音樂、心理與大腦

張衛東

(華東師范大學心理與認知科學學院，上海200062)

一 引言

音樂之于個人和社會的重要性再怎樣強調也不為過。先賢孔子及其儒家學派十分重視音樂對人的社會教化作用，倡導禮樂之治，所謂“興于詩，立于禮，成于樂”(《論語·泰伯》)，“移風易俗，莫善于樂”(《孝經》)。孔子提出了音樂審美標準，聞《韶》樂，三月不知肉味(《論語·述而》)，評價《韶》樂盡善盡美，而《武》樂則在“善”的方面不如《韶》樂(《論語·八佾》);音樂之美，在于其內容之善，在于符合“樂而不淫，哀而不傷”的“中和”之理。儒家經典音樂理論認為，君子知樂，由此掌握治國之道(“知聲而不知音者，禽獸是也，知音而不知樂者，眾庶是也。惟君子為能知樂，是故審聲以知音，審音以知樂，審樂以知政，而治道備矣”——《禮記·樂記》)。古希臘哲學家畢達哥拉斯(Pythagoras)發現了音樂與數的關系，認為音樂的基本原理就在于數量關系，音樂是具有恰當數量關系的和諧音調所構成的整體。音樂具有凈化靈魂的作用。他的學說率先為西方音樂理論奠定了基礎。

對于現代社會大多數人而言，音樂已成為日常生活中不可缺少的一部分。人們基于各種理由喜愛音樂(Juslin＆Laukka，2004)，音樂有助于促進身心健康、滿足不同心理需要、增強幸福感等(Sch?fer＆Sedlmeier，2009;2010)。在各種重要社會活動場合(例如，慶賀、會議、婚禮、宗教禮拜，等等)，音樂常常是其有機組成部分，由此也產生了相應題材和體裁的各種樂曲或歌曲。

音樂誕生于人類社會的歷史悠久綿長，最近的考古學研究在德國南部的山洞里，發現了42000前用禿鷲骨和猛犸象牙制成的人類最古老的樂器——笛子，人類音樂能力如同其語言能力一樣是大腦高度進化的產物(d’Errico et al.，2003)。音樂行為的進化心理學及社會心理學意義在于促進人際交流與合作、團體社會凝聚和協調等(Koelsch，2010)。盡管音樂對我們人類如此重要，然而科學界對其心理機制及其神經基礎的了解還遠未達到全面深入的程度。近幾十年來，音樂學(musicology)、心理學和神經科學等領域的學者已經開始跨學科的合作研究，取得了令人鼓舞的豐富成果，本文擬從音樂的認知加工與情緒體驗及相關腦機制、音樂與人格特征的關系，以及音樂心理學及其腦科學研究的應用價值諸方面予以梳理綜述。

二 音樂的認知加工

音樂是由音符(notes)按一定規則組成不同時空關系的片段或篇章，因此對音樂的認知加工本質上就是對音符心理物理屬性(音高、音強、音色等)的特征分析以及對音符間時間關系和音調高低關系(time-based and pitch-based relations)的感知、識別、解析和規則學習等(Peretz＆Zatorre，2005;Krumhansl，2000;Tillmann et al，2000)。畢達哥拉斯可被視為研究音符音程的心理物理學鼻祖，他指出，如果兩根質地相同的琴弦長短比例為2∶1，則各自振動發出的音相差八度;如果兩弦長短之比是3∶2，則短弦所發的音比長弦高五度。他的研究為此后實驗音樂心理學開啟了探索之門。1863年，赫爾姆霍茲(Hermann von Helmholtz)發表了專著《作為音樂理論生理學基礎的樂音感知》(On the sensations of tone as a physiological basis for the theory of music)，標志著音樂心理學真正開始走上科學研究之路。

如今心理科學和神經科學研究對于音樂的認知加工機制及其神經基礎的了解與日俱增，尤其是近二、三十年來，越來越多的神經科學研究者對音樂知覺及其腦機制開展了大量研究，結果表明，對于不同樂音特征，諸如音高特征(絕對音高、音程、音廓)、響度、時序特征(節奏、節拍、曲速)以及空間定位的知覺加工，各由大腦不同機能部位來完成(Levitin＆Tirovolas，2009)。例如，音高以拓撲排列表征(tonotopic representations)的方式在初級和次級聽皮層中加工，而音程(pitch interval)和音高輪廓(pitch contour)的加工則位于兩半球不同皮層區，涉及顳平面(planum temporate)和顳上溝后部(posterior superior temporal sulcus，pSTS)等(Stewart et al.，2008;Liégeoise-Chauvel et al.，1998)。此外，在人腦聽覺皮層后部和下頂葉皮層存在聲音空間定位的神經通路(Zatorre et al.，2002)。至于對節奏與節拍的加工，大腦皮層運動前區(premotor area)及輔助運動區(supplementary motor area，SMA)、基底神經節以及小腦的機能則顯得尤為重要(Grahn，2009;Grahn＆Brett，2007;Peretz＆Zatorre，2005)。從整體上看，大腦兩半球對于上述音樂感知要素的加工分析存在彼此分工合作的關系。

一些學者提出了音樂的模塊加工模型(Koelsch，2011;Peretz＆Coltheart，2003)，認為大腦中存在不同的特異性音樂信息加工模塊，例如音程、音調輪廓、調性編碼模塊，旋律、節拍分析模塊，結構規則與含義加工模塊等。一些模塊可能并不為音樂加工所獨有，例如旋律輪廓(contour)加工模塊也可被用于話語音調的分析(Patel，2003)，音樂句法加工(music-syntactic processing)與語言句法加工(languagesyntactic processing)的腦機能區可能存在某種程度的交迭(Koelsch，2011)。音樂知覺分析模塊將音高(旋律)與時間(節奏節拍)組織信息輸出至音樂記憶系統以及情緒加工系統，前者使聽者能夠辨認所聽音樂的熟悉度以及提取與音樂相關的記憶內容，后者涉及一些腦結構諸如杏仁核、伏隔核、旁海馬回、眶額皮層、腹內側前額葉皮層等，使聽者能夠識別和體驗音樂所表達的情緒(Peretz，2010)。模塊加工模型近年來頗受關注，進一步研究需要確認這些模塊是否存在，并且牽涉哪些特定腦機能部位。

三 音樂的情緒體驗

音樂的重要功能之一在于其能讓人產生和抒發情緒，表達思想，引起審美體驗。音樂是情緒的語言。音樂的情緒加工與認知加工密不可分，共同形成聆聽經驗。聽者認知加工的結果可影響其情緒反應和情感體驗，例如曲速(tempo)和調式(mode)知覺與情緒反應效價(affective valence)有關，一定程度上，快速的大調音樂傾向于使人產生正性情緒體驗，而慢速小調音樂則較易誘發負性情緒感受(Khalfaet al.，2005)。和諧與不和諧的音響分別使人產生愉悅與不愉悅的情緒反應，兩者分別激活不同的腦區(Koelsch et al.，2006)。腦成像研究顯示，聆聽西方古典音樂所產生的正性情緒反應伴隨大腦兩側紋狀體腹部和左側紋狀體背部、左側扣帶前回以及左側旁海馬回的激活，而負性情緒反應則與海馬和杏仁核激活有關(Mitterschiffthaler et al.，2007)。然而有關研究往往不能斷定，調式和曲速知覺是使人能感知和判別音樂所表達的情緒，還是誘發了聽者自身相應的情緒反應，因此研究者主張將音樂情緒體驗區分為從音樂中感知其所表達的情緒以及由音樂所引發的情緒(perceived and induced musical emotions)(Kallinen＆Ravaja，2006)。通常經過音樂專業訓練的人易于判別音樂所負載的情緒信息，而不具備音樂專門知識者則往往被音樂誘發出不同的情緒反應，這兩種情形所發生的心理活動及其伴隨的腦機能激活模式是不同的，研究者需要仔細加以區分。至于聽者所感知的情緒(例如，“那首樂曲聽起來是要表達愉快的心情”)能否轉化為同樣的情緒反應(“那首樂曲讓我快樂起來”)，兩者的一致性程度如何，則是另一個需要深入剖析的問題。

另有研究者基于Mayer(1956)的理論假設，探討音樂聆聽期待與情緒反應的關系。人們在聆聽音樂的過程中會基于其音樂規則(外顯或內隱)知識而對什么樣的后續音樂即將到來自發地產生某種預期，這種預期源自個人生活經驗，廣義而言，體現了個體與環境互動中預測事件發生的適應能力(Pearce＆Wiggins，2006)。是否符合音樂聆聽期待導致聽者產生緊張和釋然的感受。如果預期得到證實，則該結果一般具有獎賞意義。如果違背預期，則往往使人產生某種程度的驚奇驚覺反應，類似于針對危險情形的應激反應(fight-or-flight，或freeze反應)。采用違反音樂聆聽期待的實驗手段，例如違反旋律音高預期，或者出現意外和弦，研究者可觀測到被試中樞和外周神經的應激反應指標(Pearce et al.，2010;Steinbeis et al.，2006)。

聆聽音樂還能引發另一種強烈的情緒反應，即聽者對某種音樂產生所謂“顫栗”(chills)的反應(Grewe et al.，2009)，這種反應又被描述為“渾身起雞皮疙瘩”(goosebumps)，在聽賞音樂者群體中并不少見(Panksepp，1995)，通常是被音樂深深打動而產生的令人愉悅甚至陶醉的審美情緒反應，導致大腦與獎賞動機及情緒有關的機能區(諸如腹側紋狀體、眶額皮層、腹內層前額葉皮層、杏仁核等)活動發生變化(Blood＆ Zatorre，2001)。

音樂究竟能引發人多少種情緒反應和情感體驗?在人類基本情緒中，喜悅和悲傷可能是最常從音樂中體會到的，然而音樂情緒反應的效價并不足以決定人們是否喜歡某首音樂，令人悲傷或悲喜交集的樂曲同樣令人沉迷(Barrett et al.，2010)。情緒喚醒度更可能影響聽者對音樂的愉悅反應，有研究結果表明兩者是正相關的(Salimpoor et al.，2009)。另有研究證據顯示，音樂的曲速和聲音響度一般較能影響情緒反應的喚醒度(Gomez＆Danuser，2007)。

基于基本情緒和情緒維度理論模型的測量方法被廣泛用于音樂情緒的行為學和神經科學研究，結果顯示，音樂可以在跨文化環境中誘發出不同年齡者的基本情緒反應，大腦杏仁核與紋狀體分別伴隨負性情緒(恐懼)與正性情緒(愉悅)而激活，而其他腦區伴隨不同情緒反應的激活模式則較缺乏跨研究的一致性(Brattico＆Pearce，2013)。情緒維度模型在理論上可用于測評任何情緒(包括基本情緒)的效價和喚醒度，有些研究者將原先由Russell(1980)提出的兩維模型修改為三維模型，增加了緊張性(tension)維度(Schimmack＆Grob，2000)，該模型被認為更適用于測量音樂情緒感知或反應(Eerola＆Vuoskoski，2011;Vuoskoski＆Eerola，2011)。然而，進一步的研究指出，關于愉悅度(pleasure)的效價測評仍不足以鑒別人們也可能喜歡悲情(負性效價)音樂的情形，也難以評價兼具正、負效價(例如，悲喜交集)的混合情緒(Hunter et al.，2008;Schubert，1996)。

關于喚醒度的評價，一個值得注意的方法學缺點是其僅借助于主觀報告，因為這種評價結果難以進行人際比較。而更為可靠而客觀的手段是測量個體自主神經系統的活動強度，這方面心理生理學(psychophysiology)研究有其方法學優勢。但是單憑外周神經系統反應生理指標分析往往難以確定個體究竟產生哪種情緒反應，因為不同效價的情緒反應可能顯示相似的生理反應指標。今后的研究應考慮情緒效價與喚醒度的交互作用，改進觀測方法，以便能比較確切地判斷聆聽音樂者究竟產生何種情緒反應以及反應強度如何。

現今越來越多的研究者已充分認識到音樂情緒反應的復雜性，認為原有的測評方法并不足以評價音樂所引發的豐富多樣以及某些特殊的情緒體驗(Scherer，2004)，也有學者認為音樂情緒體驗更多意義上屬于審美情緒，因其沒有直接滿足基本生理需要的功利性(Scherer＆Zentner，2008)，因此需要構建新的心理測評模型與測評途徑予以鑒別分析，相應地，旨在構建多維度評價模型的研究應運而生。Zentner等(2008)基于驗證性因素分析提出了音樂情緒體驗的九因素模型，并研制了多維度測評工具——《日內瓦音樂情緒量表》(GEMS)，測評維度分別為愉快(Joy)、悲傷(Sadness)、緊張(Tension)、驚奇(Wonder)、平靜(Peaceful)、超脫(Transcendence)、溫柔(Tenderness)、懷舊(Nostalgia)以及力量(Power)。新近一項fMRI研究觀測被試聆聽西方古典音樂時的腦機能活動，結果提示，GEMS的九個因子可被歸入更高等級的因子(Trost et al.，2012)。這方面的研究為改進音樂情緒體驗的測評途徑和方法提供了新的思路。

四 音樂與人格特征的關系

以一曲《廣陵散》而名垂青史的嵇康在其《聲無哀樂論》中指出:“聲音有自然之和，而無系于人情”，“音聲以平和為體，而感物無常，心志以所俟為主，應感而發”，意為樂聲本身有其自然屬性，而與人的情緒反應無關，個人對音樂的理解和情緒體驗，是其帶有個人經驗和個人風格的思想感情在所聽音樂上的投射。此論點當可與現代音樂心理學研究結論相印證。

研究表明，個人人格特征影響其對音樂所產生的生理和心理反應，個性特征不同的人對不同音樂的反應敏感性也不相同。往往在實驗研究中，主試為被試挑選的音樂并不一定能引起目標反應(主試想要誘發的反應)。以上述“顫栗”研究為例，能使人產生這種強烈情緒反應的音樂往往具有針對個人的特異性，某音樂一旦引發了某人的“顫栗”反應，那么此后在此人身上就更易引發該反應，這種特殊的“感情紐帶”建立于獨特的個人經驗。另一方面，在“顫栗”反應的發生率上也存在個體差異，例如，女性一般比男性更多地被音樂誘發出該反應，而且悲傷音樂比快樂音樂更有感染力。此外，“顫栗”反應頻率與“大五”人格中的“宜人性”(agreeableness)相關(Panksepp，1995)。新近研究發現，“宜人性”評分較高者較有同情心和同理心，對音樂較能產生較強的情緒反應，并且與“神經質”評分較高者一樣較能從音樂中體驗到悲傷情緒(Ladinig＆Schellenberg，2012)。

至于什么人喜愛什么樣的音樂，每個人對其所鐘愛的音樂選擇并無明確共同性，這顯示音樂偏好(music preference)的個體差異性。研究者關注性別和個性因素對個人音樂偏好的影響，對西方人的調查發現，男性比女性較喜歡重低音音樂(McCownet al.，1997)，而女性則偏愛較輕柔、浪漫舞曲性質的音樂(Christenson＆Peterson，1988)。另有諸多對于西方人的研究結果顯示了一些人格特征與不同類型音樂選擇偏好的相關性，例如，感覺尋求(sensation seeking)特質與喜歡高興奮度音樂(例如搖滾樂)正相關(Little＆Zuckerman，1986);保守性較強的人不喜歡諸如重金屬和說唱樂(rap)之類的音樂類型(Lynxwiler＆Gay，2000);外向的人較喜歡流行音樂(Rawlings＆Ciancarelli，1997);開放性(openness to experiences)較強的人傾向于選擇多種類型的音樂(包括非主流音樂)(Dollinger，1993)。有的人著重從理智或認知的角度選擇音樂，聆聽音樂旨在獲取相關知識和新的經驗;而另一些人則傾向于利用音樂來調節情緒(Chamorro-Premuzic＆Furnham，2007)。諸如此類的大量研究旨在揭示，個人對音樂的偏好選擇展現了其人格特征的不同側面。

五 音樂心理學及其腦科學研究的應用價值

鑒于音樂能給個人和社會帶來諸多裨益，因此必然會在人類生活的各個領域展示其巨大應用價值。音樂是人類高級精神活動的產物，當今音樂心理學及腦科學逐步深入地探究其對人的生理和心理所產生的影響，必定有助于啟示我們如何借助音樂來實現促進認知功能和情緒調節功能，改善大腦機能，維護和提升身心健康水平，以及提高生活質量等美好目標。

音樂莫扎特效應(Mozart Effect)是近年來科學界和社會大眾熱議的一個話題。所謂“莫扎特效應”，廣義而言，是指以莫扎特典型作曲風格為特征的音樂能夠激發大腦潛在機能，從而促進聽者智能的假設。原先由Rauscher等(1993)發表于《Nature》的論文曾報告，聆聽莫扎特的D大調雙鋼琴奏鳴曲(K.448)能夠提高有關空間推理能力測驗的成績，然而這樣的結果卻引起爭議(Steele et al.，1999)。莫扎特效應如果存在的話，其所基于的大腦機制究竟是什么，是需要深究的問題。相關研究結果雖無定論，但加深了人們對音樂認知和情緒體驗與大腦其他認知機能甚而整體智能緊密關系的印象，啟發研究者深入思考并不斷予以探究。“莫扎特效應”現象引起人們關注音樂教育，但對兒童進行專門音樂訓練需要兼顧其稟賦素質與興趣等因素。

最新一項認知神經科學研究結果提示，經常演奏音樂能夠促進大腦的認知控制機能(諸如行為的實時監察和及時調節等)，從而可以改善或延緩伴隨衰老過程而發生的大腦額葉機能衰退(Jentzschet al.，2013)。該研究為音樂能夠改善人類大腦機能以及提升心智水平的干預作用提供新的支持證據。

研究表明，音樂具有改變或調節自主神經系統(交感和副交感神經系統)機能活動的作用(表現為心理生理學觀測指標的變化)(Khalfa et al.，2002;Krumhansl，1997)，并且也對機體免疫系統機能產生影響(表現為唾液中免疫球蛋白A濃度的變化)(Kreutz et al.，2004)，這在臨床上為心身醫學(Psychosomatic Medicine)或行為醫學(Behavioral Medicine)領域的音樂治療提供理論基礎。借助于音樂，患者的應激狀態得以舒解，負性情緒得以調節，機體免疫力得以增強，身體健康狀況得以改善。

另一方面，研究發現，聆聽音樂(尤其是令人喜愛的音樂)不失為一種有效的非藥物鎮痛方法。音樂能夠影響疼痛感以及伴隨的負性情緒反應(Mitchell＆MacDonald，2006)，其原因可能在于，聆聽音樂的感情投入分散了對痛覺的注意，也可能由此增強了對疼痛的可控感從而緩解了令人痛苦的情緒體驗(Mitchell et al.，2006;Brown et al.，1989)。音樂鎮痛療法在臨床上經常與藥物治療配合使用，尤其在藥物治療收效甚微，或不需要藥物治療的情況下更顯其長處，而且因其治療費用低、安全性高以及易于操作而頗受青睞。

音樂是人類社會活動的產物，它的社會功能被Koelsch(2010)描述為“7個C”(Seven Cs)，即(1)與他人聯絡(contact)以避免社會隔離;(2)啟動社會認知(social cognition);(3)產生共同情感(co-pathy)以使不同人的情緒狀態更趨一致，從而促進彼此了解而減少矛盾沖突;(4)發生人際交流(communication)，尤其是嬰幼兒，搖籃曲和兒童歌曲對其情緒調節以及認知、情緒和社會心理發展都具有十分重要的作用;(5)協調動作(coordination)，要求團體中成員隨著節拍而使動作同步化，由此帶來快樂(例如一起跳舞);(6)在團體音樂表演中形成表演者之間的默契合作(cooperation)，這種彼此信任和團結合作的關系是幸福快樂的潛在源泉;(7)增進團體的社會凝聚力(social cohesion)，滿足個體的歸屬需要(need to belong)以及建立和維系人際依存關系的需要。正是具有這些功能，音樂可被廣泛應用于組織行為管理、兒童教育以及臨床心理干預與治療等領域。

上述研究實例尚不足以涵蓋音樂心理學、音樂神經科學的所有應用領域，但從中可窺見其巨大的應用價值和令人憧憬的應用前景，這足以使越來越多的研究者以及社會大眾熱衷不已。

六 結語

“音之起，由人心生也。人心之動，物使之然也。感于物而動，故形于聲。聲相應，故生變，變生方，謂之音。”(《禮記·樂記》)

音樂，產生于人的心理，是人與外界互動的結果，而人類音樂心理與行為的物質基礎則是其適應自然與社會環境而高度進化的大腦。倘若我們沒有這樣的認知—情緒—社會之腦，那么所謂的“音樂”，只不過是一連串沒有意義的聲音而已。

人類對音樂的敏感感知和感受似乎是一種具有跨文化普世性(universality)的自然傾向，引發研究者關注并探究音樂能力的先天性及其與后天經驗的關系、其生物學基礎以及進化意義等(Trehub，2001)，并且常將其與另一種人類獨具的能力——語言能力相類比。在腦認知機制上，音樂加工與語言加工所涉神經網絡是彼此分離的，還是在某種程度上是部分交迭(overlapping)或共享的?這是對模塊加工理論的重要提問。此外，音樂認知加工是否涉及其他一些領域一般性(domain-general)的認知加工機能，這是考察其領域特異性(domain-specificity)的另一重要方面。

相較于認知加工，音樂情緒加工及其腦機制更顯復雜，也更加激發研究者的興趣。相比于飲食男女，音樂看來不能直接滿足人的生理需要，然而因其能帶給我們豐富多彩的情緒反應和情感體驗甚至某種高峰體驗(peak experience)而具獎賞意義，直教人孜孜以求，常伴終生。音樂所誘發的情緒反應遠不限于基本情緒，許多研究者認為，聽賞音樂所產生的更多是“審美的”而非帶有直接功利目的的情緒體驗。音樂審美情緒的理論分析、鑒別評價及其腦機制是新興的神經美學研究的重要課題。

個體人格因素對其音樂心理活動與行為的影響也被諸多研究所揭示，同樣的音樂對于不同的人可能引發不同情緒反應，不同的人對不同的音樂也有各自的偏好選擇。迄今該領域的研究顯得有些零散，面臨的主要問題是缺乏基于潛在影響機制的統整理論模型。另一方面，個體人格的形成和發展不可能脫離其所在的社會文化背景，以西方人為研究對象的音樂心理學研究結論是否能推及非西方人是不能忽視的問題。現有的一些音樂心理測評模型具有音樂類型依賴性(genre-dependent)，可能并不適用于其他類型音樂的聽賞體驗評價，其他文化背景下的音樂聽賞體驗應有自身的測評模型。由宮、商、角、徵、羽特殊音階體系所譜成的中華民族傳統音樂，經本土傳統樂器演奏，會引發東西方人怎樣的認知加工和情緒體驗及其腦機能活動模式，并與聽賞西方古典音樂相比有何異同，這是非常有趣而尚未研究的問題。

就在人們津津樂道于音樂美好功用的同時，研究者卻深感音樂心理學及其腦機制研究任務的艱巨性和復雜性，但他們并未因此停下探索的腳步。音樂起于心而生于腦，曾幾何時，繆斯(Muse)女神撥動了科學研究美妙動人之弦。

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