在一種非常規的方法中，腎臟病學家邁克爾·菲爾德教導醫學生透過聽診器來解讀不同的心臟雜音，使用顫音、倚音和漸弱來描述心臟瓣膜閉合時發出的獨特聲音，以及血液在心臟管道疾病中流經滲漏瓣膜的聲音。
另一方面，在基於心電圖 (ECG) 心律失常軌跡的音樂中，我們中的一位——音樂家兼數學家伊萊恩·周——使用音樂符號來捕捉心臟電異常的標誌性節奏。從現有的音樂片段拼貼而成，這些片段與心跳相匹配，布魯貝克的《藍色迴旋曲》提供了室性早搏的 2:4:3 節奏紋身，皮亞佐拉的《大探戈》混音版產生了心房顫動的不規則節奏。《鋼琴小練習曲》附有心臟病專家皮爾·蘭比亞斯的教學描述，為普通人介紹了心臟的電異常。
這些心-音樂對映之所以有效，是因為異常的心律傾向於形成簡單的節拍間期比率。事實上，貝多芬音樂中獨特的節奏與心律失常的節奏非常相似，以至於心臟病專家推測它們可能是貝多芬可能的心律失常的轉錄，他的內感受性意識，即他對自身心跳的感知，因他的耳聾而增強。
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這只是音樂應該成為每位心臟病醫生工具包一部分的眾多原因之一。音樂和心臟在 popular consciousness 中一直浪漫地聯絡在一起，因為它們都與人類情感和大腦有關。歷史上充斥著情感激動的事件之後幾乎立即導致當事人死亡的例子。外科醫生約翰·亨特曾有名言：“我的生命掌握在任何可能讓我激動的人手中”，之後在一次激烈的董事會會議後倒下身亡。
心臟病專家彼得·塔加特和皮爾·蘭比亞斯一直在研究情緒如何改變單個心肌細胞的傳導特性。精神壓力會改變每次心跳後心肌細胞的恢復期，稱為動作電位持續時間。塔加特與人合著了一項研究，其中讓心跳以穩定速率起搏的患者觀看驚悚片《垂直極限》(2000) 中“割繩子”的場景。患者的動作電位持續時間在壓力下縮短。這可能解釋了更極端的壓力加上潛在的心臟疾病如何可能引發危及生命的心律失常。
急性壓力會在心臟中產生顯著影響，但長期不安全感導致的慢性壓力也會使患者更容易患病和死亡。當感知到安全時，交感神經系統的高警覺預設狀態會被抑制；這些安全制動器在壓力下會解除。《壓力的廣義不安全理論》由心理生理學家朱利安·泰耶共同撰寫，該理論將長期壓力源（如低社會地位、早年逆境或孤獨）無意識地感知到的不安全感與過度警惕聯絡起來，而過度警惕會增加患心臟病的機率。
音樂之所以能打動我們，部分原因是它利用了我們關於心跳的原始直覺。直到 19 世紀中葉被機械節拍器取代之前，人類心跳一直是音樂時間的標準計量單位。在他的1496 年的論文《音樂實踐》中，作曲家兼理論家弗蘭基努斯·加夫裡烏斯寫道，音樂節拍的適當度量應該是健康人的脈搏，並指出“發熱者”的脈搏會以令醫生擔憂的方式增加或變得不均勻。
當我們與音樂的脈搏聯絡起來時，我們會感知到他人的生理狀態。舒伯特的《C 大調絃樂五重奏，作品 100》開頭的穩定脈搏為其縈繞心頭的旋律設定了強勁而寧靜的節奏。《魔王》開頭的急促八度音階喚起了發燒的男孩在他父親懷抱中，在暴風雨肆虐的夜晚飛奔時快速的心悸。一項由音樂家兼科學家格蕾絲·萊斯利共同撰寫的研究發現，僅僅聆聽心跳，純脈搏音樂，就可以提高聽眾感知他人感受的能力。
音樂會改變我們的心率、呼吸和血壓，並改變我們的心率變異性，這些都是心臟和精神健康的指標。神經科學家 Psyche Loui 及其同事將音樂引起的生理變化追溯到大腦網路中的一箇中心節點，稱為前島葉，它與迷走神經有密切聯絡，迷走神經負責身體功能的無意識調節。
前島葉與外部和內部體驗的共情映象有關。它還與大腦中負責聽覺（聽覺皮層）和愉悅感（多巴胺能獎勵系統）的部分相連。這些聽覺和獎勵網路通路可能支援大腦在音樂聆聽過程中形成預測和期望的能力。期望的系統性實現和違反被認為是音樂中情感和意義的基礎。
音樂是誘導心腦研究中生理變化的理想催化劑，因為它可以系統地分解為基於音符內容以及在演奏中傳達此內容的方式的特徵。證據表明，這些音樂屬性會在基本層面上觸發大腦反應。作曲家兼神經科學家邁克爾·凱西在OpenFMRI Study Forrest 資料集中分析了聽眾的大腦成像資料，發現特定的音樂特徵誘發了聽眾大腦區域的可預測啟用模式。啟用模式足夠一致，機器可以僅從聽眾的 fMRI 掃描中推斷出聽眾聽到的音樂或其流派。
音樂特徵也與生理反應有關。在一項由醫生盧西亞諾·伯納迪和彼得·斯萊特共同撰寫的研究中，聲樂和管絃樂中響度的增加會導致血管收縮和血壓升高，其幅度與這些漸強成正比。威爾第詠歎調的樂句長達十秒——梅耶波的週期，即身體自然的血壓振盪——導致聽眾的心臟和呼吸訊號與音樂包絡同步。這種無意識的生理反應被認為是音樂引起的情緒的起源。
音樂還對人類生理產生共同影響。聽同一音樂的人不僅傾向於同步他們的動作，還會同步他們的呼吸和心律。部分心跳連貫性是由於共同呼吸造成的，但即使在去除呼吸的影響後，一起發出長音的人的心跳之間的部分連貫性（線性關係）仍然高於基線或共同呼吸。
演奏音樂的認知和身體需求也會對音樂家的心律和呼吸模式產生可衡量的影響。心理學家卡羅琳·帕爾默和夏農·賴特表明，音樂家演奏不熟悉的音樂旋律以及早上醒來後第一時間演奏而不是晚上演奏時，他們的心律的重複性顯示出更大的僵化性（可預測性）。
對於心臟病患者，基於音樂的干預措施還可以調節腦血流量，減少術前焦慮和術後壓力，改善手術結果並降低皮質醇水平。研究發現，音樂干預措施會顯著影響冠心病患者的心率和血壓。對於曾發生過心臟病發作的患者，聆聽放鬆的音樂不僅可以降低心率和呼吸頻率，還可以降低心臟的氧氣需求。
生物反饋感測器的技術進步意味著可以利用心跳和心率變異性等生理引數來指導心臟治療中的音樂干預。生理反饋可用於選擇或塑造音樂以影響聽眾的心率和呼吸，例如，增加心率變異性。隨著生物反饋裝置的廣泛應用，根據個體認知或神經心臟狀態定製音樂干預措施現在觸手可及，從而實現改善身心健康的“音樂處方”。
這是一篇觀點和分析文章；作者或多位作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。
本文是在哈佛大學拉德克利夫高階研究院舉辦的關於音樂與心臟的探索性多學科研討會上開發的，該研討會涉及醫生、神經科學家和音樂家，他們對音樂及其對人體生理的影響特別感興趣。
EC 和 PDL 的工作部分由歐盟“地平線 2020”研究與創新計劃下的歐洲研究委員會 (ERC) 資助（資助協議編號 788960 和 957532）。
EL 的工作部分由國家科學基金會 (NSF) 根據 NSF STTR 第一階段資助號 2014870 資助。本材料中表達的任何意見、發現和結論或建議均為作者的意見、發現和結論或建議，不一定反映資助機構的意見。.