Expectation in Music

Abstract

When listening to music, we can perceive a signal from music, such as harmony, melody, pitch, tonality, rhythm, and beat. The musical signals arouse an expectation. Musical expectation implied in harmony and melody can be usually explained in a hierarchical model based on tonal structure. However, in this doctoral dissertation, I would like to propose a hierarchical model based on not tonal structure but temporal dimension. That is, because musical expectation continuously changes along with moments which musical signals are presented, the moments that a musical signal arouses an expectation are synchronized on beat of the musical stimuli. In this doctoral dissertation, magnetoencephalography (MEG) studies focusing on harmonic and melodic expectation and intracranial electroencephalogram (iEEG) study focusing on temporal expectation were analyzed based on the beats which an expectation was aroused. In the MEG studies, connectivity strength for the unexpected signals was higher than for the expected signals. These connectivities involved both superior temporal gyrus involving auditory area and inferior frontal gyrus associated with auditory signals and expectation processes. The iEEG study using beat signal shows that expectation on regularly presented beats elicit ERP in auditory area, and that the sinusoidal signals reflecting beat sense were observed in the brain regions excluding auditory area. Given the MEG and iEEG studies together, I propose that expectation in music, in the perspective of temporal dimension, would be based on hierarchical model for melody and harmony interrelated with beat, and that can be explained based on hierarchical model for processing melody, harmony, and beat.

음악을 들을 때 우리는 음악이 보내오는 어떤 신호에 이끌려 동요된다. 음악이 보내는 신호는 음악의 구조 안에 포함되어 있는 화성, 선율, 조성, 리듬 등의 요소들 중 그 어떤 것도 될 수 있다. 음악의 신호에 이끌리다 보면 제시될 다음 신호에 대한 어떤 기대감을 가지게 되는데, 이런 기대감은 음악이 가지고 있는 유희성을 부각해주는 장치가 되기도 한다. 음악의 기대감에 대한 연구는 음악을 구성하는 모든 요소들의 관점에서 진행되어 왔고, 이 요소들 중 화성과 선율은 조성 구조에 포함되므로 기대감은 이들 간의 위계 구조의 관점에서 설명될 수 있었다. 그러나 본 논문에서는 조성 구조의 관점이 아닌 음악의 시간 축의 관점에서 음악의 기대감을 해석해보고자 한다. 즉, 음악의 기대감은 음악 신호가 제시되는 어떤 시점들을 따라 이동하는 것이므로, 음악을 구성하는 요소들 중 박이 음악의 구조 안에서 기대감을 유발하는 또 다른 근원이 될 수 있다고 가정하였다. 본 논문에서는 전통적 패러다임을 적용한 화성과 선율의 기대감을 연구한 세 개의 뇌자도(MEG, magnetoencephalography) 연구들과 박에 대한 두개내뇌전도(iEEG, intracranial electroencephalogram) 연구를 종합 분석해 박이 어떻게 음악의 기대감의 근원적 구조가 될 수 있는지 해석하였다. 화성과 선율 연구들에서 기대감에 대한 뇌반응은 기대감이 발현될 수 있는 시점에 근거해 분석되었고, 이 시점은 박의 단위에 근거해 뇌 영역들 간의 특징적 뇌연결(brain connectivity)과 그 강도에 영향을 주었다. 기대했던 신호에 비해, 기대감에 어긋나는 신호들에 대해 뇌연결의 강도는 상대적으로 더 컸고, 이 뇌연결은 화성과 선율의 기대감에 반응한다고 알려진 하전두이랑(Inferior frontal gyrus)과 청각 신호를 처리하는 청각영역(Auditory area), 상측두이랑(Superior temporal gyurs)을 모두 포함하고 있었다. 피질뇌파를 이용한 박 연구는 외부 자극으로서의 박을 처리하는 것과 내재되어 있는 박에 대한 감각, 즉 외부 자극과 유관하게 혹은 무관하게도 박을 생성할 수 있는 능력이 뇌에 각기 다르게 반영될 수 있다는 것을 규명하는 것을 연구목적으로 고안되었다. 연속적으로 제시되는 박 신호를 사용할 때 그 신호가 누락되는 경우가 기대감에 어긋나는 시점이 되는데, 이는 화성과 선율의 조성 구조를 배재하는 기대감에 어긋날 때의 뇌반응을 추출할 수 있는 방법이 되었다. 외부 자극으로서의 박에 대한 기대감을 반영하는 뇌 반응은 청각영역을 중심으로 관측되었고, 내생적인 박에 대한 감각의 뇌반응은 청각영역을 제외한 다른 영역들에서 광범위하게 관측되었다. 음악을 구성하는 화성, 선율, 박의 세 요소의 관점에서 기대감은 청각영역을 포함하는 다른 영역들 간의 뇌연결을 변화시켰고, 화성과 선율의 조성 구조를 배제한 박 신호의 기대감은 청각영역을 중심으로 반응을 보였다. 이 연구들을 종합해 본 논문은 음악의 시간 축의 관점에서 해석될 수 있는 기대감은 박을 그 근원에 두고 화성과 선율이 위계 구조를 이루는 모델로서 설명될 수 있다고 제안하고자 한다.