本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
回想一下你第一次听到自己最喜欢的歌曲的那一刻。是什么让你停下了脚步？是那种持续不断的累积，高高地翱翔，让你充满了一种欢欣鼓舞的感觉吗？是那些轻盈如翅膀的俏皮高音，让你脚步轻快吗？还是那种轰鸣的低音下降，猛烈地倾泻而下，让你脊背一阵阵发凉？
（对我来说，是这个。嘶嘶）
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音乐在字面和象征意义上都感动着我们。音乐、动作和情绪之间的关系是如此根本，以至于在许多语言中，它们通常用同一组词来描述：我们摇曳着身体，听着“令人心碎的”情歌；我们随着“愤怒的”摇滚乐疾跑。跨越各种模式享受音乐的能力似乎是人类独特而又普遍的特征；在全球范围内，人们描述了从听音乐、随着音乐摇摆、锻炼身体时听音乐而获得的强烈愉悦感。这种抽象的快感的本质是什么？是什么让我们能够同时体验到这三者？
评估音乐的“高潮”
像许多人一样，我发现自己在分手后会沉迷于苦乐参半的情歌。当阿黛尔对破碎爱情的哀叹吞噬我自己的痛苦时，我不知何故体验到一种矛盾的解脱感，甚至是愉悦感，也许是因为“让它发泄出来”。
无论一段音乐传达何种情感，听音乐本身都是无可否认地令人愉悦的。与食物或性不同，音乐对人类来说并非内在有价值；无论莎士比亚可能让你相信什么，月光小夜曲都不是我们物种生存所必需的。然而，音乐——如此无形，如此“无用”——是如何能够在史前时代以来跨越文化和世代引发如此深刻的欣快感的呢？
几年前，为了揭开这个谜团，蒙特利尔的研究人员监测了志愿者在听让他们感到“寒颤”的音乐时大脑的奖励系统。为了可视化大脑的变化，研究人员向志愿者注射了一种放射性配体，该配体与多巴胺的受体结合，多巴胺是一种神经递质，可调节自然和药物奖励的快感。随着音乐逐渐累积，越来越接近高潮，多巴胺涌入右侧尾状核，与听众的期待体验相关。在“寒颤”的瞬间，多巴胺从右侧伏隔核（NAc）的神经元突触中涌出。这种无形的精神“高潮”伴随着可测量的身体反应——心率加快、出汗、呼吸急促和皮肤温度下降——所有这些都是情绪唤醒的生理迹象。
音乐感觉良好，因为它会引发多巴胺激增，这一点似乎很明确。然而，这个故事，就像大多数科学一样，并非如此简单。多巴胺在奖励呈现期间或（随着学习的发生）在预期奖励时释放。对于熟悉的音乐片段，这个理论符合我们对快乐的理解——我们坐立不安，期待着寒颤；但是，多巴胺的释放如何解释我们对以前未听过的音乐的欣赏呢？
在一系列新的实验中，同一研究人员研究了大脑如何评估新遇到的音乐片段。他们使用类似 iTunes 的界面，首先为志愿者播放了一首不熟悉的歌曲的短片段，然后询问他们愿意支付多少钱（0 美元、0.99 美元、1.29 美元或 2 美元）购买整首歌。与依赖主观评分相比，这种设计使研究人员能够对音乐的“价值”进行客观的量化。
研究人员在招募 19 名音乐偏好相似的人之前，煞费苦心地筛选了 126 名参与者。这确保了可以使用相同的样本剪辑作为刺激。然后是寻找合适的歌曲——这绝非易事。歌曲必须符合两个标准：它们必须“足够好”，才能吸引参与者用自己的钱购买其中一些；它们还必须是所有 19 名参与者都不熟悉的。在使用音乐推荐网站（Pandora 和 Last.fm）之后，研究人员通过咨询当地的乐谱和音乐博客进一步完善了他们的音乐列表；最终选出了 60 首歌曲。
为了监测志愿者在听取采样器时大脑的变化，研究人员使用了 fMRI，它通过局部血流变化来测量活动。当志愿者遇到他们想要的歌曲时，他们的右侧 NAc 会亮起（就像之前的研究一样）；他们愿意为一首歌支付的费用越多，活动就越强烈。NAc 通常与“积极”的惊喜有关，也就是说，当您遇到比您最初预期的更有价值的东西时，它会激活。
与此同时，NAc 与参与情绪处理和价值导向决策的大脑区域之间的功能连接性增强，表明大脑在播放新音乐时会不断地跟踪和重新评估。最后，理想的歌曲增加了 NAc 和听觉大脑区域之间的连接性；这种关系是如此强烈，以至于增加的程度可以预测特定个人对特定歌曲的渴望程度。
总而言之，这些结果表明，NAc 不仅对熟悉和令人愉悦的歌曲做出反应，而且对符合我们音乐品味的新歌曲也做出反应。基于我们之前对愉快音乐的体验，我们形成了对我们喜欢的音乐结构类型的理解，并生成了“好”歌曲听起来像什么样的模型。当我们听一些新的东西时，我们的大脑会跟踪这首歌，并将其与这些内部音乐模板进行匹配——如果这首歌以一种令人愉快的方式让我们感到惊讶，奖励回路会通过编码一种愉悦感来做出反应；如果没有，我们会感到厌恶。
这是一个美丽的理论，尽管仍处于起步阶段。我们如何首先生成音乐模板？为什么一些最初遇到时感觉中性或令人不快的歌曲，随着时间的推移会设法让我们喜欢上它们？为什么音乐在不同文化之间如此多变，但同时又被全世界所喜爱？
作为一个物种，我们是如何发展出对这种美丽的智力奖励的喜爱的？
音乐和动作：通过情感产生的联觉
一种理论认为，我们与音乐的认知联系是从一种更古老的能力进化而来的——通过动作表达情感的能力。虽然表面上看似不相关，但音乐和身体运动具有许多时空特征——速度、节奏、流畅度——它们会激活相同的大脑回路，特别是那些参与计时、序列学习和运动感知的大脑回路。
在一项巧妙的实验中，研究人员要求大学生尝试通过创作旋律或在计算机程序上创建球弹跳的动画来表达给定的情绪。学生可以自由调整五个不同的滑块条，每个滑块条代表音乐或运动的独特组成部分。基本品质是速率、步长和方向。对于旋律，这些参数控制每分钟的音符数、音符的频率以及音高的上升和下降；对于动画，它们决定了球弹跳的速度和高度以及球的倾斜度（“向上”或“向下”看）。为了增添趣味，研究人员创建了两个附加因素：抖动允许学生在他们的创作中注入不可预测性，而平滑度则为弹跳球的节奏添加了“尖锐感”，或为旋律添加了不和谐感。
在有足够的时间熟悉程序后，学生们耐心地摆弄滑块条，直到找到五种情绪的完美表达：愤怒、快乐、平静、悲伤和恐惧。令人难以置信的是，无论代表哪种特定的情绪，音乐和动作组都将滑块条移动到基本上相同的总体方案中。也就是说，虽然各组之间每种情绪的滑块条的绝对位置不同，但音乐中代表“愤怒”的位置总是比代表“快乐”的位置更接近运动中“愤怒”的位置。请记住，学生可以自由地构建他们对抽象的情绪的解释，使用两个不同的大脑模块——但结果高度相似！这些数据用一个诱人的想法挑逗我们，即音乐和动作以类似的方式刺激我们的大脑。
如果这种现象依赖于先天的大脑组织，那么它应该适用于所有人，而无论文化影响如何。然而，音乐和舞蹈通常从强大的文化基础中发展而来，与传统的仪式和庆典交织在一起。这些结果会在不同文化中存在吗？
为了寻找答案，研究人员将他们的实验带到了柬埔寨东北部人口稀少的一个省份中的一个乡村 L'ak。与全球影响隔离到 20 世纪 90 年代，L'ak 的一个民族克伦族拥有充满活力的部落音乐和舞蹈文化。尽管无法完全摆脱部分现代化，但克伦人仍然对西方文化相对天真。音乐表达的差异尤其巨大。克伦人没有调音、音色、音阶或任何西方音乐核心的标准化概念。他们的乐器，如单弦mem，也会产生不同的声音曲目——mem 产生的声音类似于嗡嗡作响的昆虫的声音，而不是单个清晰的音符。
由于大多数克伦人不识字，也不懂电脑，研究人员做了一些小的调整，使任务更容易：他们使用图片作为提示，而不是文字标签；他们还将电脑鼠标换成了真实的滑块。然而，由于放置这些滑块的方式无穷无尽，许多村民都陷入了犹豫不决的状态。为了使任务更容易，研究人员决定将每个滑块限制为三个位置——“低”、“中”和“高”。
结果令人震惊。尽管存在巨大的文化差异，但村民在音乐和动画创作中，为“快乐”、“悲伤”和“恐惧”设置滑块的方式与大学生大致相同。当研究人员将音乐和运动的数据组合在一起时，除了一种情绪外，所有情绪的表达都匹配了。唯一的异常值（令人惊讶地）是“愤怒”，它与使用美国数据构建的“恐惧”原型更为相似。然而，两种负面情绪仍然具有各自的特征，例如快速和向下引导。
因此，音乐和运动拥有共同的结构，大脑以相似的方式处理这些结构来表达情感。这种动态的耦合似乎是普遍的，至少对于大多数测试的情感来说是如此，这引发了人们对进化起源的推测。也许人类最初是通过运动来学习提取情感的（格罗克举起了拳头——他很生气）；处理节奏和速度中与情感相关变化的相同区域，后来被循环利用来检测声音、言语，最终是音乐的变化。因此，大脑创造了一个音乐-运动-情感的三位一体，由于它们共享的神经回路，这三者从根本上是不可分割的。
一些证据支持这种新兴的理论。想想有多少次你无意识地摇晃脑袋、敲击手指或让脚步与音乐的节奏相匹配。当我们随着节拍律动时，我们的听觉和运动大脑区域会同步，产生一种叫做β振荡的传播性脑波，这与一种强烈的愉悦感相平行。
问问任何一个耳朵里播放着音乐的疲惫跑步者——有什么比让脚步与完美间隔的能量歌曲相匹配更鼓舞人心的呢？
健身与律动
千百年来，人们一直利用音乐带来的愉悦感来克服艰苦或重复的劳动。囚犯在采石场凿石头时唱歌；农民在收割庄稼时吹口哨；妇女在村庄的小溪边洗脏衣服时哼着歌。现在，健身房里也会播放音乐，通常是为了给顾客额外的心理“动力”。
为什么音乐能帮助我们克服剧烈运动的困难呢？
一些科学家认为这种效果是被动发生的。如上所述，音乐——尤其是具有个人意义的作品——会增强身体和情感的唤醒，它会使心脏加速跳动、汗水涌出和多巴胺流动。心理学研究表明，音乐可以增强自尊和自信，让你进入“熊模式”。锻炼的音乐也可能起到分散注意力的作用，将不舒服的身体感觉转移到音乐的各种特征上。值得注意的是，与普遍的看法相反，慢节奏的音乐可能同样有效，尽管相关数据有些争议。
另一些人则认为，是我们与音乐的动态互动减弱了疲劳感。当耳边播放着音乐时，我们会下意识地将身体的运动——跑步、划船、攀爬——与节拍联系起来，试图同步步伐、节奏和韵律。在这里，我们不是被动地接受音乐的好处。相反，随着音乐的律动，我们认为自己是在“创作”音乐。这反过来会产生一种非常深刻的愉悦感，这种愉悦感超越了感觉模块，从而抑制了剧烈运动不可避免地带来的劳累和疼痛感。
最近的一项研究试图用一种被称为“jymmin”的奇特方法来区分这两种假设，jymmin是“gymmin”（健身）和“jammin”（即兴演奏）的混合词。研究人员将三种常见的运动器械——一个塔式器械、一个踏步机和一个腹部训练器——连接到音乐创作软件上，这样器械的运动就可以产生声音，这些声音可以互动地组合成一段音乐。因此，当使用这些器械时，一个人会觉得正在出现的音乐是他或她的肌肉收缩的结果。
研究人员招募了61名志愿者来试用这些特殊的器械。志愿者既不是专业运动员也不是音乐家，尽管有些人之前接受过音乐训练。志愿者们分成三人一组，选择了他们最喜欢的器械，并进行了多次锻炼，每次持续6分钟。在一个环节中，他们被动地听音乐；在另一个环节中，他们积极地一起创作音乐。允许志愿者以他们选择的速度锻炼；每次锻炼结束后，他们会填写一份问卷，表明他们感受到的身体劳累程度。在他们锻炼的同时，研究人员不断监测肌肉收缩的力量和氧气消耗量，作为客观的劳累衡量指标。
在61名志愿者中，有53名志愿者在创作音乐时感受到的身体劳累程度低于被动听类似音乐作品时的劳累程度。运动模式也发生了变化：当被动健身时，志愿者以高度重复的方式运动；当进行jymmin时，他们运动得更加不规律，经常长时间地保持举重状态。虽然施加在器械上的总力在各组之间没有差异，但志愿者在音乐创作环节中表现出较低的氧气消耗（因此代谢努力较少）。因此，研究人员得出结论，创作音乐的行为提高了锻炼的代谢效率；较少的生理努力反过来意味着较少的感知劳累。
虽然这项研究无疑具有创新性，但仍有一些问题悬而未决。当进行jymmin时，参与者自然地进入了一种不寻常的（且不安全的）举重节奏，这种节奏更像是爵士音乐家的身体动作，而不是运动员的动作。从这个意义上说，很难说这些结果在现实生活中，在结构化的锻炼环境中能有多大的转化。由于志愿者总是三人一组锻炼，因此也很有可能存在社会期望的影响；如果你的“乐队成员”继续进行jymmin，你会停止吗？最后，我们正常的锻炼实际上并没有使用音乐创作乐器；当我们随着节拍移动时，我们真的能体验到创作音乐的幻觉吗？
科学才刚刚开始揭示音乐、运动和情绪之间古老的结合。这是一个艰难的研究领域，充满了混乱的数据和难以解释的结论。然而，所有这些新兴的证据正在描绘出一幅美丽的图景的开端：在漫长的进化过程中，我们的脑部在某个时刻获得了评估和高度重视有节奏的音符串的能力；自此以后，我们的情感和运动就永远与音乐交织在一起。
在过去，我们的祖先可能在仪式中使用音乐的力量来促进社区内的凝聚力。在未来，随着我们对音乐的进化和神经科学的理解不断加深，它的心理力量可能会被用作治疗行为和精神疾病的疗法。此类研究正在进行中。
参考文献
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Salimpoor VN 等人. 2011. 在对音乐的巅峰情感的预期和体验过程中，解剖学上不同的多巴胺释放。 Nature Neuroscience, 14: 257-262
Salimpoor VN 等人. 2013. 伏隔核和听觉皮层之间的相互作用预测音乐的奖励价值. Science, 340 (6129): 216-219
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