SCIENCE 科学

音乐脑 MUSIC & BRAIN

文⊙小庄

在漫长的生息繁衍代代相传之中，拥有听觉的人类为上帝赋予的这一美妙技能不断锦上添花，先后创造出了语言和音乐——前者主要功能在于沟通协同；而后者，由于它绝对超出了实用，却又已被应用到极致，实在是个神奇的矛盾体，于是猜测种种，众说不一。

按照达尔文的进化论，生物的很多特征不是为了个体存活而出现，乃是为了求偶（说到底是为了繁衍）而出现的（比如孔雀的尾巴）。那么，既然音乐能力既消耗时间，又占用能量，这很有可能暗示着它在繁殖方面的功用。有一项统计调查为这个假设提供了证据：爵士音乐家的创作力大多在青春期过后有一个迅速增长，在成人期达到顶峰，随着年龄增长以及为人父母而下挫，这种阶段性的变化恰好是和求偶的周期相对应的。

也有人提出了第二种假设：音乐是用来使得人类个体更加紧密地团结在一起的。各种音乐节、舞会都似乎暗合了这一点。确实，音乐的社会功能是个相当有趣的话题。在灵长类的世界里，把自己弄干净、不带寄生虫，是保证个体在团体中立足的条件，称作社会修饰。而对人类而言，音乐起到的就是一种社会修饰的作用。

第三种假设，音乐不是一种功能，它只是进化中的一个副产品，是形成语言的过程激发了我们对音乐的热爱。甚至可以认为，倘若某一天它从这个物种的特征中消失了，也不会产生什么大的改变和麻烦。

总而言之，音乐能力的进化和形成是非常特殊的，它既是一个进化史上的奇迹，又是一个伴生产物，其生物学基础就是我们人体最重要的器官——大脑。

经典实验及其所确认的

科学来到人世间，首要任务便是对不解之事物刨根问底，其对于听觉体系的探究大约始于19世纪后半叶。1861年，法国外科医生保罗·布洛卡发现了一个只能发出单一音节“tan”的病人，也就是说，这个可怜的人儿失去了绝大部分语言能力。等到此人逝世之后，布洛卡对其大脑进行解剖，果然发现其中某个特定区域遭到了损害，于是他便发表文章称该区一定是用来掌管语言的，后来这个区域被命名为“布洛卡区”。1874年，德国神经学家卡尔·韦尼克差不多因同样的契机又发现了另一个脑区也和语言能力相关，于是该区域被命名为“韦尼克区”。这两个区都位于大脑的左颞部位（大致为耳朵上方），后被确认为人脑中主要用来处理语言的区域。

但有趣的是，那些语言处理中心被损坏的人并不一定会丧失他们的音乐才能，比如有位俄罗斯作曲家维萨里翁·沙波林，1953年他在一次中风之后大脑左半球出现了功能障碍，愈后既不能说话，也不能听懂别人说话，但却奇迹般地保留着音乐创作的能力，直到他1963年去世之前还一直作曲不辍。相反，也有那种音乐能力丧失殆尽但语言能力仍然得到保留的人。根据这些病例，基本可以得出这样一个结论：人脑中处理音乐和语言的是两个系统。那么，掌管音乐的脑区在哪儿？

别以为这是个简单的问题，事实上，因为音乐这玩意儿相当复杂，早就分解出了方方面面的组成元素，所以没法子一概而论之。比如说吧，有人不识乐谱，却唱得一嗓子好歌；有人能够玩乐器，却一开口就五音不全，你说这是怎么回事呢？

直到20世纪90年代，法国国家健康与医学研究院的凯瑟琳·利埃茹瓦-肖韦尔和蒙特利尔大学的伊莎贝尔·佩雷斯才设计了一个较为完备的实验，来检验大脑中处理音乐不同元素的对应部分。这个实验调查了65名因癫痫而接受了脑外科手术的病人，他们都被切除了左右大脑的某个颞叶（大脑的听觉皮质便位于此）。研究者事先专门找人写了一些短乐曲，在他们的设计中，乐曲被结构为六个元素，第一是音符的音高（即振动频率），第二是音符之间的间隔，第三是乐曲的基调，第四是旋律轮廓（即高低起伏的出现和转换曲线），第五是节奏，第六是速度，不同的短乐曲分别注重这六个元素的展现。

在第一套用来检验对基调和轮廓的理解实验中，受试者听了一些乐曲，每段播放两遍，有的第二遍和第一遍相同，有的不尽相同，不同之处要么是基调经过了变更，要么是轮廓经过了变更，而他们的任务就是回答这两遍是否完全一致。结果显示，右脑受到损伤的人对基调的判断有问题，而左脑受到损伤的人对轮廓的判断有问题。这表明，处理音乐确实是两边大脑对称着来的。同时，对于大多数人而言，音乐处理能力的主控权掌握在左脑，和语言主要在右脑处理正好相对。这一实验还找到了涉及乐曲轮廓处理的大脑区域，确认其处于第一颞回，不过涉及基调处理的部分未能确定，而那些颞横回（左右脑均有的）受损的人，对于辨识音高存在困难。

第二套实验用来检验对节奏的理解。特别制定的乐曲中，部分节奏或以2/4拍送出，或以3/4拍送出，受试者同样要回答播放过的两遍乐曲是否完全相同，结果，他们都顺利地完成了任务，这表明处理节奏的脑区不在颞叶上。

现代研究手段全面介入

利埃茹瓦-肖韦尔医生和佩雷斯博士基本上还是在使用与布洛卡和韦尼克时期相同的方法来研究大脑的音乐功能，但是，现代大脑扫描技术的发展已经允许我们做进一步的探究了。1999年，德国明斯特大学的斯蒂凡·艾弗斯和多特蒙德大学的乔恩·丹内特做了一项尝试，他们使用一种能够测量血液在静脉和血管中流速的方法——“功能性经颅多普勒超声”技术，来考察人体血流对音乐的反应。研究对象是一些受过严谨音乐训练的音乐家以及一些很少涉足音乐的乐盲。研究者先选用了一些以拉丁语吟唱的16世纪的牧歌，这种对于受试者来说都陌生的语言可以避免语义带来的干扰。结果显示，乐盲们右脑血流汹涌，而音乐家们左脑血流澎湃，这充分表明，受过训练的大脑在处理和谐音方面果然不同于普通人。而当测试乐曲换上节奏感强烈的现代摇滚乐时，不管是音乐家还是乐盲，两边大脑都产生了血流上升的效应。这一实验结果也与当年利埃茹瓦-肖韦尔医生他们的观察和判断相吻合，即大脑对于音高和节奏的处理是分别进行的。

法国人赫尔维·普拉特尔和让-克劳德·巴龙则采用正电子发射断层扫描（PET）来检验人脑对音乐的反应，他们给受试者听的是大众耳熟能详的比如《蓝色多瑙河》之类的音乐，结果发现除了能够激发颞叶的活动之外，位于大脑背面的视觉皮层也亮了起来。

这一结果无疑在提醒科学家们，音乐是一个综合功能，它牵动了进化中得来的种种能力。

毫无疑问，音乐还涉及到了记忆。早在1898年，佛雷德里克·申就以经验主义的方式讨论过钢琴演奏中的记忆，1991年罗伯特·萨托雷等人在《大脑》期刊上讨论了右颞新皮层在听觉短时记忆中所起的作用。

音乐也是与情绪相关的。2001年，加拿大麦吉尔大学的安妮·布拉德和神经科学家罗伯特·札特尔等人发现，人们在听音乐时脊椎会产生“不寒而栗感”，显然是触发了神经的奖惩系统，与食物、性和毒品上瘾带来的刺激相似，而之后的正电子发射断层扫描显示，大脑的快乐中枢

现代神经科学的发展已经证实，丰富多彩的音乐影响到了人脑中的许多区域，主要包括如下一些——

1．前额叶皮层：这个大脑区域扮演着一个与创造力、满意度以及暴力冲动有关的角色，当一个节拍消失的时候，它会出现反应。最近有个研究还表明，在即兴表演中，前额叶皮层中与表演控制相关的部分会关闭，同时另一个自发意识的部分会被启动。

2．运动皮层：音乐和运动不可能分割，闻歌起舞，而演奏乐器更需要良好的生理运动来配合。

3．感觉皮质：演奏乐器时的动作会给感觉皮层输送一个策略信号。

4．听觉皮层：听到任何声音都会激发本区域，其中包含对音高和基调的分析。

5．视觉皮层：看乐谱或观看表演者的动作能激活视觉皮层。

6．小脑：小脑被认为是掌管肢体运动的，因为那些让人忍不住想用脚打拍子及手舞足蹈的音乐不可能不撩拨到它，它也参与了情感方面的活动，并能分辨出大小和弦的不同。

7．海马：这是一个和长期记忆有关的大脑区域，或许能够帮助大脑找回记忆并为声音提供一个“上下文背景”，当音乐出现情绪性变化时它会被激活。

8．杏仁核：它似乎参与了与音乐有关的记忆，在大和弦及小和弦上的反应有所不同，而那种听音乐时到了某个转换部分人会突然一颤的反应也是因为它被唤醒了。

9．伏隔核：这部分大脑结构被认为是奖惩系统的中心，它或许通过多巴胺的释放来产生对音乐的情绪反馈。

大脑因音乐而更完善

对于惯用右手的人而言，左侧的次级听觉皮质主要处理语言信息，右侧的次级听觉皮质主要处理音乐信息。那么受过音乐训练的人在听音乐时，右侧次级听觉皮质的反应会不会比一般人更为活跃呢？没错，西雅图华盛顿大学的斯蒂芬·莫里森等人在2003年获得的实验结果支持这一观点。六位音乐家与六位无音乐训练背景的人士在实验中聆听了两种风格截然不同的音乐：巴洛克时期作曲家史卡拉蒂的《三重奏鸣曲》和中国传统乐曲《柳青娘》。音乐家们熟悉史卡拉蒂，但不熟悉《柳青娘》，而非音乐家对这两支曲子都是陌生的。核磁共振成像显示，不管是在听西方音乐还是中国音乐，音乐家右侧颞上回的活跃程度都比非音乐家来得显著。

音乐增进大脑发育不仅仅体现在听觉皮层上，事实上，还有一个更著名的案例，即所谓“莫扎特效应”，说是听多了莫扎特的人会更聪明。那还得回溯到1993年10月，一位叫做弗朗西斯·劳舍尔的美国加州大学学者在《自然》上发表了一篇文章，称发现莫扎特有提升智力水平的功用，至少具有短期效果。他和合作者找来一些学生，把他们分为三组，分别置身于以下三种不同的声音环境中：D大调莫扎特钢琴奏鸣曲、休闲音乐和安静无声。一段时间后，他们对受试者作空间推理测试，结果发现听莫扎特的一组成绩最好。由此得出结论，感知音乐和空间推理两项活动在大脑中的区域可能有共通之处，因此某些特定音乐能够起到类似于测试热身的作用。不过，这篇文章马上成了靶子，有人接下去用类似的方法重复了这个试验，不同之处在于换了测试形式——让受试者复述一串数字，结果十分不理想。由此可见，“莫扎特效应”对测试形式有选择性。还有人在猴子身上做了试验，结果更具有讽刺意味：听了十五分钟莫扎特钢琴曲之后，猴子的记忆力不升反降；而听噪音的猴子在记忆力方面竟然有一个小小的提升！一言以蔽之，劳舍尔的实验被认为存在很大漏洞，样本范围小，且无法排除以下可能：并非莫扎特提升了智力，而是休闲音乐或安静环境削弱了智力。

2006年左右，又冒出来两个研究支持劳舍尔的观点：一个研究认为莫扎特奏鸣曲可以让老鼠更顺利地完成迷宫游戏，在围产期给老鼠听，生出来的小老鼠成年后也更聪明；另一个研究说，观察到音乐改变了大脑中蛋白质分子TrkB表达的水平，这种蛋白质和一种叫做“神经可塑性”的大脑学习机制有关。

关于“莫扎特效应”的争论和实验必将继续下去，而这将毫不影响莫扎特作为最受欢迎的胎教音乐在世界各地卖得盘满钵满。

1995年，贝斯以色列女执事医学中心的哥特弗莱德·施劳格发表文章称，他们发现从7岁就开始演奏的职业音乐家有着很厚的胼胝体（即连接左右两个半脑的神经轴突束），由此可以证明学习音乐有助于增强神经连接。但怀疑的声音很快指出，这些音乐家有可能因为先有了强壮的胼胝体，才在音乐职业方面有所发展。

可贵的是施劳格始终坚持自己的判断，他又从头开始对31名儿童进行了系统的观察研究，通过搜集他们六岁和九岁时的大脑磁共振图谱来检验音乐对大脑的影响。这些观察对象中，有六名儿童坚持每周至少两个半小时的音乐演奏练习，三年下来，其胼胝体的部分结构成长率比大脑整体成长率高百分之二十五；而那些每周平均只有一至两小时练习以及放弃练习的儿童都没有显示出这样的成长率。

虽说这些研究还都只能较为初步地证实音乐对大脑的塑造，但更多证据正在给出更有力的支持，有趣的实验结果也不断地冒出来，一个普遍的观点是，音乐将自上而下地改造人的大脑，通过高级皮层的改变来影响低级皮层。不妨夸张地设想一下：这个星球没准儿哪一天就被音乐家给统治了，嗯，听起来还是个不错的结果。

【责任编辑：杨枫】