音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展.pdf

星海音乐学院学报2 0 2 2 年第3期JOURNAL OF XINGHAI CONSERVATORY OF MUSIC:147音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展侯建成，宋蓓，周加仙，孙长安4，朱键摘要：当前，音乐心理学的发展出现了一定的局限，主要表现为无法满足日益增长的理论研究发展及实践研究的需求，同时某些研究技术也制约了研究成果的推陈出新。随着神经科学的发展和“神经科学+”时代的到来，音乐心理学与神经科学的融合已成必然之势，音乐神经科学亦成为音乐科学及音乐心理学发展的新角度和新方向。本文阐述了目前音乐心理学发展的局限、音乐神经科学的学科构建、当前某些研究进展及有待研究的方向。关键词：音乐心理学；神经科学；音乐神经科学D0I:10.3969/j.issn.1008-7389.2022.03.011中图分类号：J60-051文献标识码：A文章编号：10 0 8-7 38 9（2 0 2 2）0 3-0 147 17音乐与心理学的关系十分密切，人们很早就关注两者的关系。19 世纪中叶一些实验心理学家致力于研究音响与感觉之间的关系，标志着现代音乐心理学的开始；2 0 世纪初一些研究者着重研究音乐与心理（如音乐才能、音乐创造等）的关系，标志着音乐心理学成为一个独立的研究领域。至今，音乐心理学已发展成一门研究人类进行音乐活动收稿日期：2 0 2 2-0 3-15基金项目：国家社会科学基金重大项目“审美主客体相互作用的中介范式及心脑机制研究”（19 ZD A 0 43）；国家自然科学基金面上项目“汉语阅读教育对神经网络的作用及其机制”（6 18 7 7 0 19）作者简介：1侯建成（19 8 0 一），男，福建省福州市福建师范大学海峡两岸文化发展协同创新中心教授；2.宋蓓（19 7 7 一），女，黑龙江省哈尔滨市哈尔滨音乐学院音乐学系教授；3周加仙（19 6 6 一），女，上海市华东师范大学教育学部教育心理学系教授、教育神经科学研究中心研究员；4孙长安（19 7 9 一），男，江苏省苏州市苏州科技大学教育学院高级实验师；5朱键（19 8 2 一），男，美国查尔斯顿市东伊利诺伊大学心理学系助理教授。148星海音乐学院学报（季刊）2 0 2 2 年第3期（主要涉及音乐感知、音乐训练、音乐表演、音乐治疗和音乐教育等）的心理现象及其发生和发展规律的学科，初步形成了具有独立研究内容的理论构架，并获得了一些有重要理论和实践意义的研究发现。但随着研究内容的深人和研究范围的扩展，音乐心理学的发展出现了一定局限。神经科学的理论基础和研究方法为音乐心理学提供了新的视角，并且与临床医学和教育科学相结合，取得了一定的实践意义和价值。本文依次阐述当前音乐心理学发展的局限、音乐神经科学的学科构建、当前研究进展以及有待研究的方向。一、音乐心理学发展的局限（一）交叉学科研究有待提升传统的学科划分是对相关学科的某一层面或角度进行研究，使各学科形成了自已特定的领域、研究范式及方法。当前许多复杂的科学问题需要多学科的交叉融合，因而传统的学科划分不能完全适应研究的需求。交叉学科是以研究问题为重点、整合相关学科的知识及研究方法，进而形成新的认知和理解，能更好地解决单一学科无法回答的复杂问题。交叉学科研究能带来新的思维和视角并取得新颖和创新性成果。与音乐有关的心理认知过程非常复杂，这决定了音乐学科或心理学科的单独视角已不能满足音乐心理学的发展要求。因此，交又学科研究既是音乐学科和心理学科发展的必然趋势，也是解决日益复杂的音乐心理问题的实际需要，对此应开展和提升多学科交叉的音乐心理学之研究。（二）无法满足日益增长的理论研究和实践需求音乐如何作用于人的心理是长盛不衰的话题。当前社会发展和科学技术进步日新月异，音乐对人们的身心健康和育人功能需要科学理论和实践的双重指导。前不久国家出台了新时代学校美育工作意见，提出（包括音乐在内的）美育各学科相融合，进行跨学科的教育教学和实践活动。因此这也需要音乐心理学提供基于实证的研究证据，为提升国民素质与身心健康提供科学原理和技术支持。目前现有的音乐心理学研究成果无法完全满足这类需求。（三）研究技术制约研究成果心理是脑的机能，以脑的神经活动为物质基础，人们的认知、情绪和行为表现皆源于大脑。传统的行为方法难以对音乐心理的内部加工机制，尤其是脑部的结构和活动状态进行直接客观的研究。伴随着心理学的研究内容和方法过渡到神经科学领域，音乐心颜军、般恒婵、陈爱国：体育神经科学：体育心理学与神经科学研究的融合，体育与科学2 0 18 年第39 卷，第46-51 页。颜军、般恒婵、陈爱国：体育神经科学：体育心理学与神经科学研究的融合，体育与科学2 0 18 年第39 卷，第46-51 页。侯建成，宋蓓，周加仙，孙长安，朱键：音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展149理学的研究方法也不可避免与之相连。早期研究主要通过脑损伤病人来分析大脑与心理现象的关系。2 0 世纪晚期，由于新的科学技术不断涌现，人们得以突破脑损伤方法的局限、采用对人体无损伤的研究方法观察大脑功能和结构及其与各种心理和行为现象的关系，这包括经颅磁刺激（transcrani-al magnetic stimulation，T M S）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，M RI）、脑电图（e l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h y，EEG）、脑磁图（magnetoencephalography，M EG）等。美国普莱纽姆出版社（Plenum Press）在19 8 2 年出版的音乐、思维和大脑：音乐神经心理学（M u s i c，M i n d，a n d Br a i n：T h e Ne u r o p s y c h o l o g y o f M u s i c）一书中，探讨了诸如音乐韵律和节奏在大脑左右两侧半球的区域功能定位等问题。19 8 5年，加州大学欧文分校的戈登肖（Gordon Shaw）提出了一种基于数学和电子计算机控制的大脑研究结构模式（目的是解决神经网络如何在大脑的某一区域向另一区域传递信息的问题），并将这种模式扩展到音乐对空间推理能力的效应研究上。基于此结构模式，弗朗西丝罗斯彻（FrancesRauscher）等人在19 9 4年发表了一项至今仍为人们感兴趣和争论的研究-一一“莫扎特效应”（Mozart Effect）。其他研究者也进行了音乐与大脑关系的研究，例如约翰弗洛尔（Jo h n Fl o h r）等使用脑电图（EEG）对五岁儿童进行了为期两年的音乐训练与大脑听觉皮层功能变化的追踪研究?；托马斯埃尔伯特（Thomas Elbert）等通过磁共振成像技术（M RI）观察到小提琴演奏者（与手指神经相关联）的体感皮质区（somatosensory cortex）显著高于非小提琴演奏者。19 9 6 年出版的音乐心理学手册第二版（Handbook ofMusic Psychology，2 n d Ed.）中，就有一章题为“神经音乐研究”(Neuromusical Re-search），这促使人们将音乐心理研究向神经科学领域拓展。之后有许多关于音乐与神经科学关系的研究，诸如音乐家与非音乐家的大脑功能和结构差异、音乐训练对语言和数学认知的作用及相关脑功能和结构的特征、音乐训练对儿童和青少年大脑发育的作用、音乐认知障碍的脑功能和结构、音乐情绪的脑功能等。这些研究均采用神经科学的方法和手段来研究音乐活动中的行为、思维和情感，以此来探索人类音乐心理活动的特点、规律以及大脑中还未被发掘的潜在高级功能。随着脑科学研究技术的不断更新和发展，人们对大脑结构和活动状态的了解也日益深入。例如，目前大多数脑科学研究仅关注人脑活动的静态特征，而忽视了大脑自发性刘沛：脑科学：2 1世纪音乐教育理论与实践的新基石，中国音乐学2 0 0 0 年第3期，第8 9-9 9 页。2J.W.Flohr,D.C.Miller,and D.Persellin:“Children s electrophysiological responses to music,The22nd International Society for Music Education(ISME)World Conference,Amsterdam,1996.T.Elbert,C.Pantev,C.Wienbruch and B.Rockstroh:“Increased cortical representation of the fingers of theleft hand in string players,Science,1995,270:305-307.刘沛：脑科学：2 1世纪音乐教育理论与实践的新基石，中国音乐学2 0 0 0 年第3期，第8 9-9 9 页。:150星海音乐学院学报（季刊）2 0 2 2 年第3期活动的时间维度的动态变化特征。有研究指出，人脑在多个时间尺度上可通过动态性的整合来对心理刺激做出反应；例如，借助滑动窗（sliding window）这一方法，研究者对人类和非人灵长类动物的自发脑活动的动态机制进行了探讨。因此，借助最新的大脑研究技术可不断加深人类对音乐心理的了解。二、音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角（一）“神经科学+”时代到来新兴交叉学科的发展促使各种新的理论体系和研究方法不断出现。近些年，神经科学与其他学科（如医学、生物学、病理学、药理学、影像学、计算科学、控制论等）不断融合，形成了许多新的知识和理论，也产生了许多新的研究方法并形成了交又叉学科群（例如教育神经科学、学习神经科学、计算神经科学、神经美学、神经语言学、神经数学、神经音乐学、神经经济学、文化神经科学等），这表明“神经科学+”的时代已到来。因此，音乐心理学也出现了向“神经科学+”的发展趋势。（二）音乐神经科学的学科构建传统的音乐心理学研究从行为和心理的层面上探讨了诸如与音乐感知、音乐记忆、音乐表演、音乐创造力等有关的心理发生和发展的规律。而音乐神经科学高度融合了当代音乐心理学和神经科学的研究内容，把研究对象从单纯的音乐心理与行为扩展到与音乐活动有关的大脑神经结构和功能模式上。在研究方法上，音乐神经科学将神经科学和心理学的研究方法和技术手段融合在一个新的研究范式下，结合了心理行为测验、脑电图、脑磁图、磁共振成像、经颅磁刺激、近红外光谱成像（near infrared spectrum ima-ging，NIRS）、光学成像（optical Imaging）以及基因检测（gene detection）等多个自然科学的研究技术，从心理、神经（含生物基因研究）、行为和环境等多个层面上探究音乐心理和大脑的相互作用。另外，音乐神经科学不仅是一门基础学科，也是一门应用学科，其研究成果可应用于音乐医学和音乐教育领域。也就是说，音乐认知、音乐训练、音乐表演、音乐治疗、音乐教育等领域的基础和应用研究构成了音乐神经科学的专门性研究领域。鲁彬、陈骁、李乐等：孤独症脑自发活动动态性及其整合的异常机制，科学通报2 0 18 年第6 3卷，1第 1452-146 3 页。鲁彬、陈骁、李乐等：孤独症脑自发活动动态性及其整合的异常机制，科学通报2 0 18 年第6 3卷，第 1452 -146 3 页。颜军、殷恒婵、陈爱国：体育神经科学：体育心理学与神经科学研究的融合，体育与科学2 0 18 年第39 卷，第46-51 页。侯建成，宋蓓，周加仙，孙长安，朱键：音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展151三、音乐神经科学的研究进展（一）音乐认知领域本领域主要包含音乐基本要素、绝对音高能力、音乐认知障碍、音乐情绪、音乐认知能力发展、音乐与语言、音乐能力的遗传基础等内容及相应的神经机制，研究对象主要包括音乐家和非音乐家、或将两者（音乐家和非音乐家）进行比较。1音乐基本要素的神经机制音高、节奏、音色和旋律是音乐四个基本要素。（1）音高是音乐认知的基础，初级听觉皮层和次级听觉皮层（特别是叶上回，superior temporal gyrus）负责音高加工。音高变化对音乐结构产生影响，也能改变音乐表达的意义，同时音乐训练经验也能改变大脑的神经功能和结构（特别是大脑的颇叶上回）并有助音高认知的加工敏感性。（2）音乐节奏和节拍的神经加工机制相对复杂，大脑额叶下回皮层（inferior frontal gyrus）、辅助运动区（supplementarymotor area）、前运动皮层（premotorarea）、叶听觉皮层（au-ditory temporal cortex）、壳核（putamen）、脑岛（insula）以及小脑（cerebellum）等部位参与节拍加工，而且不同的节奏和节拍、不同群体（音乐家或非音乐家）所激活的大脑区域或激活程度也不同。音乐与运动知觉存在关联，节拍是两者重要的纽带，而且音乐训练经验使大脑内部神经结构更敏感地区分节奏和节拍的种类及变化。（3）音色是音乐中最复杂的一个基本要素和属性，揭示了听觉过程在时域与频域的整合过程。脑电（EEG）研究发现，音色可诱发失匹配负波（mismatch negativity，M M N），表明音色在听觉记忆中是自动编码的，即音色加工是一个早期认知过程；当音乐通过听觉感知器官进入大脑后，音色在感觉记忆系统中是自动加工的。（4）音乐旋律加工涉及多个脑区。旋律的音程和结构既相互联系又有区别，对音程和结构的加工经叶上回联系在一起，反映了音程和结构是一个连续的信息加工过程，同时结构相对于音程较为复杂，反映了结构是音乐知觉中更为高级的加工2.绝对音高能力绝对音高（absolute pitch，A P）是一种比较罕见的音高加工能力，具有特殊的认知神经机制。事件相关电位（eventr e l a t e d p o t e n t i a l s，ERP）研究表明，拥有AP能力的音乐家（以下简写为AP音乐家）对一个独立呈现的音高予以命名时，涉及了多个认知加1MMN是脑电事件相关电位（eventr e l a t e d p o t e n t i a l，ERP）的一个负波成分，是大脑对任何超过听觉差别感受阈限刺激的一种自动反应。由于标准刺激多次重复出现且留下记忆痕迹，偏差刺激出现时与之自动地比较，从而出现MMN，反映了非注意、无意识加工特征。赖寒、徐苗、宋宜颖、刘嘉：音乐知觉的神经基础：脑成像研究的元分析，心理学报2 0 13年第45期，第 49 1-50 7 页。152星海音乐学院学报（季刊）2 0 2 2 年第3期工策略（例如语义加工、体感知觉、空间感知、肢体和视觉想象等）。功能神经成像(fMRI)研究发现，左侧额叶背侧后部（left posterior dorsolateral frontal cortex）和左侧叶平面（left planum temporale）对AP音乐家进行音高加工非常重要，而准AP音乐家（q u a s i A P，Q A P；或伪绝对音高，pseudoA P)一些大脑右侧部位（例如右侧叶上回和中回、右侧前额叶背外侧皮层等）的卷人则反映其增加的音高加工负荷和难度。结构神经成像（structural MRI）研究发现AP音乐家具有特殊的大脑灰质结构形态（graymatter morphometry）及白质纤维连接（white matter connectivity）。但AP能力有待进一步区分为“具有相对音高能力”与“没有相对音高能力”两类并观察相应的神经加工机制，通过影像基因组学（imaging genetics）来探索基因多态性（gene polymorphism）对AP能力的影响，以及观察以声调语言为母语（例如汉语）的AP音乐家进行音高加工的神经机制。3.失乐症某些人因先天性大脑发育不良或脑损伤而导致某些音乐能力障碍且持续终生，被称为先天性音乐障碍（congenital amusia），或音调失聪（tune deafness）、音调失认（tonalagnosia）、感受性音乐障碍（perceptive amusia）或音聋（toned e a f n e s s）等，统称为失乐症（amusia)。患有失乐症的个体无法辨认音高、节奏或音色之间的差异，或无法感知自已或他人歌唱时是否走调、节奏是否一致等，或认为某些旋律听起来是一致的，侯建成、宋蓓、周加仙、孙长安、朱海东：绝对音高加工的认知神经机制，心理科学进展2 0 17 年第2 5期，第18 6 5-18 7 6 页。J.Hou,A.Chen,B.Song,C.Sun and T.Beauchaine:“Neural correlates of pitch identification:A re-view,Musicae Scientiae,2016,8:287-302.准AP能力（或伪AP能力）：与AP能力者相比，准AP能力者在音高加工时具有较低的准确率。例如：与其它音相比，准AP音乐家对C、G、A 三个音的识别正确率较高且加工音高时使用了参考音（refer-ence tones)。侯建成、宋蓓、周加仙、孙长安、朱海东：绝对音高加工的认知神经机制，心理科学进展2 0 17 年第2 5期，第18 6 518 7 6 页。J.Hou,A.Chen,B.Song,C.Sun and T.Beauchaine:“Neural correlates of pitch identification:A re-view,Musicae Scientiae,2016,8:287-302.侯建成、宋蓓、周加仙、孙长安、朱海东：绝对音高加工的认知神经机制，心理科学进展2 0 17 年第2 5期，第18 6 5-18 7 6 页。J.Hou,A.Chen,B.Song,C.Sun and T.Beauchaine:“Neural correlates of pitch identification:A re-view,Musicae Scientiae,2016,8:287-302.H.Kalmus and D.Fry:“On tune deafness(dysmelodia):Frequency,development,genetics and musical Back-ground,Annuals of the Human Genetics,1980,43:369-382.I.Peretz,J.Ayotte,R.Zatorre,et al.:“Congenital amusia:A disorder of fine-grained pitch discrimina-9tion,Neuron,2002,33:185-191.宋蓓、侯建成：先天性失乐症音乐音高信息加工的认知及神经机制，天津音乐学院学报2 0 15年第1 期，第12 0 -12 8 页。侯建成，宋蓓，周加仙，孙长安，朱键：音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展153但其语言表达和理解能力、听力、智力、记忆力等方面均与常人无异。音高感知障碍是失乐症的主要表现，即不能觉察半音（semitone）之间的变化。神经科学研究发现：（1）在脑电研究方面，失乐症者没有将音高信息整合到意识层面的感知或意识阶段，这可能是额叶下回（inferior frontal gyrus）和中央顶区（central parietal area）等大脑部位的神经活动本身较弱，或是音高感知信息没有被长时记忆所支持；（2）脑结构研究方面，失乐症者的右侧额叶下回的白质浓度（white matterconcentration）较低，这可能反映了额叶和叶皮层之间的白质纤维连接异常而导致音高加工障碍；（3）脑功能成像研究方面，失乐症者的听觉皮层（大脑两侧听觉皮层、叶平面/赫氏回 及其边界部分）与正常人相似，但右侧额叶下回的发育不良则导致额叶与叶听觉皮层之间的功能性连接受损。这支持了有关大脑结构的研究，即失乐症者的右侧额叶下回的白质浓度较低而灰质浓度较高，导致发育不良。其他研究也观察到失乐症者的双侧听觉皮层的叶平面/赫氏回及其边界的血氧水平依赖信号（bloodoxygenation level dependent，BO L D）与音程增加呈正相关。这可能是音程扩大导致音高频率范围增大，激活了较多（负责不同音高频率加工）的听觉性神经群集（frequencytuned auditory neural populations）。因此，失乐症者和正常者的叶听觉皮层BOLD信号变化与音程的正相关反映了失乐症者的听觉皮层功能正常，但右侧额叶下回的发育异常则导致了音高加工障碍。综合而言，包括右侧听觉皮层和额叶下回在内的额叶一叶网宋蓓、侯建成：先天性失乐症音乐音高信息加工的认知及神经机制，天津音乐学院学报2 0 15年第1期，第12 0-12 8 页。J.Ayotte,I.Peretz and K.Hyde:“Congenital amusia:A group study of adults afflicted with a music-specificDisorder,Brain,2002,125:238-251.宋蓓、侯建成：先天性失乐症音乐音高信息加工的认知及神经机制，天津音乐学院学报2 0 15年第1 期，第12 0-12 8 页。K.Hyde and I.Peretz:“Brains that are out of tune but in time,Psychological Science,2004,15:356-360.I.Peretz,E.Brattico,M.Jarvenpaa and M.Tervaniemi:“The amusic brain:In tune,out of key and una-ware，Br a in,2 0 0 9,132:12 7 7-12 8 6.K.Hyde,R.Zatorre,T.Griffiths,J.Lerch and I.Peretz:“Morphometry of the amusic brain:A two-sitestudy,Brain,2006,129:2562-2570.G.Parker,S.Luzzi,D.Alexander,C.Wheeler-Kingshott,O.Ciccarelli and M.Lambon-Ralph:“Later-alization of ventral and dorsal auditory-language pathways in the human brain,Neurolmage,2005,24:656-666.K.Hyde,R.Zatorre and I.Peretz:“Functional MRI evidence of an abnormal neural network for pitch process-ing in congenital amusia,Cerebral cortex,2010,21:292-299.K.Hyde,I.Peretz,and R.Zatorre,“Evidence for the role of the right auditory cortex in fine pitch resolution,9Neuropsychologia,2008,46:632-639.宋蓓、侯建成：先天性失乐症音乐音高信息加工的认知及神经机制，天津音乐学院学报2 0 15年第1 期，第12 0 -12 8 页。:154星海音乐学院学报（季刊）2 0 2 2 年第3期络结构异常导致了音高加工障碍，而正常的音乐感知和加工能力可能取决于是否具备完整的右侧额叶和叶网络。这也突破了以往关于音高加工仅仅局限于右侧叶听觉皮层的说法。4.音乐情绪大脑对音乐情绪存在特殊的神经加工机制，例如神经边缘系统的前额叶皮层、前扣带回、杏仁核、海马、基底神经节等，它们是音乐情绪加工的重要部位。音乐情绪加工系统包括（人类与其它动物共有的）皮层下奖赏网络（如伏隔核、杏仁核、多巴胺系统）以及（进化末端具有复杂认知功能的）大脑皮层（如眶额叶）。音乐情绪加工与奖赏网络高度一致，这解释了音乐能够诱发快乐体验的原因。音乐诱发的愉悦情绪也对其他神经递质产生了影响，包括血清素、内啡肽、内源性类鸦片内活性肽和催乳素等6 0 8 0心理学家弗洛伊德将愉悦与奖赏等同，认为两者可能存在相同的神经机制，因为奖赏源自愉悦。近期有学者指出皮层下奖赏系统和大脑皮层的相互作用是音乐愉悦体验的来源；皮层下系统对音乐产生预测和期待，大脑皮层则负责评价和奖赏。还有研究者认为皮层下结构负责无意识奖赏或内隐的愉悦加工，而大脑皮层负责主观体验奖赏或有意识的愉悦加工。对这类问题的探讨有助深入理解音乐情绪的神经基础，同时也增进对一级奖赏与二级奖赏相互关系的研究?。5.音乐认知能力发展人生发育成长阶段可大致划分为婴儿期、幼儿期、儿童期、青少年期和成年期，音J.Hou,B.Song,A.Chen,J.Zhou,C.Sun,H.Zhu and T.Beauchaine:“Review on neural correlates of e-motion regulation and music:Implications for emotion dysregulation,Frontiers in Psychology,2017,8:501.R.Zatorre and V.Salimpoor:“From perception to pleasure:Music and its neural substrates,Proceedings ofthe National Academy of Sciences,2013,110:10430-10437.V.Salimpoor,M.Benovoy,K.Larcher,A.Dagher and R.Zatorre:“Anatomically distinct dopamine releaseduring anticipation and experience of peak emotion to music,Nature Neuroscience,2011,14:257-262.J.Hou,B.Song,A.Chen,J.Zhou,C.Sun,H.Zhu and T.Beauchaine:“Review on neural correlates of e-motion regulation and music:Implications for emotion dysregulation,Frontiers in Psychology,2017,8:501.王璐、陈旭、马建苓：音乐情绪及其神经基础，心理学进展2 0 14年第4期，第7 38-7 47 页。M.Cepeda,D.Carr,J.Lau and H.Alvarez:“Music for pain relief,Cochrane Database of Systematic Re-views,2006,2.K.Mori and M.Iwanaga:“Resting physiological arousal is associated with the experience of music-inducedChills,International Journal of Psychophysiology,2014,93:220-226.D.Huron,“Why is sad music pleasurable?A possible role for prolactin,Musicae Scientiae,2011,15:146-158.王璐、陈旭、马建苓：音乐情绪及其神经基础，心理学进展2 0 14年第4期，第7 38-7 47 页。王璐、陈旭、马建苓：音乐情绪及其神经基础，心理学进展2 0 14年第4期，第7 38 7 47 页。王璐、陈旭、马建苓：音乐情绪及其神经基础，心理学进展2 0 14年第4期，第7 38-7 47 页。王璐、陈旭、马建苓：音乐情绪及其神经基础，心理学进展2 0 14年第4期，第7 38-7 47 页。侯建成，宋蓓，周加仙，孙长安，朱键：音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展155乐认知能力的发展在不同的阶段也均不相同，这与各阶段的大脑神经发育状况有关。首先，婴儿（0 一1岁）天生具有音乐感知能力，并且随年龄和生活经验而增长；两月大的婴儿已能区分不同的音高和节奏；三至五个月能简单地归类音高轮廓和节奏（表现为一种习惯化自动反应）；六至九个月能感知整体及局部音高轮廓和节奏的信息变化，并能识别局部性意义；十至十二个月可通过音高和节奏变化来理解内在意义（例如音高变化与音乐语义性信息变化有关）。在大脑神经机制方面，音高和节奏都表现出一定的大脑偏侧化机制，婴儿对音高整体轮廓和节奏整体感知表现出左侧耳一右半球优势，而对局部音高和节奏的节拍表现出右侧耳一左半球优势，这与其他整体和局部心理加工的神经偏侧研究结论相同?。其次，幼儿期（1一3岁）是音乐感知能力迅速发展的时期。一岁多的幼儿能准确区分声源、迅速分辨差别较小的音色、模仿环境中的各种声音，同时在此过程中加强了对这些声音的记忆。到了一岁半，幼儿开始探测各种小停顿的点状声音序列、模仿从熟悉歌曲中听到的小片段或独特的旋律短句。这期间的幼儿对于音乐探索的好奇心与音乐能力一同发展，同时随着语言技能和身体活动能力的增强，他们逐渐有能力去寻找音乐声音的位置和来源。这时的幼儿还会对某些有趣的音乐表现出特殊的爱好，例如电视中某些音乐片段或触摸乐器等。两岁的幼儿对节奏明显的音乐表现出较高的兴趣，而且得益于运动和语言等方面能力的发展，他们会通过身边的玩具或者器血来“制造”声音（如敲打碗盘和玩具等），为其节奏感知能力和往后的乐器学习打下良好的基础。两至三岁的幼儿能“复制”歌曲，模仿熟悉或者喜欢的旋律。有研究者观察了两岁幼儿的情绪体验与前额叶激活状态之间的关系，发现正性积极的体验与左侧额叶密切相关，而负面消极的体验与右侧额叶有关?儿童期（3一12 岁）是音乐能力发展的关键时期，其中三至六岁是黄金时期：三岁左右按音乐节奏进行动作表演，也能演唱简单的歌曲；四岁左右能独立或合作演奏，也能分辨乐器音色，此时音乐已成为他们表达和交流情绪感受的方式；五至六岁能相对准确地随节拍唱歌，也能按自已的兴趣“创作”歌曲，表现出音乐感受力和表达力的增强。同时，该年龄段的儿童能根据节拍的速度而调整表演动作，并能感知节拍的重音。克里斯塔海德（Krista Hyde）选取了平均年龄为6 32 岁的15名儿童作为实验组、并侯建成、董奇：音乐认知能力的发展及其大脑可塑性研究，星海音乐学院学报2 0 0 9 年第3期，第79-84 页。宋蓓、侯建成：婴儿音乐基本认知能力的发展及大脑偏侧化机制研究，音乐探索2 0 15年第4期，2第 12 9 -137 页。宋蓓、侯建成：婴儿音乐基本认知能力的发展及大脑偏侧化机制研究，音乐探索2 0 15年第4期，第 12 9 -137 页。侯建成、董奇：音乐认知能力的发展及其大脑可塑性研究，星海音乐学院学报2 0 0 9 年第3期，第79-84 页。:156星海音乐学院学报（季刊）2 0 2 2 年第3期对他们进行了15个月的钢琴训练，同时以平均年龄为59 0 岁但未接受音乐训练的儿童作为对照组，在实验前后分别通过磁共振成像（MRI）对两组儿童的大脑结构进行了扫描；与此同时，研究者还对两组儿童分别进行了左右手的四指精细运动以及旋律与节奏辨别这两项行为学测试，希望发现音乐训练是否能够促进儿童的运动技能和音乐辩别能力。结果表明，经过15个月的钢琴训练，实验组儿童的大脑结构比对照组儿童发育更快，包括右侧初级运动皮层（right primarymotor cortex）、肼眠体（corpus callosum）以及右侧初级听觉皮层（right primary auditory cortex），这些脑区对乐器演奏和听觉加工均发挥重要作用。该研究的行为学测验分析也表明，实验组儿童不仅是手指运动测验成绩显著好于对照组儿童，而且旋律与节奏辩别测验的表现也更优秀。该研究为音乐训练能有效塑造儿童大脑结构提供了实验依据。青少年期（13一18 岁）是培养执行功能、高度注意力和运动协调性的重要时期。亚当蒂尔尼（Adam Tiermey）等进行了一项跟踪研究：首先选取40 名青少年（高中新生）进行了语音意识、语音记忆以及快速命名的脑电（ERP）实验，之后有一半学生加人学校乐队并开始接受平均每周两到三小时的乐器训练，而其他学生主要进行体育训练；三年后再次对这些学生进行同样任务的测验，发现音乐训练组学生的表现均好于体育训练组学生；同时音乐组学生的脑电波幅 N1和 P1在第四年均高于第一年。N1和 P1反映了早期选择性注意的功能，这表明音乐训练增强了青少年对声音细节的感知与听辨能力，或者说增强了对声音细节的感知敏感性。蒂尔尼等还指出，随着年龄的增长，青少年快速学习新知识的能力逐渐减低，而音乐训练可促进大脑发育并能延长这种快速学习能力。另外，有音乐训练的青少年可敏锐辨别局部性信息（例如音程），而没有音乐训练的青少年则倾向感知整体性特征（例如轮廓），这反映了不同的听觉加工策略，因为音乐训练会影响音乐感知子系统的神经发育。许多研究将成人音乐家与成人非音乐家（18 岁以后）进行比较来观察长期音乐训练导致的脑神经机制变化。例如帕特里克贝穆德兹（Patrick Bermudez）等通过形态测量学（voxelb a s e d m o r p h o l o g y，VBM）分析发现，音乐家大脑的叶平面的皮层厚度明显高于非音乐家（特别是初级听觉皮层后部），而且这种皮层厚度的差异在右侧半球表现得更为广泛，主要包括叶平面、叶内侧、额叶中回和初级听觉皮层等；另外，相较K.Hyde,J.Lerch,A.Norton,M.Forgeard,E.Winner,A.Evans and G.Schlaug:shapes structural brain development,Journal of Neuroscience,2009,29(10):3019-3025.执行功能是一个广义概念，包括抑制和控制冲动行为、注意力、灵活性、推理、计划行为、问题解决等，涉及日常生活的方方面面。A.Tierney,J.Krizman and N.Kraus:“Music training alters the course of adolescent auditory development,Proceedings of the National Academy of Sciences,2015,112(32):10062-10067.侯建成、董奇：音乐认知能力的发展及其大脑可塑性研究，星海音乐学院学报2 0 0 9 年第3期，第79-84 页。:“Musical training侯建成，宋蓓，周加仙，孙长安，朱键：音乐神经科学：音乐心理学发展的新视角及研究进展157于非音乐家，音乐家的右侧叶平面特别是位于听觉皮层的叶横回的后外侧部灰质体积也有明显增加。该实验结果与“右半球主要负责音高加工”的理论也完全吻合。但该结果与克里斯蒂安加瑟（Christian Gaser）等的研究有出人，因为加瑟等发现音乐家的较大灰质体积主要集中在左侧叶平面。这种差异很有可能是由样本不同所造成，因为后者的研究样本为键盘类乐器演奏的男性音乐家。克拉拉詹姆斯（Clara James）等发现音乐家在双侧叶下回（inferior temporal gyrus）、右侧枕叶下回（inferior occipitalgyrus）、右侧旁中央小叶（paracentral lobule）和左侧梭状回（fusiform gyrus）等部位的灰质密度显著低于非音乐家。叶下回、枕叶下回、梭状回负责基本的视觉感知，而旁中央小叶则负责体感知觉。这些降低的灰质密度反映音乐训练降低了初级感知加工（例如视觉和体感知觉）的参与程度