摘 要 回顧并總結(jié)了近年來(lái)對(duì)音樂(lè)認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)的研究結(jié)果，包括人類感知樂(lè)曲的音高、理解音樂(lè)的結(jié)構(gòu)和意義中的腦基礎(chǔ)，音樂(lè)家和普通人在音樂(lè)認(rèn)知上的腦功能差異，以及東西方聽(tīng)眾在聆聽(tīng)本土和非本土音樂(lè)時(shí)的腦活動(dòng)差異，并對(duì)國(guó)內(nèi)利用腦功能成像技術(shù)和事件相關(guān)電位技術(shù)研究音樂(lè)認(rèn)知的前景作出展望。
　　關(guān)鍵詞 音樂(lè)認(rèn)知，神經(jīng)基礎(chǔ)，fMRI，ERP。
　　分類號(hào) B842
　　
　　人們談?wù)撘魳?lè)，如同談?wù)撜Z(yǔ)言的雙生兄弟一般：音樂(lè)通過(guò)變化不同的聲學(xué)參數(shù)，猶如言語(yǔ)中的語(yǔ)音參數(shù)，傳達(dá)不同層次的信息；它遵循類似于語(yǔ)法的有限的規(guī)則，將可與詞匯相比擬的樂(lè)音排列組合成悅耳的曲調(diào)，最終建構(gòu)出紛繁復(fù)雜的歌曲，而曲調(diào)和歌曲則類似于語(yǔ)言中的句子和文章[1]。人類的音樂(lè)能力如同他們的語(yǔ)言能力一樣，在很大程度上是先天性的，取決于進(jìn)化、遺傳所決定的大腦特定神經(jīng)基礎(chǔ)。加拿大多倫多大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)，6個(gè)月大的嬰兒對(duì)旋律輪廓（melodic contour）和節(jié)奏型（rhythmic pattern）的敏感程度已不亞于成人；即使是雙耳失聰?shù)哪赣H也能生下音樂(lè)知覺(jué)敏銳的孩子[2]。這表明，人類對(duì)音樂(lè)的敏感性源于大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特定生物機(jī)能。換言之，音樂(lè)不僅是人類文化的一部分，也可能是人類天性的一部分。
　　
　　1 樂(lè)曲的音高
　　
　　音樂(lè)和言語(yǔ)一樣，依賴頻域和時(shí)域變化來(lái)傳達(dá)信息。對(duì)任何一種音樂(lè)體系來(lái)說(shuō)，音質(zhì)（tonal pitch）的變化都是至關(guān)重要的。音樂(lè)家通過(guò)調(diào)整音高來(lái)創(chuàng)造悅耳的音調(diào)，影響樂(lè)句切分（phrasing）[3]。
　　Peretz及其同事的研究顯示，雙側(cè)顳葉損傷的患者通常會(huì)失去唱歌的能力，也無(wú)法辨認(rèn)從前熟悉的曲調(diào)[4,5]。一些更為系統(tǒng)的研究則表明，感知音高和處理頻域信息的職能主要由大腦右半球的顳葉承擔(dān)[6~15]。更具體地說(shuō)，大腦右側(cè)顳葉聽(tīng)皮層受損的患者往往難以分辨音高變化的方向[16]。而基于健康受試者的研究結(jié)果也表明，右半球的聽(tīng)皮層對(duì)于音高的判斷和保持，節(jié)奏的想象和重復(fù)，音質(zhì)的評(píng)判，以及異常和弦的檢測(cè)都承擔(dān)者十分重要的功能（詳見(jiàn)文獻(xiàn)[3]）。
　　近來(lái)Zatoore（加拿大蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所）和Belin（加拿大蒙特利爾大學(xué)）的功能性核磁共振成像（fMRI）研究表明，從總體上看，與左半球相比，大腦右半球?qū)︻l率變化（即音高變化）更為敏感。具體地說(shuō)，左半球聽(tīng)皮層前部和右半球顳上溝的某些區(qū)域在處理頻率信息的過(guò)程中有著顯著的激活（如圖1所示）[17]。由此可見(jiàn)，大腦右半球?qū)σ魳?lè)的感知，尤其是對(duì)其中音高變化的感知，十分重要。
　　
　　2 音樂(lè)的結(jié)構(gòu)
　　
　　像語(yǔ)言一樣，音樂(lè)也遵循其內(nèi)在復(fù)雜的規(guī)律并擁有精密的結(jié)構(gòu)。音樂(lè)理論認(rèn)為，和聲具有制約音樂(lè)形式的結(jié)構(gòu)功能：它組織音高的縱向結(jié)合；確立或瓦解調(diào)性、調(diào)式；發(fā)展或終止某一結(jié)構(gòu)；聽(tīng)眾能根據(jù)前一段和聲預(yù)期隨之出現(xiàn)的和聲的特性。
　　關(guān)于和聲的事件相關(guān)電位（ERP）研究顯示，音樂(lè)序進(jìn)（musical sequence）中突然出現(xiàn)的走調(diào)和弦（out-of-key chord）不僅在350ms左右誘發(fā)了大腦右半球前部的右前顳負(fù)電位（RATN），而且在600ms左右誘發(fā)了大腦后部的正電位（P600）[18]。此外，研究還表明，樂(lè)曲上下文中（musical context）不和諧的和弦也能很快誘發(fā)大腦右半球前部的右前負(fù)電位（ERAN）[19]。簡(jiǎn)而言之，這些研究清楚地說(shuō)明，人類大腦，特別是其右半球，對(duì)音樂(lè)是否和諧相當(dāng)敏感。恰如和聲理論所認(rèn)為的那樣，人們總是期望樂(lè)曲能保持一定的結(jié)構(gòu)性和穩(wěn)定性[20]。
　　
　　圖1 與感知音高變化相關(guān)的腦區(qū)
　　
　　從右側(cè)看大腦橫切面的三維圖。圖中紅色區(qū)域分別位于左、右半球的顳上回前部和右半球的顳下溝（STS）。研究顯示，這些區(qū)域?qū)φZ(yǔ)音頻率的變化十分敏感。資料來(lái)源：文獻(xiàn)[3]
　　Maess等研究者（德國(guó)馬克斯－普朗克認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究所，2004年更名為馬克斯－普朗克人類認(rèn)與和腦科學(xué)研究所）在腦磁圖（MEG）和源分析（source analysis）結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步指出，對(duì)和聲序進(jìn)（harmonic sequence）的分析和對(duì)走調(diào)和弦的覺(jué)察可能主要是由大腦左半球的布羅卡區(qū)及其右半球的對(duì)應(yīng)腦區(qū)完成的（如圖2所示）[20]。雖然過(guò)去認(rèn)為大腦左半球的布羅卡區(qū)主要負(fù)責(zé)語(yǔ)言認(rèn)知任務(wù)中的句法加工，但隨著研究的逐步深入，人們發(fā)現(xiàn)這一腦區(qū)不僅加工語(yǔ)法規(guī)則，而且加工音樂(lè)規(guī)則。
　　
　　3 音樂(lè)的意義
　　
　　音樂(lè)理論家認(rèn)為，作曲家用音樂(lè)來(lái)表達(dá)自己，音樂(lè)所傳達(dá)的意義是音樂(lè)不可或缺的一部分。音樂(lè)的意義既來(lái)自對(duì)客體聲音特征的模仿和對(duì)某種特定心情的營(yíng)造，也來(lái)自音樂(lè)之外的聯(lián)想，以及音樂(lè)中時(shí)而緊張有力、時(shí)而輕快放松的節(jié)奏所激發(fā)的情感響應(yīng)[21,22]。即使是一個(gè)從未聽(tīng)過(guò)貝多芬第三交響曲的人也能夠在聆聽(tīng)樂(lè)曲的過(guò)程中自然地聯(lián)想到“英雄”一詞，而不是“懦夫”。
　　
　　圖2與加工音樂(lè)規(guī)則相關(guān)的腦區(qū)
　　
　　從左至右分別為大腦左側(cè)矢狀面、軸狀面和右側(cè)矢狀面。黃色標(biāo)明了大腦左半球的布羅卡區(qū)及其右半球的對(duì)應(yīng)腦區(qū)。
　　源分析結(jié)果認(rèn)為，這兩個(gè)區(qū)域在和聲模進(jìn)的分析中起主要作用。資料來(lái)源：文獻(xiàn)[20]
　　
　　Koelsch等研究者（德國(guó)馬克斯－普朗克人類認(rèn)知和腦科學(xué)研究所）用事件相關(guān)腦電位技術(shù)測(cè)量了樂(lè)曲選段是否能夠啟動(dòng)相關(guān)的詞匯意義。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使聽(tīng)眾是一些從沒(méi)聽(tīng)過(guò)該樂(lè)曲的普通人，作曲家試圖在音樂(lè)中表達(dá)的意義也能很快地被聽(tīng)眾理解，并激活相關(guān)的語(yǔ)義概念。例如，Schönberg在他的弦樂(lè)三重奏中描述了自己心臟病發(fā)作時(shí)的針刺感，其中的曲段在聽(tīng)者的大腦中啟動(dòng)了“針”這一語(yǔ)義概念。此外，那些被音樂(lè)術(shù)語(yǔ)描述為音域（pitch range）較窄的音樂(lè)段落會(huì)啟動(dòng)“狹小”這一語(yǔ)義概念，反之，音域較寬的曲段會(huì)啟動(dòng)“寬闊”這一語(yǔ)義概念。最后，斯特拉文斯基（Strawinsky）
　　
　　圖3 音樂(lè)意義加工中的N400效應(yīng)
　　
　　上圖陰影所示部分表明，由與曲段意義相關(guān)的詞所誘發(fā)的負(fù)電位（實(shí)線）小于由與曲段意義無(wú)關(guān)的詞所誘發(fā)的負(fù)電位（虛線）。圖中坐標(biāo)上負(fù)下正。其中C3、Cz、C4分別表示在大腦中部左、中、右位置記錄到的電位變化；CP3、CPz、CP4分別表示在大腦中后部左、中、右位置記錄到的電位變化；P3、Pz、P4分別表示在大腦后部左、中、右位置記錄到的電位變化。資料來(lái)源：文獻(xiàn)[23]
　　一段表達(dá)熾烈情感的樂(lè)曲則能夠激活“紅色”的概念。與此相對(duì)地，那些與音樂(lè)段落意義無(wú)關(guān)的概念卻不會(huì)得到激活。當(dāng)受試者在聽(tīng)完樂(lè)曲后突然讀到一些與曲段語(yǔ)義無(wú)關(guān)的詞時(shí)，大約400ms后其大腦中后部就產(chǎn)生了相應(yīng)的負(fù)電位（N400），表明當(dāng)前的詞與先前聽(tīng)到的音樂(lè)段落在意義上并不匹配（即被音樂(lè)段落啟動(dòng)的語(yǔ)義概念不同于當(dāng)前詞的語(yǔ)義概念；如圖3所示）[23]。
　　此后的源分析進(jìn)一步表明，人類大腦中負(fù)責(zé)加工音樂(lè)含義的區(qū)域位于左右半球的顳中回后部，接近顳上溝（如圖4所示）[23]。
　　由此可見(jiàn)，音樂(lè)所傳達(dá)的意義比人們想象的要多。樂(lè)曲能啟動(dòng)特定的語(yǔ)義概念，它無(wú)需假借言語(yǔ)標(biāo)簽（例如英雄式的、熱情的、淘氣的等等）就可以表達(dá)自己。在理解音樂(lè)意義的過(guò)程中，左右半球顳中回后部承擔(dān)了十分重要的職責(zé)。
　　
　　4 音樂(lè)家與普通人
　　
　　大多數(shù)人都曾經(jīng)喜愛(ài)過(guò)某位演奏家、歌唱家或某個(gè)樂(lè)隊(duì)，迷戀他們的演出技巧和舞臺(tái)魅力，羨慕他們的音樂(lè)才華。普通大眾對(duì)音高、意義和結(jié)構(gòu)的敏感性令人驚奇不已，但他們畢竟不是音樂(lè)家。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家感興趣的一個(gè)問(wèn)題是，與普通人相比，音樂(lè)家在音樂(lè)感知和理解的腦功能方面究竟存在什么特別之處？
　　
　　　圖4 與加工音樂(lè)意義相關(guān)的腦區(qū)
　　
　　上圖從左到右分別顯示了大腦左側(cè)矢狀面和右側(cè)矢狀面。土黃色所標(biāo)明的部分位于左右半球的顳中回后部，是與加工樂(lè)曲的意義密切相關(guān)的腦區(qū)。資料來(lái)源：文獻(xiàn)[23]
　　
　　Lotze（德國(guó)圖賓根大學(xué)）等人發(fā)現(xiàn)，音樂(lè)家在演奏莫扎特小提琴協(xié)奏曲時(shí)，大腦運(yùn)動(dòng)輔助區(qū)的活動(dòng)水平低于普通人演奏同一樂(lè)曲時(shí)的腦活動(dòng)水平。當(dāng)音樂(lè)家想象自己演奏的情景時(shí)，其右半球運(yùn)動(dòng)區(qū)也保持著較低的活動(dòng)水平。研究者猜測(cè)，上述結(jié)果可能是長(zhǎng)年的音樂(lè)訓(xùn)練造成的；音樂(lè)家演奏時(shí)的每個(gè)手部動(dòng)作都經(jīng)過(guò)了反復(fù)聯(lián)系，他們只需要?jiǎng)佑幂^少的認(rèn)知資源就可以隨心所欲地控制每個(gè)手部動(dòng)作。相對(duì)而言，沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的普通人則不得不消耗更多的認(rèn)知資源，以便完成演奏小提琴這樣復(fù)雜的任務(wù)[24]。
　　另一方面，Koelsch等人觀察到，音樂(lè)家對(duì)樂(lè)曲中不和諧和弦的敏感度更勝普通人[25]。此后的fMRI結(jié)果[26]清楚地表明，無(wú)論是音樂(lè)家與普通成年人相比，還是受過(guò)一定音樂(lè)訓(xùn)練（1年以上樂(lè)器演奏訓(xùn)練）的兒童與普通兒童相比，前者在覺(jué)察到不和諧和弦時(shí)大腦左右半球島蓋部（pars opercularis）和右半球顳上回前部的活動(dòng)水平都強(qiáng)于后者（如圖5所示）。
　　　
　　圖5 音樂(lè)家與普通人的激活差異
　　
　　上圖顯示了音樂(lè)家與普通成年人相比，在覺(jué)察到不和諧和弦時(shí)的腦活動(dòng)差異。從左到右分別是大腦左側(cè)矢狀面、橫狀面和右側(cè)矢狀面。紅色區(qū)域表明，與普通人相比，音樂(lè)家在左右半球島蓋部和右半球顳上回前部的活動(dòng)較強(qiáng)。下圖顯示了受過(guò)音樂(lè)訓(xùn)練的兒童與普通兒童相比，在覺(jué)察到不和諧和弦時(shí)的腦活動(dòng)差異。從左到右分別是大腦左側(cè)矢狀面和右側(cè)矢狀面。紅色區(qū)域表明，與普通兒童相比，受過(guò)音樂(lè)訓(xùn)練的兒童在左右半球島蓋部和右半球顳上回前部的活動(dòng)略強(qiáng)。資料來(lái)源：文獻(xiàn)[26]
　　聯(lián)系前面的介紹可以知道，上述腦區(qū)主要與音樂(lè)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知過(guò)程有關(guān)。可以推測(cè)，音樂(lè)家勝于常人之處恐怕還在于他們的大腦中存儲(chǔ)著一系列特定的音樂(lè)規(guī)則，故而才會(huì)對(duì)音樂(lè)結(jié)構(gòu)的和諧與否表現(xiàn)得異常敏感。音樂(lè)訓(xùn)練所造就的這種敏銳在兒童（平均年齡僅為10歲）身上已經(jīng)體現(xiàn)出來(lái)了。
　　
　　5 西洋音樂(lè)與民樂(lè)
　　
　　人們常說(shuō)，音樂(lè)無(wú)國(guó)界。雖然各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的音樂(lè)在旋律、和聲、節(jié)奏和音色上存在著種種差異，但是在西方文化的哺育中成長(zhǎng)起來(lái)的孩子并非完全無(wú)法領(lǐng)會(huì)東方音樂(lè)的精神，反之亦同。從認(rèn)知心理學(xué)角度對(duì)音樂(lè)認(rèn)知的文化異同開(kāi)展的研究，近年來(lái)逐漸增多，但從神經(jīng)水平上探討聽(tīng)者對(duì)東西方音樂(lè)在感知和理解上差異的研究還不多見(jiàn)[27]。
　　
　　　圖6 與加工音樂(lè)風(fēng)格相關(guān)的腦區(qū)
　　
　　上圖是小提琴手聽(tīng)巴洛克音樂(lè)時(shí)的腦活動(dòng)情況，可以看到左右半球的顳皮層存在明顯激活。下圖是小提琴手聽(tīng)中國(guó)民樂(lè)時(shí)的腦活動(dòng)情況，也可以看到左右半球的顳皮層存在明顯激活。
　　圖中R表示大腦右半球，L表示大腦左半球。X、Y和Z所對(duì)應(yīng)的分別是大腦右側(cè)矢狀面、橫狀面和水平面。顏色從紅色到黃色表示大腦的活動(dòng)水平從低到高。資料來(lái)源：文獻(xiàn)[30]
　　
　　最初的研究結(jié)果似乎并不支持“音樂(lè)無(wú)國(guó)界”的觀點(diǎn)。一個(gè)研究指出，土耳其受試者在聽(tīng)音樂(lè)的過(guò)程中更注意土耳其耐笛（ney）的樂(lè)聲，而非西洋樂(lè)器大提琴的樂(lè)聲[28]。一個(gè)48歲土耳其女癲癇患者的案例（該案例為一種音樂(lè)誘發(fā)的癲癇）則顯示，只有土耳其阿拉伯風(fēng)格的樂(lè)曲（無(wú)論樂(lè)曲本身是否為患者所熟悉）才能誘其發(fā)病，任何其它風(fēng)格的音樂(lè)均無(wú)此效果[29]。
　　Morrison（美國(guó)華盛頓大學(xué)）等研究者給6名專業(yè)的西方小提琴手播放亞力山德羅?斯卡拉蒂（Alessandro Scarlatti）的《第三小調(diào)高音豎笛、弦樂(lè)和低音奏鳴曲》（Sonata Terta in C minor for Treble Recorder, Strings and Basso Continuo）第二和第三樂(lè)章的選段（典型的巴洛克音樂(lè)，由豎笛、小提琴、大提琴和大鍵琴等演奏），以及中國(guó)民樂(lè)《柳青娘》選段（由管樂(lè)器、二胡和古箏等演奏）。出乎意料的是，無(wú)論是聽(tīng)巴洛克風(fēng)格的樂(lè)曲，還是聽(tīng)中國(guó)民樂(lè)，這些職業(yè)音樂(lè)人大腦右半球顳橫回和左半球顳上回均有顯著的激活，而且大腦的活動(dòng)水平在兩種音樂(lè)條件下并無(wú)顯著差異（如圖6所示）[30]。這似乎暗示著西方聽(tīng)眾對(duì)東西方音樂(lè)的認(rèn)知方式可能是相同的，文化差異并不從根本上影響他們對(duì)音樂(lè)的感知和理解。
　　然而，要斷言“音樂(lè)無(wú)國(guó)界”需要慎之又慎。因?yàn)檫@個(gè)研究?jī)H僅測(cè)試了西方聽(tīng)眾在聆聽(tīng)東西方音樂(lè)時(shí)的腦活動(dòng)情況，并沒(méi)有檢查東方聽(tīng)眾在同樣條件下的腦活動(dòng)水平，其結(jié)果的可推廣程度尚待商榷。Morrision等研究者也無(wú)法否定下面這種可能性，即西方聽(tīng)眾在以西方文化的傳統(tǒng)方式理解西方音樂(lè)的同時(shí)，也不自覺(jué)地以同樣的方式體驗(yàn)中國(guó)民樂(lè)�？赡苷�是因?yàn)樗麄儗?duì)兩種音樂(lè)采取了相同的理解方式，所以才表現(xiàn)出相似的腦活動(dòng)模式。但如果不同國(guó)家和地區(qū)的人在通常情況下是以不同的方式理解同一音樂(lè)，那么文化差異不影響音樂(lè)認(rèn)知這一觀點(diǎn)就有些站不住腳了[31]。
　　不管誰(shuí)是誰(shuí)非，實(shí)證研究才是最有說(shuō)服力的。在仔細(xì)考察中國(guó)聽(tīng)眾對(duì)西方音樂(lè)和本土民樂(lè)之間的認(rèn)知差異、比較中西方聽(tīng)眾在兩種音樂(lè)條件下的腦活動(dòng)之前，對(duì)于“音樂(lè)無(wú)國(guó)界”的說(shuō)法還是應(yīng)持謹(jǐn)慎態(tài)度。
　　
　　6 小結(jié)
　　
　　總之，在音樂(lè)的認(rèn)知上，左右大腦確實(shí)存在著某種程度的分工：右半球的顳葉承擔(dān)了知覺(jué)音高、分析音樂(lè)結(jié)構(gòu)和理解樂(lè)曲含義的任務(wù)，左半球的顳葉則在分析音樂(lè)結(jié)構(gòu)和理解樂(lè)曲含義的過(guò)程中發(fā)揮了一定作用。音樂(lè)家在音樂(lè)演奏和感知等方面確實(shí)存在異于常人之處。
　　雖說(shuō)對(duì)音樂(lè)認(rèn)知的腦機(jī)制之研究，即使在西方發(fā)達(dá)國(guó)家也僅處于起步階段，但英國(guó)皇家學(xué)會(huì)（The Royal Institution）早在2002年7月就集英、美、加三國(guó)科學(xué)家于一堂，召開(kāi)了名為“音樂(lè)之腦”（The Musical Brain）的高級(jí)研討會(huì)。在次年7月出版的《自然》雜志《神經(jīng)科學(xué)》�？�上，關(guān)于音樂(lè)認(rèn)知（主要是關(guān)于西方調(diào)性音樂(lè)的認(rèn)知）的理論和綜述性文章就占到了將近三分之一，可見(jiàn)其對(duì)音樂(lè)認(rèn)知研究的重視程度。
　　相比之下，盡管中國(guó)的民族音樂(lè)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，所具有的獨(dú)特表現(xiàn)力和鮮明個(gè)性是西方音樂(lè)無(wú)法替代的，然而國(guó)內(nèi)從認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)角度、以高技術(shù)手段研究音樂(lè)認(rèn)知的領(lǐng)域尚是一片空白，值得科學(xué)界反省。
　　
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　　The Musical Brain
　　Ye Zheng,Zhou Xiaolin
　　(Department of Psychology, Peking University, Beijing 100871, China)
　　Abstract: In recent years a growing number of researches have been conducted to address the neural basis of music comprehension with ERP and fMRI technique. These studies provided new evidences about the on-line processing of pitch, the music-specific syntax and meaning in left and right hemispheres. Additionally, there are studies concerning whether musicians and non-musicians processes music-related information in the same way. Cross-cultural studies also examined whether western and non-western music active same brain areas in the same pattern. New trends and issues pertaining to the study of music processing with fMRI and ERP technique are covered and discussed in this review.
　　Key words: music cognition, neural substrate, fMRI, ERP.

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