探索音樂大腦

它可以讓我們熱淚盈眶，也可以讓我們翩翩起舞，可以驅使我們戰鬥，也可以哄我們入睡。音樂對全人類的強大力量確實令人驚歎。也許正是出於這個原因，地球上沒有任何一種人類文化沒有音樂：人們製作音樂的時間早於農業，甚至可能早於語言。例如，最近在法國和斯洛維尼亞發現的由我們的尼安德特人表親製作的、令人驚訝的複雜且悅耳的笛子。其中一些用動物骨頭雕刻而成的樂器，歷史長達 53,000 年，比著名的拉斯科洞穴壁畫的歷史還要長兩倍。

儘管音樂具有古老而原始的性質，但科學家們一直在努力解決一些關於其起源和目的的基本問題。大腦是如何處理音樂的？是否有專門的神經迴路用於創造或解釋音樂？如果是這樣，它們是否像語言一樣是人類獨有的？還是其他動物也擁有真正的音樂能力？為什麼對音樂的欣賞幾乎是普遍的？隨著時間的推移，它是否傳遞了一些進化優勢？生物音樂學領域仍然相當年輕，但在過去的幾年裡，它已經開始回答其中的一些問題。

也許最基本的是，研究人員已經發現，音樂——就像語言一樣——刺激大腦中的許多區域，包括通常參與其他型別思考的區域。因此，哈佛醫學院的馬克·朱德·特拉莫在最近一期的《科學》雜誌上認為，大腦沒有像其他人所認為的那樣，有一個特定的“音樂中心”。他以左側顳平面為例。這個微小的大腦區域對於完美音高的黃金音樂天賦至關重要——這種罕見的能力可以透過耳朵識別鋼琴上敲擊的完美中央 C 或經過的汽車喇叭的 E。但是左側顳平面在語言處理中也起著重要作用。因此，特拉莫寫道，“沒有明顯可識別的大腦結構專門在音樂認知過程中起作用。然而，聽覺皮層和大腦其他區域內的獨特神經活動模式可能會賦予音樂處理的特異性。”

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特拉莫談到的一些模式已透過神經影像學研究揭示出來——另一些模式則透過對患者的測試揭示出來，這些患者像奧利弗·薩克斯的暢銷書中的主角一樣，遭受了不尋常形式的腦損傷。例如，在 1990 年代後期，蒙特利爾大學的伊莎貝爾·佩雷茨和馬賽的 INSERM 的凱瑟琳·利熱-肖維爾對 65 名因癲癇而接受過部分顳葉手術切除的人進行了多項實驗。從這些研究中，他們得出結論，音樂性主要存在於大腦的一側——右半球。

實驗很簡單：佩雷茨和利熱-肖維爾為每位患者播放了兩次不同的歌曲。有時旋律完全相同。其他時候，它們的某些屬性發生了變化，研究人員將其描述為“維度”：首先是音高，它與特定音調的實際頻率有關；第二個是節奏，或一系列音符的持續時間；第三個是速度，一首樂曲的整體節奏；第四個是輪廓，它描述旋律的形狀，或音符的上升和下降模式；第五個是調，或旋律中音符所屬的一組音高；其他維度包括音色、響度和空間位置。

科學家們發現，左顳葉受損的人難以識別調的變化，而右側受損的人則難以識別調和輪廓的變化。後來的影像學研究顯示，對右半球也有類似的偏好——尤其是在非音樂家群體中——儘管特拉莫指出，最近的工作對這種“音樂半球”的假設提出了一些質疑。“右半球聽覺皮層的帶區和副帶區可以區分音符的持續時間和分離的區域性變化，”他寫道，“而按節拍分組主要涉及兩側半球的前副帶區。”

從心靈之眼到情感之座

可以肯定的是，越來越明顯的是，大腦中意想不到的且不復雜的區域有時會參與到解釋、寫作、感受或演奏音樂中。正如一些研究表明，即使是視覺皮層有時也會參與其中。卡昂大學的埃爾維·普拉特爾、讓-克勞德·巴倫及其同事使用正電子發射斷層掃描 (PET) 來監測音高變化的影響。令他們驚訝的是，視覺皮層的布羅德曼 18 和 19 區亮了起來。這些區域更廣為人知的名稱是“心靈之眼”，因為它們本質上是我們想象力的畫布。任何虛構的畫面都從那裡開始。因此，巴倫認為，大腦可能會創造一個象徵性的影像來幫助它破譯音高的變化。

但是，音樂的觸動遠不止於此——它穿透聽覺和視覺皮層的外層，到達控制我們情緒的邊緣系統。那裡產生的情緒會產生一些眾所周知的生理反應。例如，悲傷會自動導致脈搏減慢、血壓升高、皮膚電導率下降和溫度升高。恐懼會增加心率；快樂會讓你呼吸加快。透過監測這些生理反應，康奈爾大學的卡羅爾·克魯姆漢斯爾證明了音樂可以直接引發一系列情緒。她發現，節奏快、主調的音樂會給聽眾帶來與快樂相關的所有身體變化。相反，節奏慢、小調會導致悲傷。

麥吉爾大學的羅伯特·扎託雷和安妮·布拉德透過 PET 成像實驗證實了克魯姆漢斯爾的研究結果。他們創作了包含不和諧和和諧音符模式的原創旋律，並將其播放給一群願意同時接受掃描的志願者。正如預期的那樣，不和諧使邊緣系統中與不愉快情緒相關的區域在 PET 掃描中亮了起來，而和諧的旋律刺激了與快樂相關的邊緣結構。

一些研究人員斷言，音樂如此觸動邊緣系統——從進化角度來看，這是我們大腦的古老部分，也是我們與動物王國的大部分共享的部分——絕非偶然。在最近發表在《科學》雜誌上的另一篇論文中，國家科學院生物音樂專案負責人帕特里夏·格雷和來自全國各地的幾位同事提出，音樂早在人類出現之前就已經存在於這個世界上。“鯨魚和人類的音樂有如此多的共同之處，儘管我們的進化路徑在 6000 萬年內沒有相交，”他們寫道，“這表明音樂可能早於人類——我們不是音樂的發明者，而是音樂舞臺上的後來者。”

座頭鯨、蜂鳥和人類作曲家

格雷和她的團隊指出，座頭鯨作曲家使用了許多與人類歌曲作者相同的技巧。除了使用相似的節奏之外，座頭鯨還會在幾秒鐘內保持音樂短語，在演唱下一個短語之前，從幾個短語中建立主題。鯨魚的歌曲通常不短於人類的民謠，也不長於交響樂的樂章，這可能是因為它們具有相似的注意力持續時間。儘管它們可以演唱超過七個八度的音域，但鯨魚通常以調為基礎進行演唱，相鄰音符之間的距離不超過一個音階。它們以與人類作曲家幾乎相同的比例混合打擊樂和純音——並遵循它們的 ABA 形式，即呈現、闡述主題，然後在稍作修改後重新訪問。

也許最令人驚奇的是，座頭鯨的歌曲中包含了重複的押韻副歌。格雷和她的同事表示，鯨魚可能會像我們一樣使用押韻，作為幫助它們記憶的手段。最近的一項研究表明，鯨魚的歌曲通常非常朗朗上口。當幾隻來自印度洋的座頭鯨流浪到太平洋時，它們在那裡遇到的一些鯨魚很快就改變了它們的曲調——在短短三年內演唱了新鯨魚的歌曲。

回到陸地上，鳥類也像人類一樣創作音樂。“當鳥類創作歌曲時，它們經常使用與人類作曲家相同的節奏變化、音高關係、排列和音符組合，”格雷和她的同事寫道，並引用了他們已故的合著者路易斯·巴普蒂斯塔所做的工作。“因此，一些鳥鳴類似於音樂作品；例如，峽谷鷦鷯的顫音像肖邦的《革命》練習曲的開頭一樣，沿著音階傾瀉而下。”同樣的鳥以半音階唱歌，將八度音階分成 12 個半音，而隱士鶇則以所謂的五聲音階唱歌。也許正是因為這些鳥類以與西方音樂相同的音階進行演唱，所以人們才覺得它們如此迷人。

為何如此不同的生物，擁有如此不同的發聲方式，卻都採用瞭如此驚人地統一的旋律模式？格雷和她的同事們得出結論，這些相似之處“讓人忍不住推測，或許存在柏拉圖式的另一種可能——存在一種等待被發現的通用音樂。”但事實上，目前關於音樂的目的以及它是否在人類進化中具有適應性，存在著相當大的爭議。

“聽覺芝士蛋糕”還是進化優勢？

麻省理工學院的語言學家史蒂文·平克（Steven Pinker）認為，音樂僅僅是“聽覺芝士蛋糕”，或者如麥吉爾大學的丹尼爾·J·列維廷（Daniel J. Levitin）在最近一期《大腦》（Cerebrum）雜誌上解釋的那樣，“是語言進化的副產品”。但許多科學家——包括列維廷在內——並不認同。“一些研究人員發現，聆聽熟悉的音樂會啟用大腦古老原始區域深處的神經結構，即小腦蚓部，”列維廷寫道。“音樂如此深刻地影響著情感的入口，它必然具有某種古老而重要的功能。”

倫敦大學學院的傑弗裡·米勒（Geoffrey Miller）提出，音樂能力——就像寬闊的肩膀或豔麗的羽毛一樣——可能用來向潛在的伴侶展示健康狀況。畢竟，唱歌或演奏樂器需要靈巧的技巧和良好的記憶力。列維廷提出的另一個觀點是，音樂的功能是溝通，或許是模仿我們物種原始呼叫的節奏和輪廓。此外，他還提出，音樂也許透過刺激我們原始的時間機制來傳遞優勢。

最有趣的是，他認為音樂刺激了我們從環境中尋找模式的驅動力。“我們的大腦不斷試圖從無序中創造秩序，而音樂對我們更高層次的認知中心來說是一個絕佳的模式遊戲，”他寫道。“從我們的文化中，我們（即使是不自覺地）瞭解音樂結構、音調以及其他理解音樂隨著時間推移而展開的方式；我們的大腦透過從音樂的演奏中提取不同的模式和分組來得到鍛鍊。”正是這種模式識別——對於理解我們周圍的世界至關重要——基思·德夫林（Keith Devlin）在他的著作《數學基因》（The Math Gene）中提出，它是語言的起源，也是數學能力的基礎。可以肯定的是，研究人員不會很快就音樂的目的達成一致，但這幸運的是，不應該阻止我們中的任何人享受音樂。