Por que um clarinete toca em tons mais baixos do que uma flauta? O que significa sons desafinados ou desafinados? Como as emoções são transmitidas pela música? Os outros animais percebem o som como nós? Como um músico pode usar a matemática para ter novas ideias?

Música, Matemática e Mente, de David Sulzer , professor dos Departamentos de Psiquiatria, Neurologia e Farmacologia da Universidade de Columbia Irving Medical Center, oferece uma exploração viva da matemática, física e neurociência subjacentes à música. Ele torna acessível uma vasta gama de materiais e desmistifica o funcionamento da música.

O laboratório de Sulzer fez contribuições importantes para o estudo dos mecanismos cerebrais envolvidos no autismo, doença de Parkinson, dependência de drogas e aprendizagem e memória. Ele também é compositor e intérprete e já trabalhou com muitas figuras importantes do mundo clássico, jazz e pop. Alguns de seus projetos unem música e neurociência, incluindo o Brainwave Music Project , que usa EEGs da atividade cerebral para criar composições. 

Sulzer discute seu novo livro com o Columbia News , junto com como é ser neurocientista e músico, que música e livros ele tem gostado ultimamente e quem ele convidaria para um jantar.

Eu tinha perguntas impossíveis de responder. Alguns foram resultado da Thai Elephant Orchestra , um grupo musical de 14 elefantes que fundei com o conservacionista Richard Lair no norte da Tailândia. Como você projeta instrumentos ergonômicos e apreciados por outra espécie? Os elefantes ouvem como nós, eles gostam de tocar música juntos?

Então criei instrumentos musicais para pássaros canoros, e as perguntas surgiram com mais força, pois os pássaros são muito mais rápidos e suas personalidades menos compreensíveis. Preocupações semelhantes surgiram quando treinei crianças pequenas para produzir seus próprios discos no Brooklyn, East Harlem e Guatemala. E enfrentei essas preocupações novamente quando finalmente retomei o trabalho com músicos profissionais.

Devo mencionar meus mentores e amigos, os professores de Columbia Otto Luening e Vladimir Ussachevsky , que coinventaram o sintetizador e a música em fita. Eles foram motivados por questões simples que exigiam uma tecnologia desafiadora para serem abordadas. Há também Roscoe Mitchell, meu primeiro professor de composição. Todos nós compartilhamos preocupações semelhantes. Até certo ponto, eles ocorrem a todos os artistas. Os artistas são curiosos por natureza, e este livro é para eles.

Esse é o objetivo. Depois que você menciona matemática, os amantes da arte e os músicos ficam perplexos: Não que eles não estejam interessados, mas estão confiantes de que não conseguirão acompanhar a discussão. Falso! Este livro vai para o âmago da questão de como a música de matemática e biologia subjacentes, mas você não precisa de habilidades de matemática além de 5 th  multiplicação grau e divisão para entender o conteúdo.

Na minha aula relacionada ao livro na Columbia, os alunos variam de graduandos a estudantes de medicina e professores de outras áreas. Cada aluno cria um projeto com base nos temas do livro, que vão desde a construção de novos instrumentos musicais, à criação de novos sons, à escrita de algoritmos de aprendizagem profunda que diferenciam o fraseado de famosos virtuosos do piano.

Na escola secundária, me apaixonei pelas plantas - em parte, pelos livros de Euell Gibbons - e passei meu tempo nas florestas com guias de campo. Na faculdade, estudei melhoramento de plantas e pensei que seria um Norman Bourlag contemporâneo e desenvolveria uma agricultura melhor para o mundo. Depois de me mudar para a cidade de Nova York, ganhei a vida por um ano como músico de shows. Candidatei-me à pós-graduação em biologia em Columbia, mas havia apenas um laboratório de plantas - o de Alberto Mancinelli . Cada um de nós teve que fazer um curso de neurociência ministrado por Martin Chalfie e Darcy Kelley . Eu não sabia que o campo existia até então.

Esses campos estão começando a se cruzar. Um talentoso estudante de graduação em meu laboratório, Adrien Stanley , descobriu que um som associado a outra entrada sensorial provoca uma mudança específica e enorme em uma conexão sináptica específica nas profundezas do cérebro. Sua descoberta fornece uma entrada para descobrir como a linguagem e a música são aprendidas e associadas ao significado. Isso é importante para o aprendizado normal e doenças do processamento auditivo, particularmente o autismo. Estamos conduzindo essa pesquisa com cientistas da computação, geneticistas e com nossas próprias habilidades como neurofisiologistas. Acho que não saberia como começar a fazer essas perguntas se não tivesse ensinado meus alunos sobre a via auditiva.

Tem havido música maravilhosa feita durante este período. David First está produzindo gravações de pandemia excelentes, incluindo música drone em  The Consummation of Right and Wrong - que pode não parecer atraente até você ouvir - e ótimas canções pop relacionadas a Black Lives Matter with  New Party Systems . O músico iraniano-LA Sussan Deyhim está fazendo um novo trabalho surpreendente. Tem o novo disco Tyabala , de L'ecole Fula Flute, kids in Conakry, Guiné treinado pelo músico nova-iorquino Sylvain Leroux. Este tem sido um bom momento para ouvir coros gospel, que venho descobrindo e redescobrindo - Trey McLaughlin e os sons de Zamar, Kirk Franklin, Evangelho de Bob Telson  em Colonus .

Posso ter sido intelectualmente transformado pelo novo livro do explorador-entomologista Mark Moffett,  The Human Swarm . Se ele estiver certo, alguns de nossos comportamentos mais desprezíveis estão biologicamente embutidos, assim como acontece com as formigas. Ele escreve que a mesquinhez, a busca por status, a traição e o nacionalismo são inatos e que, quanto melhor compreendermos isso, melhor poderemos lidar com as questões que sempre aparecerão na sociedade humana.

Para a pesquisa de laboratório, tivemos que coordenar as programações para que apenas uma pessoa por vez em uma sala. Durante as várias semanas em que não pudemos fazer nenhum experimento, todos os alunos trabalharam em artigos de revisão sobre a história de suas pesquisas. Isso os obriga a aprender suas raízes, produz artigos úteis para o resto da área e, para alunos de pós-graduação, funciona como os primeiros capítulos de suas dissertações.

Se o jantar deve ser em um idioma que eu quase posso falar, convidarei Jonathan Swift, um acadêmico de boa-fé como decano de St. Patrick's em Dublin, e seu problemático descendente espiritual, George Orwell, também um moribundo acadêmico-na-lã que ensinou na faculdade.

Orwell estava bem ciente de que seus próprios ideais utópicos de Um Mundo turvo eram contrários à visão anglicana severa de Swift sobre a venalidade da humanidade, e ainda assim Swift foi sua maior influência. Devido à direção unilateral injusta do tempo, Swift não teve a chance de ouvir Orwell. Para um padre, Swift parece ter talento para festas, e a música será fornecida por seu amigo íntimo, Turlough O'Carolan, o harpista cego e uma espécie de compositor nacional da Irlanda. Se disponível, ele trará a musicista folk inglesa Eliza Carthy para cantar as letras de Swift. Receio que o menu seja Guinness com batatas fritas ao molho de curry embrulhadas em jornal.