音樂與個體發展

摘要 人類對音樂的感知體驗起始于生命早期。近年來認知神經科學領域的研究表明，音樂對個體發展具有深遠的影響。在大腦發育的過程中，音樂經驗主要調節大腦加工信息的方式，同時會影響語言、空間、以及運動能力的發展。本文回顧了近年來研究者們在音樂認知領域的新發現，重點關注于音樂對腦發育的影響。

關鍵詞 音樂：發展；認知神經科學

分類號 B842

音樂與人類生活密不可分，它普遍存在于不同的歷史時期以及不同的社會。音樂為人所創作，遵循一定的結構和規則；音樂為人所感知和欣賞，誘發聽者的各種情緒。在個體發展過程中，音樂的獨特性和普遍性發揮了重要的作用。認知發展的觀點認為，個體的行為和能力同時受到基因和外部環境的影響。對音樂的感知，在一定程度上與人先天的神經機制有關：另一方面，作為外部環境因素，音樂在個體發展，尤其是大腦發育中起著潛移默化的重要作用。

1 生命早期的音樂

早在出生前，胎兒就能對外界的音樂刺激做出反應。播放5分鐘105或110分貝的搖籃曲會使28至32周的胎兒心率增加；35周以上的胎兒除了心率加快之外還出現了胎動的改變(Kisilevsky，Hains，Jacquet，Granier-Deferre，Lecanuet，2004)。36至39周的胎兒在感受外界的低音音符時，心率減慢(Lecanuet，Graniere-Deferre，Jacquet，DeCasper，2000)。相關的動物研究揭示了孕期的音樂環境對個體出生后發展的深遠影響。孕期暴露于噪音環境中的母鼠，其子代出現發展遲滯，海馬神經元生成減少，空間學習能力受損。反之，若孕期處于音樂環境下，子代鼠海馬神經元生成增加，空間學習能力增強(Kim et al.，2006)。雖然暫未有音樂胎教對胎兒在出生后的腦神經發育方面影響的報告，但研究者(Peretz，2006)普遍認為，良好的孕期音樂環境，對個體的發展起著積極作用。適當的音樂刺激，或許可以促進胎兒感覺神經和大腦皮層中樞的發展。

新生兒對音樂刺激存在天生的偏好。出生僅僅兩天的聽力正常的新生兒。不論其父母是否失聰，都對和諧的樂段比不和諧樂段有更為強烈的偏好(Masataka，2006)。嬰兒對音樂的許多基本特性的認知存在跨文化的一致性。其對音樂的時間差異與音高差異的敏感性在許多方面甚至與成人接近(Trehub，2003)。比如嬰兒能覺察出音樂節拍(musical tempo)的變化(從三拍子變化成為二拍子時)(Trainor，2008)。關于這些與生俱來的音樂能力的生理基礎，一種說法認為(McDermoa，2008)，對音樂的結構元素如節奏(rhythm)和音高(pitch)的感知等均受人的聽覺神經生理的限制，因而音樂認知具有某些跨文化的普遍性。因此，嬰兒表現出的一些早期的音樂感知能力，應該是由其神經系統已具備的一定程度的發育決定的。大腦獨特的精細結構為人類感知音樂提供了神經基礎。

另一方面，嬰兒對音樂寬泛的感知能力往往隨著年齡的增長而消失。四個月的嬰兒能對抽象的和弦或音調序列產生習慣化，但是7個月的嬰兒卻不能(DawsonGerken，2009)。1歲以內的嬰兒可以感知復雜的音樂節奏，但是如果沒有持續暴露在這種復雜節奏的音樂中，這種能力在一歲前就可能喪失(Trainor，2008)。一項對嬰兒和成人的研究表明(Hannon Trehub，2005)，6個月的嬰兒可以區分西方音樂(本土)和巴爾干半島音樂(國外)中的節奏變化；12個月的嬰兒則只能區分出本土音樂中的節奏變化，但經過兩周的訓練后，它們也能辨別出巴爾干半島音樂中的節奏變化；而成人即使經過訓練也無法區別非本土音樂的節奏變化。在另一個類似的研究中(Lynch，Eilers，Oller，Urbano，1990)，6個月的嬰兒對西方音樂(本土)和爪哇音樂(國外)的辨別力相似；而成人對西方音樂的辨別力要明顯強于爪哇音樂。這一系列研究說明，剛出生的嬰兒即具有感知不同文化音樂的潛能，但是在本族文化的影響下，這種能力逐漸特異化。在普遍性的基礎之上，進一步發展那些有利于適應生存環境的能力，拋棄那些與生存環境相關較低的能力，有利于個體的發展。人腦在出生后的發育具有典型的“升－降”模式，隨著腦內細胞突觸的精簡化，大腦的功能也越來越精細。因此，個體音樂辨別力的特異化可以看作其大腦發展外在表現的形式之一，同時也是對生長環境所做的一種適應性反應。

除了對音樂結構的感知能力外，嬰兒對情感性音樂的反應也在發展變化。Flom等(Flom，Gentile，Pick，2008)使用習慣化范式(habituation paradigm)，測試了1歲以內的嬰兒對快樂或悲傷音樂的反應。9個月的嬰兒可以區別快樂與悲傷以及其他情緒類型的音樂；5個月和7個月的嬰兒只有當對悲傷樂段習慣化后才能區別快樂與悲傷的音樂：而若對快樂樂段習慣化后則無法辨別不同音樂情緒。3個月的嬰兒無法區別兩種情緒類型的音樂。這種對不同情緒類型音樂刺激的反應，反映了大腦情緒加工的發展過程。或許相較于快樂的樂段，悲傷的樂段需要更加精細的認知加工。相關的腦電實驗(schmidt，Trainor，Santesso，2003)發現情感性音樂誘發的腦電波(electroencephalography，EEG)在年齡上的變化：在播放音樂材料時，3個月嬰兒的腦電活動有顯著增加，6個月和9個月嬰兒沒有明顯變化，而12個月時，情感性音樂則引起腦電反應的減弱。這一出現在額葉和頂葉的變化趨勢反映出音樂在嬰兒成長過程中的所起到的鎮靜作用逐步顯著。與成人被試不同，不同情感效價的音樂引發的嬰兒腦電活動沒有差異。雖然當前的研究尚未精確地描述大腦是如何學會處理不同效價(valence)的情緒的，但從實驗得到的結果可以肯定，個體對音樂的情感體驗也隨著大腦的逐步成熟以及生活經驗的逐步增長在不斷發展變化著。

2 音樂對個體發展的影響

音樂是影響個體發展不可忽視的環境因素之一。在人類社會中，音樂是一種常見的教育手段。對比受過專業音樂訓練者與未受過專業音樂訓練的普通人之間的差異，可以直接揭示音樂教育對個體發展的作用。

2.1音樂訓練和大腦發育

眾多研究在接受音樂訓練與未接受音樂訓練的個體之間展開，進一步證實了音樂教育對個體發展的積極作用。目前普遍認為，腦中的振蕩伽馬頻率活動(Oscillatory gamma band activity，GBA，30～100HZ)和知覺與認知現象中的特征捆綁、模板匹配以及學習與記憶形成相關聯。對腦內神經振蕩(neural oscillations)的研究發現(Shahin，Robe，s，Chau，Trainor，Miller，2008)，經過1年鋼琴訓練之后，5歲兒童對鋼琴音產生了增強的誘發GBA(induced GBA)，而這種效應在未接受鋼琴訓練的控制組兒童中并未出現。相對于成人非音樂家組，成人音樂家組在聆聽自己專業的樂器聲時，會誘發更強的GBA。這些研究者認為增強的誘發GBA或許反映了較高層面的知覺學習，并為獨特的聽覺經驗所影響。

Fujioka等(Fujioka，Ross，Kakigi，Pantev， Trainor，2006)用腦磁圖(Magnetoencephalography，MEG)觀察4到6歲兒童對小提琴音和噪聲脈沖的反應，發現音樂受訓1年組兒童在聽小提琴音時大腦左半球的N250m波的波峰出現得更早，波幅也更大。而未受音樂訓練組并未出現這一現象。受訓組兒童的腦磁圖在接受刺激后的100至400ms內還表現出僅對小提琴音的特殊形態變化，而未受訓組則對音樂刺激和噪聲刺激都表現出相類似的形態變化。受訓組兒童的相應改變說明了音樂訓練的經驗很可能直接影響了與個體聲音歸類與不隨意注意相關的神經網絡。Koelsch等(Koelsch，Fritz，Schulze，Alsop，Schlaug，2005)利用功能磁共振成像技術(functional magneticresonance imaging，fMRI)同時研究了10歲兒童組(受過不同程度的音樂訓練)，成人音樂家組和成人非音樂家組三組被試在聆聽符合和不符合音樂規則的和弦時的腦內反應。在聆聽不規則和弦時，所有被試在大腦右半球的激活反應都相似：但在大腦左半球，成人組在前額葉、顳葉和緣上回表現出更大的激活。不論是成人還是兒童，音樂訓練都與其額葉島蓋和顳上回前部激活程度相關。

音樂訓練會對大腦發育產生影響，而且這種影響與音樂訓練時間的長短成正相關。這些研究結果在一定程度上支持后天的音樂經驗的作用。雖然目前我們仍然無法分辨先天的(與基因有關的)因素在推動一個人從事與音樂有關的活動上的具體作用，但是有關音樂訓練的研究表明后天的經驗也參與大腦可塑性的調節。更為重要的是，這種調節作用不只在長時間的音樂訓練后才可以產生，短時間的音樂接觸甚至也可以改變個體大腦處理音樂信息時的活動模式，著名的“莫扎特效應”就是一個典型例子。

2.2莫扎特效應

Rauscher，Shaw和ICy在1993年用實驗證明了莫扎特《D大調雙鋼琴奏鳴曲K448》(Mozart's Sonata for Two Pianos in D Major’K.448)能提高被試的時空推理能力，但是效果僅能維持短暫的15分鐘左右(Rauscher，Shaw，Ky，1993)。這一結果被媒體廣為宣傳，并以法國研究者Tomatis創造的術語“莫扎特效應”(Mozart Effect)命名。腦電研究發現，在聆聽莫扎特《D大調雙鋼琴奏鳴曲K.448》時，被試的右側前額葉及左側頂顥葉的相干波(EEG coherence)活動水平提高(sarnthein et al.，1997)，顳葉與左前額葉的神經活動聯系增強(RideoutLaubach，1996)，大腦兩半球間的相干波(EEG coherence)增強(1waki，Hayashi，Hori，1997)。Sarnthein等(1997)認為，莫扎特音樂帶來的腦電活動的改變，對之后進行的時空推理任務產生了遷移作用(carry-over effect)。

在隨后的一系列研究中，研究者發現莫扎特音樂的影響力不僅僅限于智力領域。Hughes和Daaboul等人(Hughes，Daaboul，Fino，Shaw，1998)發現在聆聽了莫扎特《D大調雙鋼琴奏鳴曲K448》之后，29個癲癇病人中有23人(其中包括處于昏迷中的病人)的癲癇樣腦波(epileptiform acfivity)顯著地減少，而癲癇突發的次數也相應減少。進一步的個案研究發現，莫扎特音樂對于癲癇病人可能有更為長遠的積極影響(Hughes，Fino，Melyn，1999；LahiriDuncan，2007)。

“莫扎特效應”并不是萬能的，學術界普遍認為它的時效性有限。當前對于這一看似神奇的效應的解釋仍未有較為統一的說法，或許可以結合莫扎特音樂自身結構特點與大腦處理信息的習慣這一角度來研究這一效應。

2.3音樂訓練與其他能力

事實上，音樂訓練對個體發展的影響是多方面的。比如，學習識記樂譜可以增強記憶、編碼轉換能力等等；而學習樂器則會促進個體的精細運動能力的發展。因此，音樂訓練往往會提升個體其他方面的能力，比如語言與運動。研究顯示音樂受訓超過3年的兒童在聽覺辨別力和精細運動能力以及語言能力和非言語推理能力等方面均優于同齡未受訓兒童(Forgeard，Winner，Norton，Schlaug，2008)。經常性的音樂練習對大腦言語組織能力有調節作用(Milovanov，Tervaniemi，Takio，Hamalainen，2007)。

開始接受音樂訓練的時間是影響個體發展的一個關鍵因素。在特定的時期內[即關鍵期(critical period)]接受音樂訓練，其效果將顯著好于其他時期。來自Watanabe等(Watanabe，Savioa-Lemieux，Penhune，2007)的研究發現在7歲之前開始接受音樂訓練的成年音樂家(早期訓練組)在時間運動序列任務(time motor sequence task.TMST)中的表現明顯強于那些在7歲之后才開始接受音樂訓練的成年音樂家(晚期訓練組)，并據此推斷在生命早期存在一個音樂訓練能顯著促進大腦運動相關區域發展的關鍵期。當前的研究成果并不能確定這種音樂訓練關鍵期的具體時段，這也是今后研究努力的方向。

最近的一項事件相關電位(Event-Related Potential，ERP)研究(James，Britz，Vuilleumier，Hauert，Michel，2008)認為，音樂訓練可以改變大腦感覺運動區在個體進行音樂聽覺運動任務時的活動水平，其中大腦右側顳中回和腦島等結構可能負責加工不和諧音樂。這為相應的行為研究結果提供了部分解釋。Stegemoeller和他的同事們(Stegem611er，2008)在對受過音樂訓練的音樂家與普通人的所輸出的音樂與語言小段進行有關的統計分析后發現：兩組被試的聲音輸出(同時包括音樂與語言小段)都與12音階相關聯。最有意思的是，這些學者們發現音樂家的聲音輸出與普通人的相比，更加平滑，與12音階的吻合度更高，且聲音中更少出現諧音的抖動。音樂訓練經驗的這種遷移可能更早地發生在皮層下的結構，比如腦干(Musacchia，Sams，Skoe，Kraus，2007；Musacchia，Strait，Kraus，2008；Wong，Skoe，Russo，Dees，Kraus，2007)。由頭頂記錄到的腦干誘發電位可以反映不同的音樂經驗對于音高、音色等等基本音樂屬性初級聽覺加工的影響(Kraus，Skoe，Parbery-Clark，Ashley，2009)。最近的有關研究甚至表明，腦干誘發電位可以明確區分不同音樂經驗的人對于情緒性聲音的不同初級加工(Strait，Kraus，Skoe，Ashley，2009)。

在Hyde等人(2009)的一項縱向研究中，他們對兩組6歲左右的兒童進行了長達15個月的追蹤，其中控制組兒童僅僅在學校接受課堂上的一般音樂教育，而音樂組兒童除此之外，在課外持續學習某種鍵盤樂器。他們使用形變基礎上的形態測量學(deformation-based morphometry)方法對比了兩組兒童在參與研究時以及15個月之后的腦結構，發現了大腦運動區和聽覺區的結構改變與行為變化的相關。在基線水平(即實驗起始階段)，音樂組兒童與控制組兒童的在腦結構和行為水平上都沒有顯著差異；但經過15個月的音樂訓練，音樂組兒童在右中央前回(right precentral gyras)、胼胝體(corpus callosum)以及右側初級聽覺皮層(right primary auditory region)上的相對體素大小(voxel size)顯著地大于控制組兒童；并且他們在手指運動能力測試與音樂技能測試中的表現也顯著強于控制組。這一研究為音樂訓練對個體發展其它能力的輔助作用提供了生物學依據。

大腦是一個有機整體，各部分各司其職卻也協同發展。音樂訓練對大腦發育也正是通過這種從單方面到多方面的映射作用產生其影響力，從而調節信息加工的方式、語言能力、空間能力和運動能力。

3 總結與展望

綜上所述，人腦對音樂的加工有其特定的神經生理基礎，這些神經網絡隨著個體發展而成熟，個體也相應地表現出對音樂加工的能力升級。

未來的研究可以關注音樂的教育作用，比如從哪些方面對兒童音樂能力進行培養能最大程度地惠及其語言能力、運動能力等：也可以圍繞大腦發育過程中接受音樂教育關鍵期問題進行研究，以充分發掘音樂對個體發展的積極作用。同時，音樂作為一種有效的情緒誘發因素，是未來情緒研究的主要手段之一。音樂對于個體的情緒發展有何影響?音樂又是如何調節個體的情緒的?這些都是值得探討的議題。音樂與文化不可分割，雖然各種文化背景中的音樂有共性，但其特殊性也是不容忽視的。當前的研究普遍集中于西方音樂體系，較少跨文化的比較研究。因此，跨文化比較是未來音樂與個體發展領域的一個值得研究的方向。