探索音乐大脑

它可以让我们热泪盈眶，也可以让我们翩翩起舞，可以驱使我们战斗，也可以哄我们入睡。音乐对全人类的强大力量确实令人惊叹。也许正是出于这个原因，地球上没有任何一种人类文化没有音乐：人们制作音乐的时间早于农业，甚至可能早于语言。例如，最近在法国和斯洛文尼亚发现的由我们的尼安德特人表亲制作的、令人惊讶的复杂且悦耳的笛子。其中一些用动物骨头雕刻而成的乐器，历史长达 53,000 年，比著名的拉斯科洞穴壁画的历史还要长两倍。

尽管音乐具有古老而原始的性质，但科学家们一直在努力解决一些关于其起源和目的的基本问题。大脑是如何处理音乐的？是否有专门的神经回路用于创造或解释音乐？如果是这样，它们是否像语言一样是人类独有的？还是其他动物也拥有真正的音乐能力？为什么对音乐的欣赏几乎是普遍的？随着时间的推移，它是否传递了一些进化优势？生物音乐学领域仍然相当年轻，但在过去的几年里，它已经开始回答其中的一些问题。

也许最基本的是，研究人员已经发现，音乐——就像语言一样——刺激大脑中的许多区域，包括通常参与其他类型思考的区域。因此，哈佛医学院的马克·朱德·特拉莫在最近一期的《科学》杂志上认为，大脑没有像其他人所认为的那样，有一个特定的“音乐中心”。他以左侧颞平面为例。这个微小的大脑区域对于完美音高的黄金音乐天赋至关重要——这种罕见的能力可以通过耳朵识别钢琴上敲击的完美中央 C 或经过的汽车喇叭的 E。但是左侧颞平面在语言处理中也起着重要作用。因此，特拉莫写道，“没有明显可识别的大脑结构专门在音乐认知过程中起作用。然而，听觉皮层和大脑其他区域内的独特神经活动模式可能会赋予音乐处理的特异性。”

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特拉莫谈到的一些模式已通过神经影像学研究揭示出来——另一些模式则通过对患者的测试揭示出来，这些患者像奥利弗·萨克斯的畅销书中的主角一样，遭受了不寻常形式的脑损伤。例如，在 1990 年代后期，蒙特利尔大学的伊莎贝尔·佩雷茨和马赛的 INSERM 的凯瑟琳·利热-肖维尔对 65 名因癫痫而接受过部分颞叶手术切除的人进行了多项实验。从这些研究中，他们得出结论，音乐性主要存在于大脑的一侧——右半球。

实验很简单：佩雷茨和利热-肖维尔为每位患者播放了两次不同的歌曲。有时旋律完全相同。其他时候，它们的某些属性发生了变化，研究人员将其描述为“维度”：首先是音高，它与特定音调的实际频率有关；第二个是节奏，或一系列音符的持续时间；第三个是速度，一首乐曲的整体节奏；第四个是轮廓，它描述旋律的形状，或音符的上升和下降模式；第五个是调，或旋律中音符所属的一组音高；其他维度包括音色、响度和空间位置。

科学家们发现，左颞叶受损的人难以识别调的变化，而右侧受损的人则难以识别调和轮廓的变化。后来的影像学研究显示，对右半球也有类似的偏好——尤其是在非音乐家群体中——尽管特拉莫指出，最近的工作对这种“音乐半球”的假设提出了一些质疑。“右半球听觉皮层的带区和副带区可以区分音符的持续时间和分离的局部变化，”他写道，“而按节拍分组主要涉及两侧半球的前副带区。”

从心灵之眼到情感之座

可以肯定的是，越来越明显的是，大脑中意想不到的且不复杂的区域有时会参与到解释、写作、感受或演奏音乐中。正如一些研究表明，即使是视觉皮层有时也会参与其中。卡昂大学的埃尔维·普拉特尔、让-克劳德·巴伦及其同事使用正电子发射断层扫描 (PET) 来监测音高变化的影响。令他们惊讶的是，视觉皮层的布罗德曼 18 和 19 区亮了起来。这些区域更广为人知的名称是“心灵之眼”，因为它们本质上是我们想象力的画布。任何虚构的画面都从那里开始。因此，巴伦认为，大脑可能会创造一个象征性的图像来帮助它破译音高的变化。

但是，音乐的触动远不止于此——它穿透听觉和视觉皮层的外层，到达控制我们情绪的边缘系统。那里产生的情绪会产生一些众所周知的生理反应。例如，悲伤会自动导致脉搏减慢、血压升高、皮肤电导率下降和温度升高。恐惧会增加心率；快乐会让你呼吸加快。通过监测这些生理反应，康奈尔大学的卡罗尔·克鲁姆汉斯尔证明了音乐可以直接引发一系列情绪。她发现，节奏快、主调的音乐会给听众带来与快乐相关的所有身体变化。相反，节奏慢、小调会导致悲伤。

麦吉尔大学的罗伯特·扎托雷和安妮·布拉德通过 PET 成像实验证实了克鲁姆汉斯尔的研究结果。他们创作了包含不和谐和和谐音符模式的原创旋律，并将其播放给一群愿意同时接受扫描的志愿者。正如预期的那样，不和谐使边缘系统中与不愉快情绪相关的区域在 PET 扫描中亮了起来，而和谐的旋律刺激了与快乐相关的边缘结构。

一些研究人员断言，音乐如此触动边缘系统——从进化角度来看，这是我们大脑的古老部分，也是我们与动物王国的大部分共享的部分——绝非偶然。在最近发表在《科学》杂志上的另一篇论文中，国家科学院生物音乐项目负责人帕特里夏·格雷和来自全国各地的几位同事提出，音乐早在人类出现之前就已经存在于这个世界上。“鲸鱼和人类的音乐有如此多的共同之处，尽管我们的进化路径在 6000 万年内没有相交，”他们写道，“这表明音乐可能早于人类——我们不是音乐的发明者，而是音乐舞台上的后来者。”

座头鲸、蜂鸟和人类作曲家

格雷和她的团队指出，座头鲸作曲家使用了许多与人类歌曲作者相同的技巧。除了使用相似的节奏之外，座头鲸还会在几秒钟内保持音乐短语，在演唱下一个短语之前，从几个短语中创建主题。鲸鱼的歌曲通常不短于人类的民谣，也不长于交响乐的乐章，这可能是因为它们具有相似的注意力持续时间。尽管它们可以演唱超过七个八度的音域，但鲸鱼通常以调为基础进行演唱，相邻音符之间的距离不超过一个音阶。它们以与人类作曲家几乎相同的比例混合打击乐和纯音——并遵循它们的 ABA 形式，即呈现、阐述主题，然后在稍作修改后重新访问。

也许最令人惊奇的是，座头鲸的歌曲中包含了重复的押韵副歌。格雷和她的同事表示，鲸鱼可能会像我们一样使用押韵，作为帮助它们记忆的手段。最近的一项研究表明，鲸鱼的歌曲通常非常朗朗上口。当几只来自印度洋的座头鲸流浪到太平洋时，它们在那里遇到的一些鲸鱼很快就改变了它们的曲调——在短短三年内演唱了新鲸鱼的歌曲。

回到陆地上，鸟类也像人类一样创作音乐。“当鸟类创作歌曲时，它们经常使用与人类作曲家相同的节奏变化、音高关系、排列和音符组合，”格雷和她的同事写道，并引用了他们已故的合著者路易斯·巴普蒂斯塔所做的工作。“因此，一些鸟鸣类似于音乐作品；例如，峡谷鹪鹩的颤音像肖邦的《革命》练习曲的开头一样，沿着音阶倾泻而下。”同样的鸟以半音阶唱歌，将八度音阶分成 12 个半音，而隐士鸫则以所谓的五声音阶唱歌。也许正是因为这些鸟类以与西方音乐相同的音阶进行演唱，所以人们才觉得它们如此迷人。

为何如此不同的生物，拥有如此不同的发声方式，却都采用了如此惊人地统一的旋律模式？格雷和她的同事们得出结论，这些相似之处“让人忍不住推测，或许存在柏拉图式的另一种可能——存在一种等待被发现的通用音乐。”但事实上，目前关于音乐的目的以及它是否在人类进化中具有适应性，存在着相当大的争议。

“听觉芝士蛋糕”还是进化优势？

麻省理工学院的语言学家史蒂文·平克（Steven Pinker）认为，音乐仅仅是“听觉芝士蛋糕”，或者如麦吉尔大学的丹尼尔·J·列维廷（Daniel J. Levitin）在最近一期《大脑》（Cerebrum）杂志上解释的那样，“是语言进化的副产品”。但许多科学家——包括列维廷在内——并不认同。“一些研究人员发现，聆听熟悉的音乐会激活大脑古老原始区域深处的神经结构，即小脑蚓部，”列维廷写道。“音乐如此深刻地影响着情感的入口，它必然具有某种古老而重要的功能。”

伦敦大学学院的杰弗里·米勒（Geoffrey Miller）提出，音乐能力——就像宽阔的肩膀或艳丽的羽毛一样——可能用来向潜在的伴侣展示健康状况。毕竟，唱歌或演奏乐器需要灵巧的技巧和良好的记忆力。列维廷提出的另一个观点是，音乐的功能是沟通，或许是模仿我们物种原始呼叫的节奏和轮廓。此外，他还提出，音乐也许通过刺激我们原始的时间机制来传递优势。

最有趣的是，他认为音乐刺激了我们从环境中寻找模式的驱动力。“我们的大脑不断试图从无序中创造秩序，而音乐对我们更高层次的认知中心来说是一个绝佳的模式游戏，”他写道。“从我们的文化中，我们（即使是不自觉地）了解音乐结构、音调以及其他理解音乐随着时间推移而展开的方式；我们的大脑通过从音乐的演奏中提取不同的模式和分组来得到锻炼。”正是这种模式识别——对于理解我们周围的世界至关重要——基思·德夫林（Keith Devlin）在他的著作《数学基因》（The Math Gene）中提出，它是语言的起源，也是数学能力的基础。可以肯定的是，研究人员不会很快就音乐的目的达成一致，但这幸运的是，不应该阻止我们中的任何人享受音乐。