本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
回想一下你第一次聽到自己最喜歡的歌曲的那一刻。是什麼讓你停下了腳步？是那種持續不斷的累積，高高地翱翔，讓你充滿了一種歡欣鼓舞的感覺嗎？是那些輕盈如翅膀的俏皮高音，讓你腳步輕快嗎？還是那種轟鳴的低音下降，猛烈地傾瀉而下，讓你脊背一陣陣發涼？
（對我來說，是這個。嘶嘶）
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音樂在字面和象徵意義上都感動著我們。音樂、動作和情緒之間的關係是如此根本，以至於在許多語言中，它們通常用同一組詞來描述：我們搖曳著身體，聽著“令人心碎的”情歌；我們隨著“憤怒的”搖滾樂疾跑。跨越各種模式享受音樂的能力似乎是人類獨特而又普遍的特徵；在全球範圍內，人們描述了從聽音樂、隨著音樂搖擺、鍛鍊身體時聽音樂而獲得的強烈愉悅感。這種抽象的快感的本質是什麼？是什麼讓我們能夠同時體驗到這三者？
評估音樂的“高潮”
像許多人一樣，我發現自己在分手後會沉迷於苦樂參半的情歌。當阿黛爾對破碎愛情的哀嘆吞噬我自己的痛苦時，我不知何故體驗到一種矛盾的解脫感，甚至是愉悅感，也許是因為“讓它發洩出來”。
無論一段音樂傳達何種情感，聽音樂本身都是無可否認地令人愉悅的。與食物或性不同，音樂對人類來說並非內在有價值；無論莎士比亞可能讓你相信什麼，月光小夜曲都不是我們物種生存所必需的。然而，音樂——如此無形，如此“無用”——是如何能夠在史前時代以來跨越文化和世代引發如此深刻的欣快感的呢？
幾年前，為了揭開這個謎團，蒙特利爾的研究人員監測了志願者在聽讓他們感到“寒顫”的音樂時大腦的獎勵系統。為了視覺化大腦的變化，研究人員向志願者注射了一種放射性配體，該配體與多巴胺的受體結合，多巴胺是一種神經遞質，可調節自然和藥物獎勵的快感。隨著音樂逐漸累積，越來越接近高潮，多巴胺湧入右側尾狀核，與聽眾的期待體驗相關。在“寒顫”的瞬間，多巴胺從右側伏隔核（NAc）的神經元突觸中湧出。這種無形的精神“高潮”伴隨著可測量的身體反應——心率加快、出汗、呼吸急促和皮膚溫度下降——所有這些都是情緒喚醒的生理跡象。
音樂感覺良好，因為它會引發多巴胺激增，這一點似乎很明確。然而，這個故事，就像大多數科學一樣，並非如此簡單。多巴胺在獎勵呈現期間或（隨著學習的發生）在預期獎勵時釋放。對於熟悉的音樂片段，這個理論符合我們對快樂的理解——我們坐立不安，期待著寒顫；但是，多巴胺的釋放如何解釋我們對以前未聽過的音樂的欣賞呢？
在一系列新的實驗中，同一研究人員研究了大腦如何評估新遇到的音樂片段。他們使用類似 iTunes 的介面，首先為志願者播放了一首不熟悉的歌曲的短片段，然後詢問他們願意支付多少錢（0 美元、0.99 美元、1.29 美元或 2 美元）購買整首歌。與依賴主觀評分相比，這種設計使研究人員能夠對音樂的“價值”進行客觀的量化。
研究人員在招募 19 名音樂偏好相似的人之前，煞費苦心地篩選了 126 名參與者。這確保了可以使用相同的樣本剪輯作為刺激。然後是尋找合適的歌曲——這絕非易事。歌曲必須符合兩個標準：它們必須“足夠好”，才能吸引參與者用自己的錢購買其中一些；它們還必須是所有 19 名參與者都不熟悉的。在使用音樂推薦網站（Pandora 和 Last.fm）之後，研究人員透過諮詢當地的樂譜和音樂部落格進一步完善了他們的音樂列表；最終選出了 60 首歌曲。
為了監測志願者在聽取取樣器時大腦的變化，研究人員使用了 fMRI，它透過區域性血流變化來測量活動。當志願者遇到他們想要的歌曲時，他們的右側 NAc 會亮起（就像之前的研究一樣）；他們願意為一首歌支付的費用越多，活動就越強烈。NAc 通常與“積極”的驚喜有關，也就是說，當您遇到比您最初預期的更有價值的東西時，它會啟用。
與此同時，NAc 與參與情緒處理和價值導向決策的大腦區域之間的功能連線性增強，表明大腦在播放新音樂時會不斷地跟蹤和重新評估。最後，理想的歌曲增加了 NAc 和聽覺大腦區域之間的連線性；這種關係是如此強烈，以至於增加的程度可以預測特定個人對特定歌曲的渴望程度。
總而言之，這些結果表明，NAc 不僅對熟悉和令人愉悅的歌曲做出反應，而且對符合我們音樂品味的新歌曲也做出反應。基於我們之前對愉快音樂的體驗，我們形成了對我們喜歡的音樂結構型別的理解，並生成了“好”歌曲聽起來像什麼樣的模型。當我們聽一些新的東西時，我們的大腦會跟蹤這首歌，並將其與這些內部音樂模板進行匹配——如果這首歌以一種令人愉快的方式讓我們感到驚訝，獎勵迴路會透過編碼一種愉悅感來做出反應；如果沒有，我們會感到厭惡。
這是一個美麗的理論，儘管仍處於起步階段。我們如何首先生成音樂模板？為什麼一些最初遇到時感覺中性或令人不快的歌曲，隨著時間的推移會設法讓我們喜歡上它們？為什麼音樂在不同文化之間如此多變，但同時又被全世界所喜愛？
作為一個物種，我們是如何發展出對這種美麗的智力獎勵的喜愛的？
音樂和動作：透過情感產生的聯覺
一種理論認為，我們與音樂的認知聯絡是從一種更古老的能力進化而來的——透過動作表達情感的能力。雖然表面上看似不相關，但音樂和身體運動具有許多時空特徵——速度、節奏、流暢度——它們會啟用相同的大腦回路，特別是那些參與計時、序列學習和運動感知的大腦回路。
在一項巧妙的實驗中，研究人員要求大學生嘗試透過創作旋律或在計算機程式上建立球彈跳的動畫來表達給定的情緒。學生可以自由調整五個不同的滑塊條，每個滑塊條代表音樂或運動的獨特組成部分。基本品質是速率、步長和方向。對於旋律，這些引數控制每分鐘的音符數、音符的頻率以及音高的上升和下降；對於動畫，它們決定了球彈跳的速度和高度以及球的傾斜度（“向上”或“向下”看）。為了增添趣味，研究人員建立了兩個附加因素：抖動允許學生在他們的創作中注入不可預測性，而平滑度則為彈跳球的節奏添加了“尖銳感”，或為旋律添加了不和諧感。
在有足夠的時間熟悉程式後，學生們耐心地擺弄滑塊條，直到找到五種情緒的完美表達：憤怒、快樂、平靜、悲傷和恐懼。令人難以置信的是，無論代表哪種特定的情緒，音樂和動作組都將滑塊條移動到基本上相同的總體方案中。也就是說，雖然各組之間每種情緒的滑塊條的絕對位置不同，但音樂中代表“憤怒”的位置總是比代表“快樂”的位置更接近運動中“憤怒”的位置。請記住，學生可以自由地構建他們對抽象的情緒的解釋，使用兩個不同的大腦模組——但結果高度相似！這些資料用一個誘人的想法挑逗我們，即音樂和動作以類似的方式刺激我們的大腦。
如果這種現象依賴於先天的大腦組織，那麼它應該適用於所有人，而無論文化影響如何。然而，音樂和舞蹈通常從強大的文化基礎中發展而來，與傳統的儀式和慶典交織在一起。這些結果會在不同文化中存在嗎？
為了尋找答案，研究人員將他們的實驗帶到了柬埔寨東北部人口稀少的一個省份中的一個鄉村 L'ak。與全球影響隔離到 20 世紀 90 年代，L'ak 的一個民族克倫族擁有充滿活力的部落音樂和舞蹈文化。儘管無法完全擺脫部分現代化，但克倫人仍然對西方文化相對天真。音樂表達的差異尤其巨大。克倫人沒有調音、音色、音階或任何西方音樂核心的標準化概念。他們的樂器，如單絃mem，也會產生不同的聲音曲目——mem 產生的聲音類似於嗡嗡作響的昆蟲的聲音，而不是單個清晰的音符。
由於大多數克倫人不識字，也不懂電腦，研究人員做了一些小的調整，使任務更容易：他們使用圖片作為提示，而不是文字標籤；他們還將電腦滑鼠換成了真實的滑塊。然而，由於放置這些滑塊的方式無窮無盡，許多村民都陷入了猶豫不決的狀態。為了使任務更容易，研究人員決定將每個滑塊限制為三個位置——“低”、“中”和“高”。
結果令人震驚。儘管存在巨大的文化差異，但村民在音樂和動畫創作中，為“快樂”、“悲傷”和“恐懼”設定滑塊的方式與大學生大致相同。當研究人員將音樂和運動的資料組合在一起時，除了一種情緒外，所有情緒的表達都匹配了。唯一的異常值（令人驚訝地）是“憤怒”，它與使用美國資料構建的“恐懼”原型更為相似。然而，兩種負面情緒仍然具有各自的特徵，例如快速和向下引導。
因此，音樂和運動擁有共同的結構，大腦以相似的方式處理這些結構來表達情感。這種動態的耦合似乎是普遍的，至少對於大多數測試的情感來說是如此，這引發了人們對進化起源的推測。也許人類最初是透過運動來學習提取情感的（格羅克舉起了拳頭——他很生氣）；處理節奏和速度中與情感相關變化的相同區域，後來被迴圈利用來檢測聲音、言語，最終是音樂的變化。因此，大腦創造了一個音樂-運動-情感的三位一體，由於它們共享的神經迴路，這三者從根本上是不可分割的。
一些證據支援這種新興的理論。想想有多少次你無意識地搖晃腦袋、敲擊手指或讓腳步與音樂的節奏相匹配。當我們隨著節拍律動時，我們的聽覺和運動大腦區域會同步，產生一種叫做β振盪的傳播性腦波，這與一種強烈的愉悅感相平行。
問問任何一個耳朵裡播放著音樂的疲憊跑步者——有什麼比讓腳步與完美間隔的能量歌曲相匹配更鼓舞人心的呢？
健身與律動
千百年來，人們一直利用音樂帶來的愉悅感來克服艱苦或重複的勞動。囚犯在採石場鑿石頭時唱歌；農民在收割莊稼時吹口哨；婦女在村莊的小溪邊洗髒衣服時哼著歌。現在，健身房裡也會播放音樂，通常是為了給顧客額外的心理“動力”。
為什麼音樂能幫助我們克服劇烈運動的困難呢？
一些科學家認為這種效果是被動發生的。如上所述，音樂——尤其是具有個人意義的作品——會增強身體和情感的喚醒，它會使心臟加速跳動、汗水湧出和多巴胺流動。心理學研究表明，音樂可以增強自尊和自信，讓你進入“熊模式”。鍛鍊的音樂也可能起到分散注意力的作用，將不舒服的身體感覺轉移到音樂的各種特徵上。值得注意的是，與普遍的看法相反，慢節奏的音樂可能同樣有效，儘管相關資料有些爭議。
另一些人則認為，是我們與音樂的動態互動減弱了疲勞感。當耳邊播放著音樂時，我們會下意識地將身體的運動——跑步、划船、攀爬——與節拍聯絡起來，試圖同步步伐、節奏和韻律。在這裡，我們不是被動地接受音樂的好處。相反，隨著音樂的律動，我們認為自己是在“創作”音樂。這反過來會產生一種非常深刻的愉悅感，這種愉悅感超越了感覺模組，從而抑制了劇烈運動不可避免地帶來的勞累和疼痛感。
最近的一項研究試圖用一種被稱為“jymmin”的奇特方法來區分這兩種假設，jymmin是“gymmin”（健身）和“jammin”（即興演奏）的混合詞。研究人員將三種常見的運動器械——一個塔式器械、一個踏步機和一個腹部訓練器——連線到音樂創作軟體上，這樣器械的運動就可以產生聲音，這些聲音可以互動地組合成一段音樂。因此，當使用這些器械時，一個人會覺得正在出現的音樂是他或她的肌肉收縮的結果。
研究人員招募了61名志願者來試用這些特殊的器械。志願者既不是專業運動員也不是音樂家，儘管有些人之前接受過音樂訓練。志願者們分成三人一組，選擇了他們最喜歡的器械，並進行了多次鍛鍊，每次持續6分鐘。在一個環節中，他們被動地聽音樂；在另一個環節中，他們積極地一起創作音樂。允許志願者以他們選擇的速度鍛鍊；每次鍛鍊結束後，他們會填寫一份問卷，表明他們感受到的身體勞累程度。在他們鍛鍊的同時，研究人員不斷監測肌肉收縮的力量和氧氣消耗量，作為客觀的勞累衡量指標。
在61名志願者中，有53名志願者在創作音樂時感受到的身體勞累程度低於被動聽類似音樂作品時的勞累程度。運動模式也發生了變化：當被動健身時，志願者以高度重複的方式運動；當進行jymmin時，他們運動得更加不規律，經常長時間地保持舉重狀態。雖然施加在器械上的總力在各組之間沒有差異，但志願者在音樂創作環節中表現出較低的氧氣消耗（因此代謝努力較少）。因此，研究人員得出結論，創作音樂的行為提高了鍛鍊的代謝效率；較少的生理努力反過來意味著較少的感知勞累。
雖然這項研究無疑具有創新性，但仍有一些問題懸而未決。當進行jymmin時，參與者自然地進入了一種不尋常的（且不安全的）舉重節奏，這種節奏更像是爵士音樂家的身體動作，而不是運動員的動作。從這個意義上說，很難說這些結果在現實生活中，在結構化的鍛鍊環境中能有多大的轉化。由於志願者總是三人一組鍛鍊，因此也很有可能存在社會期望的影響；如果你的“樂隊成員”繼續進行jymmin，你會停止嗎？最後，我們正常的鍛鍊實際上並沒有使用音樂創作樂器；當我們隨著節拍移動時，我們真的能體驗到創作音樂的幻覺嗎？
科學才剛剛開始揭示音樂、運動和情緒之間古老的結合。這是一個艱難的研究領域，充滿了混亂的資料和難以解釋的結論。然而，所有這些新興的證據正在描繪出一幅美麗的圖景的開端：在漫長的進化過程中，我們的腦部在某個時刻獲得了評估和高度重視有節奏的音符串的能力；自此以後，我們的情感和運動就永遠與音樂交織在一起。
在過去，我們的祖先可能在儀式中使用音樂的力量來促進社群內的凝聚力。在未來，隨著我們對音樂的進化和神經科學的理解不斷加深，它的心理力量可能會被用作治療行為和精神疾病的療法。此類研究正在進行中。
參考文獻
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