Allass (1999) wykazali, że wyniki introwertyków w dwóch testach pamięci – natychmiastowego i opóźnionego przywoływania obiektów wizualnych – były najlepsze podczas ciszy, a najgorsze przy muzyce złożonej, podczas gdy ekstrawertycy osiągali najlepsze wyniki przy muzyce złożonej, a najgorsze podczas ciszy. Jednak większość dowodów potwierdzających teorię osobowości Eysencka ujawnia raczej szkodliwy wpływ muzyki na wyniki introwertyków niż korzystny wpływ muzyki na wyniki ekstrawertyków w porównaniu z ciszą. Na przykład, testując introwertyków i ekstrawertyków w ciszy lub z muzyką pop w tle, Furnham i Bradley (1997) stwierdzili, że introwertycy, którzy wykonywali test pamięci w ciszy, wypadli lepiej niż introwertycy prezentowani przy muzyce pop. Ci sami autorzy wykazali również, że introwertycy wykonujący zadanie sprawdzające umiejętność czytania ze zrozumieniem osiągali gorsze wyniki w obecności muzyki w porównaniu z ciszą, podczas gdy ekstrawertycy nie wykazywali różnic. Inne badania dostarczyły podobnych wyników dla zadań na rozumienie tekstu czytanego: Daoussis i McKelvie (1986) podali, że introwertycy wykazywali gorsze wyniki przy muzyce rock’n’rollowej w tle w porównaniu z ciszą, podczas gdy ekstrawertycy nie różnili się w tych dwóch warunkach. Furnham i Strbac (2002) wykazali, że introwertycy osiągali gorsze wyniki przy muzyce lub hałasie biurowym w tle w porównaniu z ciszą, podczas gdy u ekstrawertyków nie stwierdzono różnicy między tymi trzema warunkami. Inne zadania poznawcze przyniosły porównywalne wyniki. Introwertycy wykazywali liniowy spadek wyników w zadaniu rozumowania przestrzennego, przechodząc od ciszy do prostej, a następnie złożonej muzyki (Furnham i Allass, 1999), a Cassidy i MacDonald (2007) wykazali, że w porównaniu z ciszą, obecność silnie pobudzającej muzyki o negatywnym afekcie – jak również obecność hałasu w tle – prowadziła do gorszych wyników introwertyków w porównaniu z ekstrawertykami w zadaniu Stroopa. W innym badaniu (Dobbs i in., 2011) wykazano, że ekstrawersja była istotnym predyktorem wyników w zadaniu rozumowania abstrakcyjnego oraz w teście ogólnych zdolności poznawczych, gdy w tle obecna była muzyka lub hałas. Im bardziej introwertyczny był uczestnik badania, tym gorsze były jego wyniki w tych warunkach – zwłaszcza w hałasie – podczas gdy wykonanie zadania w ciszy nie ujawniło żadnych lub bardzo słabe efekty różnicujące. Dalsze pośrednie dowody zostały dostarczone przez Crawforda i Strappa (1994), którzy przetestowali próbę studentów zgłaszających, że zazwyczaj uczą się albo z muzyką w tle, albo bez niej. Studenci uczący się bez podkładu muzycznego wykazywali liniowy spadek wyników w zadaniu pamięci asocjacyjnej, przechodząc od ciszy do muzyki instrumentalnej, a następnie wokalnej, podczas gdy studenci uczący się z podkładem muzycznym nie wykazywali wyraźnego wzorca. Zgodnie z teorią osobowości Eysencka, ta ostatnia grupa uzyskała znacząco wyższe wyniki w skali ekstrawersji niż osoby studiujące bez tła muzycznego.

Mimo, że badania te stanowią znaczący zbiór dowodów na korzyść teorii osobowości Eysencka, istnieje również kilka badań, które nie potwierdziły jego teorii. Testując intro- i ekstrawertyków, ani Furnham i in. (1999), ani Avila i in. (2012) nie znaleźli istotnej interakcji między ekstrawersją a warunkami tła – muzyką wokalną, instrumentalną lub ciszą – w żadnym z następujących testów: zadaniach na rozumienie tekstu czytanego, rozumowaniu logicznym, zadaniu kodowania, teście numerycznym lub teście diagramowym (zob. też Furnham i Allass, 1999; Kou i in., 2017). Takiego efektu interakcji nie znaleźli również Chamorro-Premuzic i wsp. (2009) w zadaniach rozumowania logicznego czy zadaniach werbalnych. Brak interakcji między ekstrawersją a stanem tła udokumentowano ponadto w zadaniach arytmetycznych i przypominaniu sobie prozy (Furnham i Strbac, 2002), a hipotezowana interakcja nie występowała także w różnych zadaniach pamięciowych: natychmiastowym, opóźnionym i swobodnym przypominaniu sobie pozycji werbalnych (Cassidy i MacDonald, 2007), a także natychmiastowym przypominaniu sobie obiektów wizualnych (Furnham i Bradley, 1997).

Pomimo, że uwzględnienie różnic międzyosobniczych jest istotne przy badaniu wpływu tła muzycznego na wydajność zadań poznawczych, sprzeczne wyniki wydają się sugerować, że ekstrawersja, mierzona wyłącznie za pomocą standardowych kwestionariuszy, nie prowadzi do rozstrzygających rezultatów (patrz przegląd w Tabeli 1). Próbując rozdzielić te mieszane wyniki, badacze rozważyli bardziej obiektywny sposób oceny różnic międzyosobniczych, tj. zbadanie tego, co Eysenck uważał za podstawową przyczynę różnic w ekstrawersji: pobudzenie korowe (przegląd zob. Matthews i Gilliland, 1999).

Extraversion and Cortical Arousal in the EEG Alpha and Beta Bands

Sam Eysenck (Hagemann i in., 1999) zasugerował, że różnice w ekstrawersji są odzwierciedlone w podstawowym poziomie pobudzenia korowego, stawiając hipotezę, że ekstrawertycy posiadają niższy poziom podstawowy w porównaniu z introwertykami. Tradycyjnie, pobudzenie korowe jest mierzone jako moc alfa w elektroencefalogramie. Badacze od dawna uważają, że niska moc alfa (8-13 Hz) jest związana z wysoką aktywnością umysłową (Ray i Cole, 1985; Schmidtke i Heller, 2004). Innymi słowy, większa moc alfa jest wskaźnikiem stanu bezczynności neuronów. Chociaż Ray i Cole (1985) argumentowali, że ten model pobudzenia upraszcza rzeczywiste mechanizmy, dostarczając dowodów na to, że moc alfa jest związana z procesami uwagi, podczas gdy moc beta (14-35 Hz)-normalnie związana z czuwaniem i czujnością- odzwierciedla procesy emocjonalne lub poznawcze, moc alfa jest nadal często używana jako miara pobudzenia korowego, prawdopodobnie dlatego, że sam Eysenck (1994, str. 167, cytowany w Matthews i Gilliland, 1999) uważał EEG, a zwłaszcza moc alfa, za „standardową miarę pobudzenia korowego.”

Istnieje empiryczne wsparcie dla twierdzeń Eysencka. Na przykład, w badaniu mierzącym podstawowe pobudzenie korowe tych samych uczestników trzykrotnie w ciągu kilku tygodni, aby zapewnić minimalizację wariancji wprowadzonej przez czynniki zewnętrzne, takie jak pora dnia lub wydarzenia emocjonalne, Hagemann i współpracownicy (Hagemann i in., 2009) ujawnili, że ekstrawertycy wykazują większą moc alfa (tj. mniejsze pobudzenie korowe) niż introwertycy. Podobnie Gale i wsp. (1969) odnotowali większą aktywność w niższym zakresie alfa (7,5-10,5 Hz) u ekstrawertyków w porównaniu z introwertykami podczas podstawowego pomiaru pobudzenia korowego z zamkniętymi oczami, a także większą moc alfa przy użyciu filtra brutto (8-13 Hz) podczas umiarkowanego poziomu zewnętrznej stymulacji wzrokowej. Prosząc uczestników o wczuwanie się w pozytywne i negatywne wyrazy twarzy podczas rejestrowania danych EEG, Gale et al. (2001) ponownie wykazali większą moc alfa w dolnym (8-10 Hz), ale nie w wyższym paśmie alfa (10-12 Hz) u ekstrawertyków w porównaniu z introwertykami. Więcej wsparcia dla teorii osobowości Eysencka pochodzi od Smitha i wsp. (1995), którzy stwierdzili, że introwertycy wykazują mniejszą aktywność w paśmie alfa (tj. większe pobudzenie korowe) niż ekstrawertycy podczas prezentacji pozytywnych, negatywnych lub neutralnych niewerbalnych bodźców słuchowych.

Z drugiej strony, tylko słabe dowody na korzyść teorii Eysencka zostały dostarczone przez Beauducel i wsp. (2006), którzy nie znaleźli znaczącego efektu u ekstrawertyków podczas 40-minutowego monotonnego zadania czujności. Ponadto, używając podstawowych miar pobudzenia korowego, ani Hagemann i wsp. (1999), ani Schmidtke i Heller (2004) nie byli w stanie znaleźć związku między mocą alfa a ekstrawersją. Co więcej, Matthews i Amelang (1993) nie znaleźli związku pomiędzy mocą alfa a ekstrawersją, ani w żadnym z trzech warunków eksperymentalnych oddzielnie – ciszy z zamkniętymi oczami, fiksacji wzrokowej i arytmetyki umysłowej z zamkniętymi oczami – ani uśrednionych dla nich.

Podsumowując, wyniki te sugerują, że moc alfa może nie być najbardziej odpowiednim zakresem częstotliwości jako wskaźnik pobudzenia korowego, szczególnie podczas bazowych poziomów pobudzenia. Być może lepszą alternatywną, ale mniej zrozumiałą miarą pobudzenia korowego jest moc beta, jak sugerują Ray i Cole (1985). W kilku badaniach wykorzystano moc beta jako wskaźnik pobudzenia korowego lub czujności (Gale i in., 1969; Matthews i Amelang, 1993; Cardenas i in., 1997; Rangaswamy i in., 2002; Gram i in., 2005). W odniesieniu do pobudzenia korowego i ekstrawersji istotne są tu trzy badania. Gale et al. (1969) odnotowali większą moc beta u ekstrawertyków niż introwertyków podczas podstawowego pomiaru aktywności korowej z zamkniętymi oczami. Podobnie Matthews i Amelang (1993) stwierdzili pozytywną korelację między ekstrawersją a mocą fal beta w warunkach umiarkowanej stymulacji zewnętrznej. Co ważne, te dwa wyniki są przeciwne do tego, czego można by się spodziewać na podstawie teorii osobowości Eysencka. Ponieważ wysoki poziom beta ma być związany z wysokim pobudzeniem korowym, należałoby się spodziewać, że ekstrawertycy będą wykazywać mniejszą moc beta niż introwertycy. Matthews i Amelang sugerują, że to założenie – wysokie beta związane z wysokim pobudzeniem korowym – może być błędne i spekulują, że na wysokie pobudzenie korowe może równie dobrze wskazywać niska moc beta. Istnieje jednak co najmniej jedno badanie, które wykazuje przewidywaną zależność. Gram et al. (2005) badali intro- i ekstrawertyków podczas 2-minutowego stanu wyjściowego z otwartymi oczami. Zgodnie z teorią osobowości Eysencka, autorzy wykazali, że ekstrawertycy wykazują więcej mocy alfa i mniej mocy beta niż introwertycy. Rozróżnienie między tymi dwiema grupami było wyraźnie obecne w wyższych szerokościach pasma beta (26-39 Hz), ale mniej wyraźne w niskich beta (13-25 Hz), co sugeruje, że drobniejsze filtry beta mogą być potrzebne do znalezienia hipotezowanego związku między aktywnością beta a ekstrawersją.

Podsumowując, powinno stać się oczywiste, że nie istnieje obecnie wyraźny związek między ekstrawersją a pobudzeniem korowym. Chociaż moc alfa była tradycyjnie wykorzystywana jako wskaźnik pobudzenia korowego w celu rozróżnienia intro- i ekstrawertyków, może to nie być najbardziej odpowiedni neuronalny korelat pobudzenia korowego. Biorąc pod uwagę sprzeczną literaturę dotyczącą wpływu tła muzycznego na wykonanie zadania poznawczego, związek pomiędzy ekstrawersją, mocą alfa i wykonaniem zadania jest niejasny. Tym, co może wyjaśnić tę sytuację, jest moc beta jako wskaźnik pobudzenia korowego, mimo że rola mocy beta dla wykonania zadania poznawczego, nie mówiąc już o jej związku z muzyką tła, jest wciąż słabo rozumiana.

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

Istnieją dowody na to, że moc beta wzrasta podczas wykonywania zadań poznawczych, np. w teście ciągłej uwagi (Molteni i in., 2007) lub podczas czytania i zadań odejmowania (Fitzgibbon i in., 2004). Co więcej, ostatnie badania dostarczyły dowodów na to, że większa moc beta wiąże się ze zwiększoną wydajnością poznawczą. Küssner i wsp. (2016) wykazali, że moc beta przewiduje liczbę poprawnie przywołanych słów w zadaniu nauki słownictwa obcego. EEG mierzono w ciszy przed zadaniem uczenia się, co wskazuje na znaczenie poziomu pobudzenia korowego przed zadaniem uczenia się. Autorzy użyli również muzyki w tle, aby wywołać pobudzenie korowe u ekstrawertyków i introwertyków, ale nie znaleźli dowodów na korzyść teorii osobowości Eysencka.

Wpływ mocy beta na wykonanie zadania poznawczego otwiera nowe pytania. Po pierwsze, potrzebujemy lepszego zrozumienia roli mocy beta w wykonywaniu zadań poznawczych. Ze względu na skupienie się Eysencka na mocy alfa, wielu badaczy używało raczej mocy alfa niż beta do oceny pobudzenia korowego, zaniedbując wyższe pasma częstotliwości w sygnale EEG. Aby zbadać empirycznie, czy moc beta przewiduje wydajność, można by zmierzyć moc beta jako predyktor w modelu regresji z wydajnością zadań poznawczych jako zmienną wynikową. Po drugie, jeśli moc beta okaże się znaczącym predyktorem wydajności – być może nawet w różnych typach zadań poznawczych – logicznym pytaniem jest: jak możemy zwiększyć moc beta przed wykonaniem tych zadań? Zamiast słuchać muzyki w tle podczas wykonywania zadania poznawczego, które może, ale nie musi zwiększyć wydajność, może warto zbadać, czy krótki okres skupionego słuchania muzyki może stymulować nasz mózg, być może poprzez zwiększoną moc beta, tak, że nasza wydajność w późniejszym zadaniu poznawczym jest lepsza. Istnieją nawet pewne dowody na to, że (skoncentrowane) słuchanie muzyki może zwiększać moc fal beta (Nakamura i in., 1999), co może być monitorowane w warunkach eksperymentalnych za pomocą metod EEG biofeedback (Egner i Gruzelier, 2004). Konieczne są jednak dalsze badania w celu ustalenia warunków, w jakich słuchanie muzyki wpływa na moc fal beta, w tym rodzaju muzyki, aktualnego nastroju słuchacza i być może także czynników społecznych. Podobnie, stabilne i przejściowe różnice międzyosobnicze, cechy kontekstualne i rodzaj zadania będą nadal ważnymi czynnikami w przewidywaniu wyników w zadaniach poznawczych. Ale być może skupione słuchanie muzyki ma moc, by wprowadzić nas „w strefę” w sposób, do którego muzyka tła jest niezdolna.

Wkład Autora

Autor potwierdza, że jest jedynym współautorem tej pracy i zatwierdził ją do publikacji.

Conflict of Interest Statement

Autor oświadcza, że badania zostały przeprowadzone przy braku jakichkolwiek komercyjnych lub finansowych relacji, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

.