在一种非常规的方法中，肾脏病学家迈克尔·菲尔德教导医学生通过听诊器来解读不同的心脏杂音，使用颤音、倚音和渐弱来描述心脏瓣膜闭合时发出的独特声音，以及血液在心脏管道疾病中流经渗漏瓣膜的声音。
另一方面，在基于心电图 (ECG) 心律失常轨迹的音乐中，我们中的一位——音乐家兼数学家伊莱恩·周——使用音乐符号来捕捉心脏电异常的标志性节奏。从现有的音乐片段拼贴而成，这些片段与心跳相匹配，布鲁贝克的《蓝色回旋曲》提供了室性早搏的 2:4:3 节奏纹身，皮亚佐拉的《大探戈》混音版产生了心房颤动的不规则节奏。《钢琴小练习曲》附有心脏病专家皮尔·兰比亚斯的教学描述，为普通人介绍了心脏的电异常。
这些心-音乐映射之所以有效，是因为异常的心律倾向于形成简单的节拍间期比率。事实上，贝多芬音乐中独特的节奏与心律失常的节奏非常相似，以至于心脏病专家推测它们可能是贝多芬可能的心律失常的转录，他的内感受性意识，即他对自身心跳的感知，因他的耳聋而增强。
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这只是音乐应该成为每位心脏病医生工具包一部分的众多原因之一。音乐和心脏在 popular consciousness 中一直浪漫地联系在一起，因为它们都与人类情感和大脑有关。历史上充斥着情感激动的事件之后几乎立即导致当事人死亡的例子。外科医生约翰·亨特曾有名言：“我的生命掌握在任何可能让我激动的人手中”，之后在一次激烈的董事会会议后倒下身亡。
心脏病专家彼得·塔加特和皮尔·兰比亚斯一直在研究情绪如何改变单个心肌细胞的传导特性。精神压力会改变每次心跳后心肌细胞的恢复期，称为动作电位持续时间。塔加特与人合著了一项研究，其中让心跳以稳定速率起搏的患者观看惊悚片《垂直极限》(2000) 中“割绳子”的场景。患者的动作电位持续时间在压力下缩短。这可能解释了更极端的压力加上潜在的心脏疾病如何可能引发危及生命的心律失常。
急性压力会在心脏中产生显著影响，但长期不安全感导致的慢性压力也会使患者更容易患病和死亡。当感知到安全时，交感神经系统的高警觉默认状态会被抑制；这些安全制动器在压力下会解除。《压力的广义不安全理论》由心理生理学家朱利安·泰耶共同撰写，该理论将长期压力源（如低社会地位、早年逆境或孤独）无意识地感知到的不安全感与过度警惕联系起来，而过度警惕会增加患心脏病的几率。
音乐之所以能打动我们，部分原因是它利用了我们关于心跳的原始直觉。直到 19 世纪中叶被机械节拍器取代之前，人类心跳一直是音乐时间的标准计量单位。在他的1496 年的论文《音乐实践》中，作曲家兼理论家弗兰基努斯·加夫里乌斯写道，音乐节拍的适当度量应该是健康人的脉搏，并指出“发热者”的脉搏会以令医生担忧的方式增加或变得不均匀。
当我们与音乐的脉搏联系起来时，我们会感知到他人的生理状态。舒伯特的《C 大调弦乐五重奏，作品 100》开头的稳定脉搏为其萦绕心头的旋律设定了强劲而宁静的节奏。《魔王》开头的急促八度音阶唤起了发烧的男孩在他父亲怀抱中，在暴风雨肆虐的夜晚飞奔时快速的心悸。一项由音乐家兼科学家格蕾丝·莱斯利共同撰写的研究发现，仅仅聆听心跳，纯脉搏音乐，就可以提高听众感知他人感受的能力。
音乐会改变我们的心率、呼吸和血压，并改变我们的心率变异性，这些都是心脏和精神健康的指标。神经科学家 Psyche Loui 及其同事将音乐引起的生理变化追溯到大脑网络中的一个中心节点，称为前岛叶，它与迷走神经有密切联系，迷走神经负责身体功能的无意识调节。
前岛叶与外部和内部体验的共情镜像有关。它还与大脑中负责听觉（听觉皮层）和愉悦感（多巴胺能奖励系统）的部分相连。这些听觉和奖励网络通路可能支持大脑在音乐聆听过程中形成预测和期望的能力。期望的系统性实现和违反被认为是音乐中情感和意义的基础。
音乐是诱导心脑研究中生理变化的理想催化剂，因为它可以系统地分解为基于音符内容以及在演奏中传达此内容的方式的特征。证据表明，这些音乐属性会在基本层面上触发大脑反应。作曲家兼神经科学家迈克尔·凯西在OpenFMRI Study Forrest 数据集中分析了听众的大脑成像数据，发现特定的音乐特征诱发了听众大脑区域的可预测激活模式。激活模式足够一致，机器可以仅从听众的 fMRI 扫描中推断出听众听到的音乐或其流派。
音乐特征也与生理反应有关。在一项由医生卢西亚诺·伯纳迪和彼得·斯莱特共同撰写的研究中，声乐和管弦乐中响度的增加会导致血管收缩和血压升高，其幅度与这些渐强成正比。威尔第咏叹调的乐句长达十秒——梅耶波的周期，即身体自然的血压振荡——导致听众的心脏和呼吸信号与音乐包络同步。这种无意识的生理反应被认为是音乐引起的情绪的起源。
音乐还对人类生理产生共同影响。听同一音乐的人不仅倾向于同步他们的动作，还会同步他们的呼吸和心律。部分心跳连贯性是由于共同呼吸造成的，但即使在去除呼吸的影响后，一起发出长音的人的心跳之间的部分连贯性（线性关系）仍然高于基线或共同呼吸。
演奏音乐的认知和身体需求也会对音乐家的心律和呼吸模式产生可衡量的影响。心理学家卡罗琳·帕尔默和香农·赖特表明，音乐家演奏不熟悉的音乐旋律以及早上醒来后第一时间演奏而不是晚上演奏时，他们的心律的重复性显示出更大的僵化性（可预测性）。
对于心脏病患者，基于音乐的干预措施还可以调节脑血流量，减少术前焦虑和术后压力，改善手术结果并降低皮质醇水平。研究发现，音乐干预措施会显着影响冠心病患者的心率和血压。对于曾发生过心脏病发作的患者，聆听放松的音乐不仅可以降低心率和呼吸频率，还可以降低心脏的氧气需求。
生物反馈传感器的技术进步意味着可以利用心跳和心率变异性等生理参数来指导心脏治疗中的音乐干预。生理反馈可用于选择或塑造音乐以影响听众的心率和呼吸，例如，增加心率变异性。随着生物反馈设备的广泛应用，根据个体认知或神经心脏状态定制音乐干预措施现在触手可及，从而实现改善身心健康的“音乐处方”。
这是一篇观点和分析文章；作者或多位作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。
本文是在哈佛大学拉德克利夫高级研究院举办的关于音乐与心脏的探索性多学科研讨会上开发的，该研讨会涉及医生、神经科学家和音乐家，他们对音乐及其对人体生理的影响特别感兴趣。
EC 和 PDL 的工作部分由欧盟“地平线 2020”研究与创新计划下的欧洲研究委员会 (ERC) 资助（资助协议编号 788960 和 957532）。
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