摘要 人类对音乐的感知体验起始于生命早期。近年来认知神经科学领域的研究表明，音乐对个体发展具有深远的影响。在大脑发育的过程中，音乐经验主要调节大脑加工信息的方式，同时会影响语言、空间、以及运动能力的发展。本文回顾了近年来研究者们在音乐认知领域的新发现，重点关注于音乐对脑发育的影响。
关键词 音乐：发展；认知神经科学
分类号 B842
音乐与人类生活密不可分，它普遍存在于不同的历史时期以及不同的社会。音乐为人所创作，遵循一定的结构和规则；音乐为人所感知和欣赏，诱发听者的各种情绪。在个体发展过程中，音乐的独特性和普遍性发挥了重要的作用。认知发展的观点认为，个体的行为和能力同时受到基因和外部环境的影响。对音乐的感知，在一定程度上与人先天的神经机制有关：另一方面，作为外部环境因素，音乐在个体发展，尤其是大脑发育中起着潜移默化的重要作用。
1 生命早期的音乐
早在出生前，胎儿就能对外界的音乐刺激做出反应。播放5分钟105或110分贝的摇篮曲会使28至32周的胎儿心率增加；35周以上的胎儿除了心率加快之外还出现了胎动的改变(Kisilevsky，Hains，Jacquet，Granier-Deferre，&Lecanuet，2004)。36至39周的胎儿在感受外界的低音音符时，心率减慢(Lecanuet，Graniere-Deferre，Jacquet，&DeCasper，2000)。相关的动物研究揭示了孕期的音乐环境对个体出生后发展的深远影响。孕期暴露于噪音环境中的母鼠，其子代出现发展迟滞，海马神经元生成减少，空间学习能力受损。反之，若孕期处于音乐环境下，子代鼠海马神经元生成增加，空间学习能力增强(Kim et al.，2006)。虽然暂未有音乐胎教对胎儿在出生后的脑神经发育方面影响的报告，但研究者(Peretz，2006)普遍认为，良好的孕期音乐环境，对个体的发展起着积极作用。适当的音乐刺激，或许可以促进胎儿感觉神经和大脑皮层中枢的发展。
新生儿对音乐刺激存在天生的偏好。出生仅仅两天的听力正常的新生儿。不论其父母是否失聪，都对和谐的乐段比不和谐乐段有更为强烈的偏好(Masataka，2006)。婴儿对音乐的许多基本特性的认知存在跨文化的一致性。其对音乐的时间差异与音高差异的敏感性在许多方面甚至与成人接近(Trehub，2003)。比如婴儿能觉察出音乐节拍(musical tempo)的变化(从三拍子变化成为二拍子时)(Trainor，2008)。关于这些与生俱来的音乐能力的生理基础，一种说法认为(McDermoa，2008)，对音乐的结构元素如节奏(rhythm)和音高(pitch)的感知等均受人的听觉神经生理的限制，因而音乐认知具有某些跨文化的普遍性。因此，婴儿表现出的一些早期的音乐感知能力，应该是由其神经系统已具备的一定程度的发育决定的。大脑独特的精细结构为人类感知音乐提供了神经基础。
另一方面，婴儿对音乐宽泛的感知能力往往随着年龄的增长而消失。四个月的婴儿能对抽象的和弦或音调序列产生习惯化，但是7个月的婴儿却不能(Dawson&Gerken，2009)。1岁以内的婴儿可以感知复杂的音乐节奏，但是如果没有持续暴露在这种复杂节奏的音乐中，这种能力在一岁前就可能丧失(Trainor,2008)。一项对婴儿和成人的研究表明(Hannon & Trehub，2005)，6个月的婴儿可以区分西方音乐(本土)和巴尔干半岛音乐(国外)中的节奏变化；12个月的婴儿则只能区分出本土音乐中的节奏变化，但经过两周的训练后，它们也能辨别出巴尔干半岛音乐中的节奏变化；而成人即使经过训练也无法区别非本土音乐的节奏变化。在另一个类似的研究中(Lynch，Eilers，Oller，&Urbano，1990)，6个月的婴儿对西方音乐(本土)和爪哇音乐(国外)的辨别力相似；而成人对西方音乐的辨别力要明显强于爪哇音乐。这一系列研究说明，刚出生的婴儿即具有感知不同文化音乐的潜能，但是在本族文化的影响下，这种能力逐渐特异化。在普遍性的基础之上，进一步发展那些有利于适应生存环境的能力，抛弃那些与生存环境相关较低的能力，有利于个体的发展。人脑在出生后的发育具有典型的“升－降”模式，随着脑内细胞突触的精简化，大脑的功能也越来越精细。因此，个体音乐辨别力的特异化可以看作其大脑发展外在表现的形式之一，同时也是对生长环境所做的一种适应性反应。
除了对音乐结构的感知能力外，婴儿对情感性音乐的反应也在发展变化。Flom等(Flom，Gentile，&Pick，2008)使用习惯化范式(habituation paradigm)，测试了1岁以内的婴儿对快乐或悲伤音乐的反应。9个月的婴儿可以区别快乐与悲伤以及其他情绪类型的音乐；5个月和7个月的婴儿只有当对悲伤乐段习惯化后才能区别快乐与悲伤的音乐：而若对快乐乐段习惯化后则无法辨别不同音乐情绪。3个月的婴儿无法区别两种情绪类型的音乐。这种对不同情绪类型音乐刺激的反应，反映了大脑情绪加工的发展过程。或许相较于快乐的乐段，悲伤的乐段需要更加精细的认知加工。相关的脑电实验(schmidt，Trainor，&Santesso，2003)发现情感性音乐诱发的脑电波(electroencephalography，EEG)在年龄上的变化：在播放音乐材料时，3个月婴儿的脑电活动有显著增加，6个月和9个月婴儿没有明显变化，而12个月时，情感性音乐则引起脑电反应的减弱。这一出现在额叶和顶叶的变化趋势反映出音乐在婴儿成长过程中的所起到的镇静作用逐步显著。与成人被试不同，不同情感效价的音乐引发的婴儿脑电活动没有差异。虽然当前的研究尚未精确地描述大脑是如何学会处理不同效价(valence)的情绪的，但从实验得到的结果可以肯定，个体对音乐的情感体验也随着大脑的逐步成熟以及生活经验的逐步增长在不断发展变化着。
2 音乐对个体发展的影响
音乐是影响个体发展不可忽视的环境因素之一。在人类社会中，音乐是一种常见的教育手段。对比受过专业音乐训练者与未受过专业音乐训练的普通人之间的差异，可以直接揭示音乐教育对个体发展的作用。
2.1音乐训练和大脑发育
众多研究在接受音乐训练与未接受音乐训练的个体之间展开，进一步证实了音乐教育对个体发展的积极作用。目前普遍认为，脑中的振荡伽马频率活动(Oscillatory gamma band activity，GBA，30～100HZ)和知觉与认知现象中的特征捆绑、模板匹配以及学习与记忆形成相关联。对脑内神经振荡(neural oscillations)的研究发现 (Shahin，Robe,s，Chau，Trainor,&Miller,2008)，经过1年钢琴训练之后，5岁儿童对钢琴音产生了增强的诱发GBA(induced GBA)，而这种效应在未接受钢琴训练的控制组儿童中并未出现。相对于成人非音乐家组，成人音乐家组在聆听自己专业的乐器声时，会诱发更强的GBA。这些研究者认为增强的诱发GBA或许反映了较高层面的知觉学习，并为独特的听觉经验所影响。
Fujioka等(Fujioka，Ross，Kakigi，Pantev，& Trainor，2006)用脑磁图(Magnetoencephalography，MEG)观察4到6岁儿童对小提琴音和噪声脉冲的反应，发现音乐受训1年组儿童在听小提琴音时大脑左半球的N250m波的波峰出现得更早，波幅也更大。而未受音乐训练组并未出现这一现象。受训组儿童的脑磁图在接受刺激后的100至400ms内还表现出仅对小提琴音的特殊形态变化，而未受训组则对音乐刺激和噪声刺激都表现出相类似的形态变化。受训组儿童的相应改变说明了音乐训练的经验很可能直接影响了与个体声音归类与不随意注意相关的神经网络。Koelsch等(Koelsch，Fritz，Schulze，Alsop，&Schlaug，2005)利用功能磁共振成像技术(functional magneticresonance imaging，fMRI)同时研究了10岁儿童组(受过不同程度的音乐训练)，成人音乐家组和成人非音乐家组三组被试在聆听符合和不符合音乐规则的和弦时的脑内反应。在聆听不规则和弦时，所有被试在大脑右半球的激活反应都相似：但在大脑左半球，成人组在前额叶、颞叶和缘上回表现出更大的激活。不论是成人还是儿童，音乐训练都与其额叶岛盖和颞上回前部激活程度相关。
音乐训练会对大脑发育产生影响，而且这种影响与音乐训练时间的长短成正相关。这些研究结果在一定程度上支持后天的音乐经验的作用。虽然目前我们仍然无法分辨先天的(与基因有关的)因素在推动一个人从事与音乐有关的活动上的具体作用，但是有关音乐训练的研究表明后天的经验也参与大脑可塑性的调节。更为重要的是，这种调节作用不只在长时间的音乐训练后才可以产生，短时间的音乐接触甚至也可以改变个体大脑处理音乐信息时的活动模式，著名的“莫扎特效应”就是一个典型例子。
2.2莫扎特效应
Rauscher，Shaw和ICy在1993年用实验证明了莫扎特《D大调双钢琴奏鸣曲K448》(Mozart"s Sonata for Two Pianos in D Major’K.448)能提高被试的时空推理能力，但是效果仅能维持短暂的15分钟左右(Rauscher，Shaw，&Ky，1993)。这一结果被媒体广为宣传，并以法国研究者Tomatis创造的术语“莫扎特效应”(Mozart Effect)命名。脑电研究发现，在聆听莫扎特《D大调双钢琴奏鸣曲K.448》时，被试的右侧前额叶及左侧顶颢叶的相干波(EEG coherence)活动水平提高(sarnthein et al.，1997)，颞叶与左前额叶的神经活动联系增强(Rideout&Laubach，1996)，大脑两半球间的相干波(EEG coherence)增强(1waki，Hayashi，&Hori，1997)。Sarnthein等(1997)认为，莫扎特音乐带来的脑电活动的改变，对之后进行的时空推理任务产生了迁移作用(carry-over effect)。
在随后的一系列研究中，研究者发现莫扎特音乐的影响力不仅仅限于智力领域。Hughes和Daaboul等人(Hughes，Daaboul，Fino，&Shaw，1998)发现在聆听了莫扎特《D大调双钢琴奏鸣曲K448》之后，29个癫痫病人中有23人(其中包括处于昏迷中的病人)的癫痫样脑波(epileptiform acfivity)显著地减少，而癫痫突发的次数也相应减少。进一步的个案研究发现，莫扎特音乐对于癫痫病人可能有更为长远的积极影响(Hughes，Fino，&Melyn，1999；Lahiri&Duncan，2007)。
“莫扎特效应”并不是万能的，学术界普遍认为它的时效性有限。当前对于这一看似神奇的效应的解释仍未有较为统一的说法，或许可以结合莫扎特音乐自身结构特点与大脑处理信息的习惯这一角度来研究这一效应。
2.3音乐训练与其他能力
事实上，音乐训练对个体发展的影响是多方面的。比如，学习识记乐谱可以增强记忆、编码转换能力等等；而学习乐器则会促进个体的精细运动能力的发展。因此，音乐训练往往会提升个体其他方面的能力，比如语言与运动。研究显示音乐受训超过3年的儿童在听觉辨别力和精细运动能力以及语言能力和非言语推理能力等方面均优于同龄未受训儿童(Forgeard，Winner，Norton，&Schlaug，2008)。经常性的音乐练习对大脑言语组织能力有调节作用(Milovanov,Tervaniemi，Takio，&Hamalainen，2007)。
开始接受音乐训练的时间是影响个体发展的一个关键因素。在特定的时期内[即关键期(critical period)]接受音乐训练，其效果将显著好于其他时期。来自Watanabe等(Watanabe，Savioa-Lemieux，&Penhune，2007)的研究发现在7岁之前开始接受音乐训练的成年音乐家(早期训练组)在时间运动序列任务(time motor sequence task.TMST)中的表现明显强于那些在7岁之后才开始接受音乐训练的成年音乐家(晚期训练组)，并据此推断在生命早期存在一个音乐训练能显著促进大脑运动相关区域发展的关键期。当前的研究成果并不能确定这种音乐训练关键期的具体时段，这也是今后研究努力的方向。
最近的一项事件相关电位(Event-Related Potential，ERP)研究(James，Britz，Vuilleumier，Hauert，&Michel，2008)认为，音乐训练可以改变大脑感觉运动区在个体进行音乐听觉运动任务时的活动水平，其中大脑右侧颞中回和脑岛等结构可能负责加工不和谐音乐。这为相应的行为研究结果提供了部分解释。Stegemoeller和他的同事们(Stegem611er,2008)在对受过音乐训练的音乐家与普通人的所输出的音乐与语言小段进行有关的统计分析后发现：两组被试的声音输出(同时包括音乐与语言小段)都与12音阶相关联。最有意思的是，这些学者们发现音乐家的声音输出与普通人的相比，更加平滑，与12音阶的吻合度更高，且声音中更少出现谐音的抖动。音乐训练经验的这种迁移可能更早地发生在皮层下的结 构，比如脑干(Musacchia，Sams，Skoe，&Kraus，2007；Musacchia，Strait，&Kraus，2008；Wong，Skoe，Russo，Dees，&Kraus，2007)。由头顶记录到的脑干诱发电位可以反映不同的音乐经验对于音高、音色等等基本音乐属性初级听觉加工的影响(Kraus，Skoe，Parbery-Clark，&Ashley，2009)。最近的有关研究甚至表明，脑干诱发电位可以明确区分不同音乐经验的人对于情绪性声音的不同初级加工(Strait，Kraus，Skoe，&Ashley，2009)。
在Hyde等人(2009)的一项纵向研究中，他们对两组6岁左右的儿童进行了长达15个月的追踪，其中控制组儿童仅仅在学校接受课堂上的一般音乐教育，而音乐组儿童除此之外，在课外持续学习某种键盘乐器。他们使用形变基础上的形态测量学(deformation-based morphometry)方法对比了两组儿童在参与研究时以及15个月之后的脑结构，发现了大脑运动区和听觉区的结构改变与行为变化的相关。在基线水平(即实验起始阶段)，音乐组儿童与控制组儿童的在脑结构和行为水平上都没有显著差异；但经过15个月的音乐训练，音乐组儿童在右中央前回(right precentral gyras)、胼胝体(corpus callosum)以及右侧初级听觉皮层(right primary auditory region)上的相对体素大小(voxel size)显著地大于控制组儿童；并且他们在手指运动能力测试与音乐技能测试中的表现也显著强于控制组。这一研究为音乐训练对个体发展其它能力的辅助作用提供了生物学依据。
大脑是一个有机整体，各部分各司其职却也协同发展。音乐训练对大脑发育也正是通过这种从单方面到多方面的映射作用产生其影响力，从而调节信息加工的方式、语言能力、空间能力和运动能力。
3 总结与展望
综上所述，人脑对音乐的加工有其特定的神经生理基础，这些神经网络随着个体发展而成熟，个体也相应地表现出对音乐加工的能力升级。
未来的研究可以关注音乐的教育作用，比如从哪些方面对儿童音乐能力进行培养能最大程度地惠及其语言能力、运动能力等：也可以围绕大脑发育过程中接受音乐教育关键期问题进行研究，以充分发掘音乐对个体发展的积极作用。同时，音乐作为一种有效的情绪诱发因素，是未来情绪研究的主要手段之一。音乐对于个体的情绪发展有何影响?音乐又是如何调节个体的情绪的?这些都是值得探讨的议题。音乐与文化不可分割，虽然各种文化背景中的音乐有共性，但其特殊性也是不容忽视的。当前的研究普遍集中于西方音乐体系，较少跨文化的比较研究。因此，跨文化比较是未来音乐与个体发展领域的一个值得研究的方向。