Neurowissenschaft Studie aus Leipzig: So synchronisieren sich Gehirne beim Duett

Das gemeinsame Musizieren ist eine Meisterleistung des Gehirns. Denn dabei müssen die Musikerinnen und Musiker – ob Laien oder Profis – nicht nur die eigene Stimme planen und ausführen, sondern auch auf die anderen hören und sich anpassen. Wie das funktioniert, hat eine internationale Forschungsgruppe an zwei Max-Planck-Instituten untersucht: an dem für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und am Institut für Empirische Ästhetik in Frankfurt am Main. Dafür wurde Pianistinnen und Pianisten ins Gehirn geschaut.

Eine Person mit Kopfhörern spielt auf einem Klavier Noten von einem Bildschirm.
Für die Studie haben die Forschende besonders leichte Musikstücke ausgewählt. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften/Leipzig

Er ist vier Meter lang, dutzende Tonnen schwer und erzeugt ein Magnetfeld, etwa 140.000-mal so stark wie das Magnetfeld der Erde: der Magnetresonanztomograph (MRT) im Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig. Ein Monstrum, das allein der Wissenschaft dient. In dessen Schlund ist gerade ein Pianist verschwunden. Der Mega-Scanner fährt hoch, fiept, ächzt und wummert. Ab diesem Zeitpunkt darf sich niemand mehr im selben Raum befinden.

Ein Mensch liegt in einer Röhre und spielt mit einer Hand auf einer kurzen Klaviatur.
Für das Experiment Bildrechte: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften/Leipzig

Durch eine Glasscheibe wird der Pianist weiter beobachtet. Eine Radiologieassistentin hält Kontakt zu ihm via Mikrofon – und zu einem zweiten Pianisten in einem weiteren Raum. Die beiden können sich nun gegenseitig hören und sollen die Noten von ihren Bildschirmen spielen.

Duette für die Forschung

Dann erklingen Melodien, zweistimmig und simpel, wie aus einem Lehrbuch für Musiktheorie. Das sind die Duette, die die beiden Probanden miteinander zum ersten Mal miteinander spielen. Auf den Bildschirmen flackern währenddessen Messdaten – und auch der Querschnitt eines Gehirns ist zu sehen: der Pianist im MRT.

Porträtbild von Natalie Kohler: Eine Frau mit braunen, langen Haaren mit leichtem Lächeln schaut in die Kamera.
Natalie Kohler hat sich das Verfahren für die Studie ausgedacht. Bildrechte: Natalie Kohler

Mit verschränkten Armen beobachtet Natalie Kohler das Geschehen. Sie ist Doktorandin am Max-Planck-Institut und hat diesen aufwendigen Versuch ersonnen. Sie hat sogar mit einem Leipziger Klavierbauer zusammengearbeitet, um ein Klavier zu entwickeln, das man in den MRT schieben kann. Kohler zeigt auf den Pianisten in der Röhre und erklärt: "Da ist ein kleiner Tisch über seinem Schoß und darauf liegt dieses kleine Klavier, das sich über zweieinhalb Oktaven erstreckt. Das ist eine Spezialanfertigung in Zusammenarbeit mit der Firma Blüthner." Darauf spielt der Pianist Melodien mit der rechten Hand, während sein Partner im Nebenraum die Bassstimme spielt, also die linke Hand.

Eine Dreiviertelstunde später: Der Pianist – er heißt Werner Kopfmüller – hat den MRT verlassen. Den Versuch fand er etwas anstrengend: "Im MRT liegend, mit den ganzen Neben- und Klopfgeräuschen, das ist nicht die Art und Weise, wie man gerne musiziert." Dennoch wirkt er zufrieden.

Ein Mann liegt auf einer Bahre und über ihm ist ein Spezial-Klavier aufgebaut.
Die Klaviere sind eine Spezialanfertigung eines Leipziger Klavierbauers. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften/Leipzig

Es ging nicht um den künstlerischen Aspekt, es ging darum, sich in den Dienst der Wissenschaft zu stellen.

Werner Kopfmüller, Pianist

Musizierende vollziehen die andere Stimme nach

Porträt von Daniela Sammler: Eine Frau mit Brille und blonder Kurzhaarfrisur.
Daniela Sammler ist Neurowissenschaftlerin und Leiterin des Forschungsteams in Leipzig und Frankfurt. Bildrechte: MPI-CBS

Dieser Test ist mittlerweile drei Jahre her. Insgesamt 40 Pianistinnen und Pianisten – allesamt klassisch ausgebildet – sind so untersucht worden. Ein internationales Forschungsteam hat dann die Daten gesichtet, analysiert und interpretiert. Nun ist es endlich soweit: Daniela Sammler, die Leiterin des Teams, kann Ergebnisse präsentieren: "Bei den Pianisten im MRT waren motorische Hirnregionen aktiv, die normalerweise für das Spielen der Bassstimme gebraucht werden – obwohl sie die Bassstimme gar nicht gespielt haben."

Zusätzlich seien auch Hörzentren aktiv gewesen, die nahelegten, dass die Pianisten sich auch den Klang dieser Bassstimme vorgestellt haben, so wie er klingen würde, wenn sie es selbst spielen würden. Die Pianisten haben also die Melodie ihrer Partner nachvollzogen. Mit einer Ausnahme: Wenn es zwischen beiden Stimmen rhythmische Abweichungen gab, hätten sich die Klavierspielenden im MRT mehr auf sich selbst konzentriert.

Einblick in das soziale Gehirn

Wie das Musizieren im Gehirn funktioniert, darüber wisse die Neurowissenschaft noch relativ wenig. Besonders das musikalische Zusammenspiel sei noch nicht gut erforscht, so Daniela Sammler. Deswegen sind Studien wie diese ihrer Meinung nach umso wichtiger.

Gehirne und Menschen sind dazu gemacht, miteinander zu interagieren. Um diese Mechanismen zu erforschen, braucht man tatsächlich Personen in Interaktion. Das haben wir hier geschafft: Pianisten in Interaktion zu testen.

Daniela Sammler, Neurowissenschaftlerin

Dabei sehe man teilweise andere Aktivitäten, als wenn eine Person alleine etwas hört oder tut, erklärt die Forscherin. Für sie steckt darin der besondere Gewinn dieser Studie: Sie liefert einen Einblick in das soziale Gehirn.

Zwei Menschen schauen auf einen Bildschirm, auf dem ein Querschnitt eines Hirns zu sehen ist.
Die Studie soll Aufschluss geben über die sozialen Fähigkeiten des Menschen. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften/Leipzig

Was bringt das für die Praxis?

Für Musikerinnen und Musiker sind solche Forschungen bislang nur theoretisch interessant. Konkrete Tipps fürs Spielen ließen sich nicht ableiten, sagt Daniela Sammler. Aber das müsse nicht so bleiben. "Was passiert, wenn man mehrmals hintereinander probt?", überlegt die Forscherin. "Dann wird man mit dem Spiel des Partners vertrauter. Man kann sich vielleicht besser aufeinander einstellen." Solche Prozesse über die Zeit zu beobachten, könne Aufschluss darüber geben, welche Personen besonders gut miteinander spielen oder was gutes Spiel ausmacht.

Dieses Thema im Programm: MDR KLASSIK | MDR KLASSIK am Morgen | 23. Juli 2022 | 08:10 Uhr

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