1995年夏天的一個下午，發生了一件奇怪的事情。我正在微調我為一張關於音樂與大腦的 CD 錄製的口語評論。為了檢測錄音中的小故障，我迴圈播放短語，以便我可以一遍又一遍地聽到它們。有一次，當我獨自在房間裡時，我將其中一個短語“sometimes behave so strangely（有時行為如此奇怪）”設定為迴圈播放，開始做其他事情，然後忘記了它。突然間，我覺得好像有一個陌生的女人在唱歌！環顧四周，發現沒有人後，我意識到我聽到的是我自己的聲音重複地發出這個短語——但現在，我聽到的不是言語，而是從揚聲器中流淌出來的旋律。透過簡單的重複過程，我的言語變成了歌曲。
這種引人注目的感知轉變，我後來發現它發生在大多數人身上，表明言語和歌曲之間的界限可能非常脆弱。作曲家已經考慮到了音樂和言語之間的緊密聯絡，例如，將口語單詞和短語融入他們的作品中。此外，許多發聲似乎都介於言語和歌曲之間的界限附近，包括宗教聖歌和咒語、演說、歌劇朗誦調（歌劇中一種類似於歌唱日常語言的演唱風格）、街頭小販的叫賣聲和一些說唱音樂。
然而，幾十年來，音樂家的經驗和普通觀察者的看法與科學觀點相沖突，科學觀點認為，大腦的不同區域控制著言語和音樂。然而，心理學家、語言學家和神經科學家最近改變了他們的論調，因為先進的神經影像技術幫助積累了證據，表明大腦中控制音樂和語言的區域是重疊的。最新的資料顯示，兩者實際上是如此緊密地交織在一起，以至於對音樂的感知對於嬰兒的語言發展至關重要，甚至有助於鞏固嬰兒和母親之間的聯絡。一些研究表明，隨著孩子長大，音樂訓練可能培養他們的溝通技巧，甚至他們的閱讀能力。更重要的是，音樂和語言之間的神經聯絡是雙向的：一個人的母語會影響他或她感知音樂的方式。相同的音符序列聽起來可能因聽眾從小學習的語言而異，而像普通話這樣的聲調語言的使用者比西方人更有可能擁有絕對音感。
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文字交響曲
音樂家和哲學家長期以來一直認為言語和旋律是相互關聯的。俄羅斯作曲家穆捷斯特·穆索爾斯基認為，音樂和談話本質上非常相似，作曲家可以重現一段對話。他寫信給他的朋友裡姆斯基-科薩科夫：“無論我聽到什麼言語，無論誰在說話……我的大腦都會立即開始構思這段言語的音樂表達。” 事實上，當您聆聽他的一些鋼琴和管絃樂作品時，您可能會突然發現您正在“聽到”俄語。
儘管存在這種關於言語和音樂之間聯絡的非正式證據，但研究人員——部分受到大腦損傷影響了他們的言語但保留了他們的音樂能力患者的鼓舞——在 20 世紀中期左右開始表達相反的觀點。大腦分為兩個半球，這些專家假設，它的功能也同樣井然有序，語言位於左側，音樂位於右側。他們的理論是，對話的神經訊號繞過了聲音處理的通常通路，而是在大腦左半球的獨立“模組”中進行分析。該模組據推測排除了非語言聲音，例如音樂。同樣，該理論認為，音樂是在右半球模組中處理的，該模組排除了言語聲音。這種有吸引力的二分法變得如此流行，以至於有效地排除了幾十年來的任何認為語言和音樂可能在神經學上——和功能上——相互交織的想法。
但是，到了 20 世紀 90 年代末，一代年輕的研究人員，他們與言語和歌曲的分離沒有利害關係，開始質疑這個想法。他們揭示了現有資料，表明音樂的某些方面比右半球更多地調動了左半球。此外，開創性的新實驗，其中許多是使用新興技術（例如功能性磁共振成像）進行的，表明音樂和言語在神經學上並不像研究人員假設的那樣分離。
一項調查表明，對音樂的感知和欣賞可能會影響傳統上被認為是語言處理器的腦區。在 2002 年的一項研究中，時任德國萊比錫馬克斯·普朗克人類認知和腦科學研究所的神經科學家斯特凡·科爾施和他的同事們在使用功能性 MRI 監測參與者大腦的同時，向他們呈現了和絃序列。他們發現，這項任務促使大腦兩側都活躍起來，但最顯著的是左半球的兩個區域，布羅卡區和韋尼克區，這兩個區域對於語言處理至關重要，許多研究人員曾認為它們專門用於此功能。其他更新的研究表明，說話會啟用許多與需要唱歌的類似任務相同的大腦區域。這些以及其他實驗者的數十項發現已經證實，專門用於言語和歌曲的神經網路顯著重疊。
這種重疊是有道理的，因為語言和音樂有很多共同之處。它們都受語法支配，其中基本元素根據既定規則按層次結構組織成序列。在語言中，單詞組合成短語，短語連線形成更大的短語，而更大的短語又組合成句子。同樣，在音樂中，音符組合成樂句，樂句連線形成更大的樂句，依此類推。因此，要理解語言或音樂，聽眾必須推斷出他們聽到的段落的結構，使用他們透過經驗獲得的規則。
此外，言語有一種自然的旋律，稱為韻律。韻律包括整體音高水平和音高範圍、音高輪廓（音高中升和下降的模式）、響度變化、節奏和速度。韻律特徵通常反映說話者的情緒狀態。當人們快樂或興奮時，他們經常以更快的速度、更高的音高和更寬的音高範圍說話；當人們悲傷時，他們傾向於以更慢的速度、更低的聲音和更少的音高變化說話。韻律還有助於我們理解言語的流暢性和含義。短語之間的界限通常以停頓為標誌，短語的結尾往往以較低的音高和較慢的語速來區分。此外，重要的單詞通常以較高的音高說出。有趣的是，口語的一些音高和時間特徵也出現在音樂中，這表明可能涉及重疊的神經迴路。
有意義的旋律
在出生時，嬰兒已經熟悉母親說話的旋律。從分娩開始時在子宮內錄製的錄音顯示，可以清楚地聽到母親發出的言語聲音。然而，到達嬰兒的短語已經過母親組織的過濾，因此清晰的高頻——攜帶對識別單詞含義很重要的許多資訊——被減弱了，而言語的音樂特徵——其音高輪廓、響度變化、節奏和節奏模式——得到了很好的保留。
這些口語旋律似乎為母嬰聯絡奠定了基礎。在 1980 年發表的一項巧妙實驗中，北卡羅來納大學格林斯伯勒分校的心理學家安東尼·J·德卡斯珀和現任哥倫比亞大學的威廉·P·費弗記錄了新媽媽大聲朗讀書籍的故事。在這個實驗裝置中，新生嬰兒可以透過吸吮奶嘴來開啟錄音，這是一個他們隨著時間推移而學會的聯絡，當他們的行為產生母親的聲音時，他們比其他女性的聲音吸吮得更頻繁。研究人員推斷，新生兒更喜歡聽他們在出生前已經熟悉的聲音。然後，在 1996 年，德克薩斯大學達拉斯分校的心理學家梅蘭妮·J·斯彭斯和馬克·S·弗里曼報告說，他們進行了一項類似的實驗，他們使用低通濾波器來消除錄製的女性聲音，使其聽起來像在子宮裡一樣。新生嬰兒更喜歡母親過濾後的聲音而不是其他女性的聲音，再次表明他們已經熟悉了子宮中母親話語的旋律。
除了在母親和孩子之間建立初步聯絡外，早期接觸音樂性的言語聲音可能開始了學習說話的過程。例如，在 1993 年的一項研究中，兩天大的嬰兒更喜歡聽他們母語的錄音，而不是外語的錄音。由於如此年幼的嬰兒只能在子宮中熟悉這種言語，因此結果表明，嬰兒最初對他們語言的音樂品質感到舒適。
因此，音樂可能是嬰兒學習複述的言語的第一部分；嬰兒在哭泣時會回應他們母語固有的旋律，早在他們能說出實際單詞之前。在 2009 年發表的一項研究中，德國維爾茨堡大學的醫學人類學家凱瑟琳·沃姆克和她的同事們記錄了出生在法語或德語家庭的新生嬰兒的哭聲——最初是上升然後下降的音高。研究人員發現，法國嬰兒的哭聲主要由上升部分組成，而下降部分在德國嬰兒的哭聲中占主導地位。上升的音高在法語言語中特別常見，而下降的音高在德語中占主導地位。因此，這項研究中的新生兒將他們在子宮中接觸到的言語的一些音樂元素融入了他們的哭聲中，表明他們已經學會使用他們的第一語言的一些特徵。
出生後，言語的旋律對於母親和嬰兒之間的交流也至關重要。當父母與嬰兒說話時，他們使用誇張的言語模式，稱為母親語，其特徵是高音高、大音高範圍、慢速、長停頓和短語。這些悅耳的誇張有助於尚無法理解單詞含義的嬰兒掌握母親的意圖。例如，母親使用下降的音高輪廓來安撫煩躁的嬰兒，並使用上升的音高輪廓來吸引嬰兒的注意力。為了表達贊同或讚揚，他們發出陡峭的上升和下降音高輪廓，如“Go-o-o-d girl！（好-女-孩！）”當他們表達不贊成時，如“Don’t do that！（不要那樣做！）”，他們以低沉的、斷斷續續的聲音說話。
在 1993 年，斯坦福大學的心理學家安妮·費爾納爾德報告說，她讓來自英語家庭的五個月大的嬰兒接觸用德語、義大利語和無意義英語以及常規英語母親語說出的贊同和禁止短語。即使所有這些言語對嬰兒來說都是胡言亂語，他們也做出了適當的情緒反應，當聽到贊同時微笑，當聽到禁止時變得沮喪或哭泣。因此，僅僅是言語的旋律，與任何內容無關，就傳達了資訊。
雖然檢測言語旋律的能力是天生的，但人們可以透過上音樂課來磨練這項技能。在 2009 年發表的一項研究中，法國國家科學研究中心的神經科學家米蕾耶·貝松和現任多倫多羅特曼研究所的西爾萬·莫雷諾以及他們的同事招募了八歲且沒有接受過音樂訓練的兒童，並將他們分為兩組。一組上了六個月的音樂課，另一組參加了繪畫課。在訓練前後，孩子們聽錄製的句子；在其中一些句子中，最後一個詞的音高被提高，使其聽起來與句子的其餘部分不協調，孩子們被要求檢測出更改後的句子。一開始，兩組在檢測音高變化的能力上沒有差異，但在六個月的指導後，上過音樂課的孩子表現優於其他孩子。因此，受過音樂訓練的兒童可能在掌握言語的情感內容——和意義——方面具有優勢。
音樂訓練可能部分透過調整聽覺腦幹（一組接收來自耳朵的訊號並幫助解碼言語和音樂聲音的結構）來影響對韻律的感知。在 2007 年的一項調查中，西北大學的神經科學家帕特里克·王和妮娜·克勞斯以及他們的同事讓英語使用者接觸普通話語音，並使用放置在頭皮上的電極測量聽覺腦幹中的電反應。對於接受過音樂訓練的參與者來說，對普通話的反應更強烈——他們開始訓練的時間越早，持續訓練的時間越長，這些腦區的活動就越強烈。
其他研究表明，音樂課可以提高檢測言語中傳達的情緒的能力（大概是透過提高對韻律的意識）。在 2004 年發表的一項研究中，多倫多大學的心理學家威廉·F·湯普森和他的同事給一群六歲兒童上了一年的音樂鍵盤課，然後測試他們識別口語句子中表達的情緒的能力，並將他們的分數與未接受音樂訓練的兒童的分數進行比較。他們發現，接受音樂課程的孩子更擅長識別句子是以恐懼還是憤怒的語氣說出的——即使句子是以不熟悉的語言說出的。
音樂訓練甚至可能加速學習閱讀的過程。優秀的讀者在音樂能力測試中往往比差的讀者做得更好（儘管此規則有很多例外）。在他們 2009 年的研究中，莫雷諾和他的同事發現，上過音樂課的八歲兒童的閱讀能力也比學習繪畫的兒童更好，這表明對音樂的掌握可能會延伸到破譯書面文字的技能。研究人員甚至建議，音樂訓練（與其他療法相結合）可能對治療閱讀障礙有用。
協調一致地說話
不僅接觸音樂可以增強我們的語言技能，而且我們聽到的言語也會影響我們對音樂的感知。例如，在我 20 世紀 80 年代發現的一種稱為三全音悖論的音樂幻覺中，聽眾會聽到兩個計算機生成的音調，它們相隔半個八度音階（或三全音），一個接一個。每個音調都是一個明確定義的音符，例如 C、升 C 或 D，但其八度音階本質上是模糊的，因此一個音符可以是例如中央 C、比中央 C 高或低一個八度音階的音符，或任何其他 C。然後，聽眾決定模式是音高上升還是下降。（由於音符的八度音階位置不明確，因此沒有正確答案，並且感知因聽眾而異。）有趣的是，我發現這種判斷取決於聽眾接觸到的語言或方言。例如，在 1991 年的一項研究中，我要求在加利福尼亞長大的人和在英格蘭南部長大的人判斷這些三全音，發現當加利福尼亞人傾向於將模式聽作上升時，英格蘭南部的受試者傾向於將其聽作下降，反之亦然。在 2004 年發表的另一項研究中，我的同事和我發現了來自越南的聽眾和出生在加利福尼亞的母語為英語的聽眾之間的相同二分法，這表明我們早年學習的語言提供了一個音樂模板，影響我們對音高的感知。
這樣的模板也可能限制我們說話聲音的音高範圍。在 2009 年發表的一項研究中，我的同事和我檢查了中國兩個村莊的女性言語的音高範圍，發現同一村莊的人們的音高範圍聚集在一起，但在不同村莊之間有所不同，這表明即使我們周圍聽到的聲音的區域性差異也會影響我們產生的言語的音高。
我們接觸到的語言也可能極大地影響發展絕對音感的機率——即在沒有參考音符的情況下說出音符音高的能力。這種技能在我們的文化中非常罕見：據估計，只有萬分之一的美國人擁有它。1997 年，我注意到，當我發出一個越南語單詞而沒有注意它的音高時，一位以越南語為母語的聽眾要麼會誤解我，要麼根本不知道我想說什麼。但是，當我把音高弄對時，問題就消失了。越南語和普通話都是聲調語言，其中單詞根據其發音的聲調而具有完全不同的含義。在越南語中，以中平調發音的“ba”字的意思是“父親”；以低降調發音的同一個字的意思是“祖母”。在普通話中，“ma”字以高平調發音時意為“母親”，但以低降後升調發音時意為“馬”。
然後我瞭解到，越南語和普通話使用者不僅對他們聽到的音高非常敏感，而且他們可以用一致的絕對音高發出單詞。在 2004 年發表的一項研究中，我的同事和我要求普通話和越南語母語使用者在兩天內分別背誦一份他們母語的單詞列表。我們發現他們的音高非常一致：與不同日期進行比較時，一半的參與者表現出的音高差異小於半音。（半音是半個音調——也就是說，F 和升 F 之間的差異。）
鑑於這些發現，我想知道聲調語言使用者是否在嬰兒期就獲得了他們語言聲調的絕對音感，以及他們母語的其他特徵。那麼，對於聲調語言使用者來說，培養音樂音調的絕對音感將比對於非聲調語言（如英語）的使用者來說容易得多。在 2006 年發表的一項實驗中，我的同事和我給兩組大型音樂學院的學生——北京中央音樂學院的普通話使用者和紐約州羅切斯特市伊斯曼音樂學院的英語或其他非聲調語言的使用者——進行了一項絕對音感測試，發現絕對音感的流行率在普通話使用者中確實高得多。這些發現與我的假設一致，但由於中央音樂學院的學生都是中國人，因此結果可能意味著刺激絕對音感發展的基因在中國人中更普遍。
為了確定哪種解釋是正確的，我的同事和我給南加州大學音樂學院的學生進行了絕對音感測試，其中包括英語使用者和三組按其母語聲調語言流利程度劃分的東亞學生。在英語使用者中，絕對音感的流行率在 5 歲或更早開始音樂訓練的人中僅為 8%，而在 6 歲至 9 歲之間開始訓練的人中僅為 1%。在母語聲調語言完全不流利的東亞學生中，統計資料也相似。相比之下，母語聲調語言非常流利的學生在我們的測試中表現非常出色：在 5 歲或更早開始音樂訓練的學生中，92% 的人擁有絕對音感，而在 6 歲至 9 歲之間開始音樂課程的學生中，這一比例為 67%。母語聲調語言流利程度中等的學生介於這兩個極端之間。我們在 2009 年發表的這些發現有力地表明，聲調語言使用者中絕對音感的高流行率不是遺傳性的，而是與接觸他們的語言有關。
因此，我們嬰兒期學習並在之後繼續說的語言可能會對我們編碼音樂聲音的方式產生深遠的影響。事實上，在許多方面，音樂和言語似乎是映象，兩者都在彼此的發展中發揮著不可或缺的作用——在我們作為人與人之間建立聯絡和交流的方式中，在我們感知周圍聲音的方式中，在我們對語言的理解中，以及在我們思維的運作中。