Ihmiset lintukokeen koekaniineina

Yksi kiinnostavimmista viimeaikaisista oivalluksista musiikintutkimuksen saralla on mielestäni ollut se, kun kanadalaisissa yliopistoissa vaikuttavat tutkijat Marisa Hoeschele, Ronald G. Weisman ja Christopher B. Sturdy keksivät toistaa lähes kaksikymmentä vuotta vanhan lintukokeen käyttäen tällä kertaa koekaniineina ihmisiä alkuperäisessä tutkimuksessa käytettyjen kottaraisten sijaan.

Alkuperäisen kottaraiskokeen takana oli amerikkalaisen Johns Hopkins Universityn tutkija Jeffrey Cynx, joka vuonna 1993 julkaistulla kokeellaan osoitti, etteivät kottaraiset havaitse oktaaviekvivalenssia. Hänen tutkimuksensa perusteella kottaraiset eivät toisin sanoen hahmottaneet oktaavin etäisyydellä olevia ääniä pohjimmiltaan samoiksi säveliksi, mikä taas on perustavanlaatuinen ominaisuus sekä ihmisten musiikissa että ihmisten auditiivisessa hahmotuksessa. Esimerkiksi länsimaisen musiikin asteikon c-d-e-f-g-a-h jälkeen tulee c uudelleen, ja asteikko alkaa alusta. On huomattava, että oktaaviekvivalenssi ei ole vain länsimaisen musiikin perusta, mutta palataan nyt kuitenkin kottaraisiin.

Cynxin kottaraistutkimuksen lopputulosta voisi sanoa jopa yllättäväksi. Intuitiivisesti olisi nimittäin hyvinkin ajateltavissa, että laululinnut havaitsisivat oktaaviekvivalenssin, sillä niiden luonnollinen käyttäytyminen sisältää varsin monimutkaisia auditorisia prosesseja. Ja vaikka laululinnulla ei ole nisäkkään kuusikerroksista neokorteksia, on kottaraisten neuroanatominen tutkimus osoittanut, että niiden etuaivojen kuuloalueet ovat toiminnallisesti analogisia nisäkkäitten aivokuoren mikroverkkojen kanssa.

Kanadalaiskolmikko Hoeschele–Weisman–Sturdy siis toisti Cynxin vanhan oktaaviekvivalenssikokeen korvaten kottaraiset kolmellakymmenellä eritaustaisella opiskelijalla. Ihmiskokeen lopputulos oli, jos mahdollista, vielä kottaraiskokeenkin lopputulosta hämmentävämpi: kokeen perusteella yksikään opiskelijoista ei kyennyt havaitsemaan oktaaviekvivalenssia.

Koetuloksista pystyi vetämään vain yhden johtopäätöksen: jos Cynxin alkuperäinen koeasettelu ei kykene havaitsemaan ihmisillä sellaista ominaisuutta, joka heillä aivan varmasti on, koeasettelu tuskin toimii sen paremmin kottaraisilla. Toisin sanoen kottaraisparoilla ei ollut 1990-luvulla toteutetussa kokeessa mitään mahdollisuuksia kertoa mahdollisesta kyvystään havaita oktaaviekvivalenssia.

Kanadalaiskolmikko kääri hihansa ja kehitteli uuden koeasetelman. Toisin kuin Cynx parikymmentä vuotta aiemmin, kolmikko päätti tarkastaa oman lintukokeensa asetelman toimivuuden toteuttamalla sen ensin ihmiskokeena, sillä mikäli ihmiskokeen tulokset olisivat negatiivisia, ei maksaisi vaivaa edetä lintukokeisiin. Pelko oli kuitenkin turha: ihmiskoe sekä sen toisto eri ihmisryhmällä tuottivat positiivisen tuloksen. Hoeschele, Weisman ja Sturdy esittelivät metodinsa sekä ihmiskokeitten tulokset vuonna 2012 artikkelissa, jonka loppukappale oli täynnä toiveikkuutta: nyt me voimme vihdoin vastata luotettavasti Cynxin kiinnostavaan kysymykseen laululintujen kyvystä havaita oktaaviekvivalenssia.

Vastausta ei tarvinnut odottaa kauaa, sillä jo seuraavana vuonna eli 2013 tutkimusryhmä julkaisi uudella metodilla toteutetun lintukokeensa. Koekaniineina heillä oli kaksikymmentä amerikanhömötiaista, kymmenen naarasta ja kymmenen koirasta. Ensimmäisessä vaiheessa tiaisille opetettiin, että tietyt oktaavin alueella olevat sävelkorkeudet tuottavat palkkion ja toiset eivät. Kiinnostavaa on, että amerikanhömötiaisten oppimistulokset olivat paremmat kuin ihmisten, mutta myös ihmiset oppivat logiikan lopulta (ihmisillekään ei kokeessa annettu sanallisia ohjeita). Kun kokeen toisessa vaiheessa ääniä siirrettiin oktaavia ylemmäs ilman selityksiä (ihmiset eivät taaskaan saaneet etukäteen mitään tietoa siitä, mitä tässä ollaan testaamassa), tiaiset putosivat kärryiltä ihmisten porskuttaessa onnistuneesti reagoimalla oikeisiin ääniin ja keräämällä siten palkintoja. Toisin sanoen Hoeschelen, Weismanin ja Sturdyn lintukoe vahvisti Cynxin vuoden 1993 kottaraiskokeen johtopäätökset vaikka falsifioi sen metodit. Cynx oli päätynyt oikeaan lopputulokseen sattumalta: laululinnut eivät hahmota oktaaviekvivalenssia samalla tavalla kuin ihmiset, vaikka niiden neurologiset mekanismit sen mahdollistaisivatkin.

Jos oktaaviekvivalenssi ei ole suora seuraus neurologiasta, miksi ihmisille sitten on ylipäätään kehittynyt oktaaviekvivalenssi? Yksi hypoteesi on niin kutsuttu simultaneous pitch-matching hypothesis. Sen mukaan oktaaviekvivalenssi on kehittynyt sellaisille lajeille, joiden yksilöiden äänialat eroavat voimakkaasti toisistaan ja joilla on taipumus tuottaa samanlaisia melodioita yhtaikaisesti. Nämä kaksi ehtoa täyttyvät ihmisellä: esimerkiksi aikuisen miehen ääniala voi olla oktaavin verran lapsen tai monien naisten äänialaa alempana. Oktaaviekvivalenssi mahdollistaa sen, että isä voi kokea laulavansa esimerkiksi lapsensa kanssa unisonossa, vaikka faktisesti tuottaakin aivan eri ääniä. Tämän on nähty olevan tärkeää yhteenkuuluvaisuuden tunteen muodostumisen kanssa. Hypoteesia voi koetella testaamalla muita lajeja: hypoteesi falsifioituu, jos oktaaviekvivalenssia löytyy lajeilta, jotka eivät toteuta yllä mainittuja ehtoja.

Toinen hypoteesi on niin kutsuttu harmonic hypothesis, jonka mukaan oktaaviekvivalenssia esiintyy sellaisilla lajeilla, jotka käyttävät kommunikointiin paljon yläsäveliä sisältäviä ääniä. Ihmisen lisäksi tällainen laji on esimerkiksi valkoperämanikki (Lonchura striata domestica).

Kiinnostavaa nähdä, mihin suuntaan tutkimus hypoteeseja tulevaisuudessa vie. Onko oktaaviekvivalenssi vain ihmisen ominaisuus? Toistaiseksi kysymykseen ei ole vastausta, sillä muilla nisäkkäillä tehdyt tutkimukset ovat tuottaneet keskenään hyvinkin ristiriitaisia tuloksia: esimerkiksi rottakokeissa on oktaaviekvivalenssin olemassaolo sekä vahvistettu että kiistetty; kapusiiniapinakoe löysi viitteitä oktaaviekvivalenssista mutta reesusapinakoe ei. Erot johtunevat metodologisista eroista, esimerkiksi positiivisen tuloksen tuottaneen rottakokeen koeasetelmaa (vuodelta 1943) on kritisoitu ankarasti, eikä sen tuloksia enää pidetä luotettavina.

Yksi merkittävä askel alalla eteenpäin oli Hoeschele–Weisman–Sturdy-kolmikon ihmiskoekaniineilla tarkastettu lintukoe. Kuten Aniruddh Patel on viime vuonna julkaistussa artikkelissaan ”Evolutionary Music Cognition” huomauttanut, kanadalaiskolmikon kehittämä metodi sopii sellaisenaan myös monien nisäkkäiden kuten hiirien, rottien ja frettien tutkimukseen. Uutta tietoa on siis oktaaviekvivalenssin tutkimuksen saralla odotettavissa.

Kuvitus: Lauri Toivio