音乐情绪神经机制的研究现状与展望
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摘 要：文章通过整理、分析国内外探索音乐情绪反应神经机制的文献，分别从对脑损伤案例的观察、采用电生理与脑成像技术的探索以及对颤栗现象神经机制的研究三个角度归纳总结了音乐情绪反应神经机制的研究现状，其中包括：音乐情绪神经机制的研究视角、研究手段以及音乐情绪反应的神经机制特征。并提出了当前研究的局限性及未来研究趋势。
关键词：音乐情绪；神经机制；研究趋势
中图分类号：J605-052 文献标识码：A
早在1861年，布罗卡（Broca，P.）在他的研究报告中提到，左脑中某一部分区域的功能决定着语言能力。随后不久，研究者们就开始了尝试探测与音乐能力相关的神经机制。二十世纪末，美国政府把新旧世纪之交来临前的十年定为脑科学的十年，这项旨在通过对人类智慧探秘来强化智力开发竞争力的国策，使脑神经科学吸引了众多美国人的关注，同时，也开拓了音乐心理学和音乐教育学等领域的学者的视野，敦促他们把研究的眼光移向脑神经科学[1]。基于此，人们对脑与行为关系的认识有了飞速的增长，对与音乐相关行为及情感的脑机制理论的理解也初发萌芽。
近三十年来，先后出版了著作《音乐、思维和大脑：音乐神经心理学》（Music，Mind，and Brain： The Neuropsychology of Music（Clynes，1982））、《神经学视角中的音乐知觉和表现》（Neurological Aspects of Music Perception and Performance（Marin 1982））、《音乐与思维》（Music and the Mind（Storr，1992））、《生物音乐学、神经生理学、神经心理学以及进化论视野中的音乐起源和目的》（Biomusicology，Neurophysiological，Neuropsychological，and Evolutionary Perspectives on the Origins and Purposes of Music（Wallin，1991））[2]、《音乐与大脑》（Music and The Brain（Miller， Frederic P.，Vandome，Agnes F.，McBrewster，2012））、《大脑与音乐》（Brain and Music（Koelsch，2012））、《语言、音乐与大脑：神经的联系》（Language， Music， and The Brain： A Mysterious Relationship（Arbib， Michael A，2013））等。
同时，神经科学尖端研究方法的革命性变革，包括脑电描记法（EEG），采自脑电的事件相关电位（ERP），脑磁描记法（MEG），超导量子干涉磁强计（SQUID），核磁共振成像（MRI），功能性磁共振成像（FMRI），正电子发射断层照相术（PET），经颅磁刺激（TMS）的发展与应用，也较大程度上促进了神经音乐学研究的进展。二十世纪末以来至今，神经科学技术的运用与研究成果无疑已经成为心理学领域中最受瞩目的事件。
虽然，相比较而言，采用神经科学技术探究音乐认知领域的研究，显得更早、更加深入，然而，近几年来，神经科学家们已然越来越关注音乐情绪，从多个角度解释音乐情绪反应的神经路径与脑结构的研究数量在不断增长，也足够为未来的研究提供一个可靠的参考点与出发点。依据研究视角的不同，笔者将从以下几个方面分别进行论述：以脑损伤病人为研究对象；运用电生理与神经成像技术以脑未受损人群为研究对象；以音乐情绪的高峰体验为突破点。
一、与音乐情绪反应相关的脑损伤个案研究
对先天或后天意外脑损伤的病患进行研究可谓历时已久。目前，此类研究已经验证了人类关于“音乐与语言加工系统相对独立”的设想。可以说，音乐与语言，至少在很大程度上受支配于不同的神经系统[3]。当然，由于神经系统具有复杂性与模块性①，因此，也可能有很多脑区兼管语言与音乐能力[4]。
在神经音乐学②研究领域，常见的脑损伤研究模式，是要求被试完成某个（些）与音乐相关的实验任务，再与无脑损伤人群进行比较，如果被试未能成功完成任务，则与其大脑受损部分的功能性相关联。目前，以音乐情绪反应为研究对象的文献中，虽然脑损伤个体各有差异，但结果呈现出相对统一的趋向。
颞叶内侧（Medial temporal lobe）是处理音乐情绪任务时至关重要的部分。多例脑损伤病人的实验结果显示，颞叶内侧机能障碍会导致人们对音乐产生的情绪反应发生异常。以颞叶受损的癫痫病人为例，这一人群在生理上表现为左侧或右侧颞叶（包括颞极、杏仁核、内嗅区、嗅周区、一部分海马、海马旁回和颞上回）受损，在音乐情绪体验或情绪识别的相关实验中，右侧颞叶受损的病患难以分辨、识别悲伤音乐情绪，80%以上的被试会将音乐中的悲伤判断为愤怒；而左侧颞叶受损的病患，几乎无法识别愉快音乐情绪，77%以上的被试会将音乐中的愉快情绪误认为悲伤或愤怒[5]。其中，尤其是杏仁核，在处理音乐情绪时，更是处于不可或缺的地位[6-7]。
再者，从左、右侧颞叶受损后的差异可以看出，大脑对音乐情绪的处理存在偏侧性。即，不同偏侧的颞叶受损，音乐情绪反应异常的类型存在差异，并且，这种偏侧性与视觉及其他感官刺激研究结果基本一致。正如在朗托姆（Lanteaume）等人的实验中，仅仅电刺激左侧杏仁核，被试就能感受到愉快[8]。总结来说，在处理正性音乐情绪时（例如，愉快），左侧颞叶机能的完善至关重要；而在处理负性音乐情绪（例如，悲伤）时，右侧颞叶机能的完善起着重要作用。
这使我们确信：大脑对音乐情绪任务的处理，有着独立、明确的神经路径，并且，这种路径随着音乐情绪类型的变化而发生改变。
但另一方面，也需谨慎对待脑损伤病患的研究结果。受损的大脑毕竟不同于正常大脑，每个受损案例的情况又各不相同，我们难以确保除了受损部位，其他神经系统都可以像正常大脑一样运作。此外，据早期文献显示，身体器官损伤的位置并非绝对精确的，有时，医学报告会很模糊的写着“左侧受损”。再者，音乐与语言的情况又略有不同，我们可以合理的假设成人具有语言能力，但成人的音乐能力可能从极小（甚至包括音盲）到非常专业落差很大。那么，病患脑受损前的音乐能力也是必须思考的因素之一。[9]
二、大脑未受损人群的研究视角
笔者将此分类的研究模式归纳为三种：一是通过音乐分别诱发被试的正性和负性情绪，同时观测其在两种情绪状态下的神经回路与脑内活动。通常，正性情绪主要选取愉快情绪，负性情绪包括悲伤、愤怒和恐惧，但实验的设计并不拘泥于简单的聆听，例如，鲍姆加特纳（Baumgartner）等研究者的实验，使用fMRI对比了负性图片与同类情绪音乐共同呈现，以及图片单独呈现时的脑内激活情况。艾德尔（Edlar）等人同样使用fMRI，观察被试在同一段影片而配不同情绪音乐时的脑内活动。笔者也曾使用ERP观测被试在愉快、悲伤、恐惧、中性音乐刺激下的脑激活状态，并分析了性别、音乐学习经历以及人格对音乐情绪反应的影响。
二是观察音乐进行中“期待”③的呈现与违背两种情形下，被试情绪状态的神经回路与脑内活动。迈耶（Meyer）曾提出：“当一种趋向反应被抑制或者被阻止，情感或者感情就会被唤起”的理论。依于此，“期待”与音乐情绪情感之间的关系，也成为了音乐情绪实验研究的一个重要切入点。对于“期待”的研究，主要是通过设计音乐中的和声语言，包括符合作品体系、音乐规则的和声进行和违背规则的进行。早在1991年，斯洛博达（Sloboda）就通过实验发现，新鲜的或是违背期待的和声，通常会引起听者颤栗的生理反应。近期的研究中，实验发现“期待”的违背会使听者感到惊讶，甚至有一点点沮丧；会使交感神经系统更加活跃。[10]
三是记录被试在不协和音乐背景中的脑内活动。不协和的音乐会使听者产生不愉，即使音乐仍以协和为主，但人们也几乎不认为这是一场舒畅的音乐之旅[11]。在最早的一例神经成像报告中，布拉德（Blood，1999）及他的课题组在使用PET对比被试愉快与不愉快两种情绪类型脑内活动情况时，就是使用了此种实验模式，以协和与不协和的和声进行为音乐刺激。在此之后，科什（Koelsh）、鲍尔（Ball）、塞姆勒（Sammler）以及布拉德本人不断完善研究方法、音乐材料，丰富研究视角，例如，科什（2006）使用“真实存在”的音乐④，通过fMRI观察人们听音乐时边缘系统的活动；鲍尔等（2007）采用相似的实验方法，观察人们听音乐时杏仁核的活动；戈瑟兰（Gosselin）使用电影中的恐怖配乐作为不协和感的实验刺激，观察听者的脑内活动情况。
综合上述研究的结果来看，音乐不但能够诱发强烈的情绪情感，而且，能够诱发不同种类的情绪情感，包括愉悦、悲伤、惊奇、厌恶、恐惧等等。虽然，笔者尚不能断论，音乐所带来的情绪情感感受与日常生活中真实的情感感受并无差别，但是，从神经科学的研究中可以得出，音乐情绪产生过程的大脑活动情况与“真实”情绪过程的脑活动存在很大的相似。在处理音乐情绪情感任务中，大脑的边缘系统与旁边缘系统起着重要的作用，尤其是杏仁核与海马，这也是处理日常情绪任务的核心区域。
无论是处理积极音乐情绪或消极音乐情绪，杏仁核都表现的至关重要，不但如此，目前发现杏仁核中至少存在两种处理不同类型情绪的神经回路，在积极音乐刺激下（当然也包括其他诱发积极情绪的刺激物），杏仁中央核更为活跃；而在消极音乐刺激下，背侧杏仁核更为活跃[12]。再者，从另一个角度而言，听音乐可以改变杏仁核当下的活动状态，例如，聆听令人愉快的音乐，可以降低杏仁核某些区域的活跃度[13]，而聆听充满希望的音乐又可以激活杏仁核的某些区域[14]。这从理论层面验证了音乐治疗的有效性，包括干预杏仁核失调引起的焦虑、抑郁症等等。
海马在处理音乐情绪时的作用也是引人注目的。以往认为，海马与学习和记忆息息相关，人们一直忽视了它在处理情绪时的重要性。其实，当经历情绪紧张时，海马趾的神经形成会出现衰减，甚至会遭遇神经元的破坏[15]。科什、鲍姆加特纳以及艾德尔等学者的研究都发现，当听者经历令人不愉快的音乐时，海马会无意识的执行一种抑制机制，以保护海马的神经元不会遭受破坏。
三、音乐情绪的高峰体验——颤栗
日常生活中，我们听着音乐产生某种（些）情绪情感时，通常会伴随着特定的生理反应，例如心率、血压、皮肤温度、血流量等指标的改变。颤栗，是指一种突然的、并伴有皮肤刺状反应，或是颤抖，或是脊背酥麻感觉的，明显而又强烈的生理反应，被认为是音乐情绪达到高峰体验时的表现之一[16]。是近些年神经科学研究主要关注的、伴随音乐情绪情感变化的重要生理指标之一。
一直以来，学者们不断尝试从多个角度研究颤栗，包括音乐引起颤栗现象的相关理论、引起颤栗的原因、产生颤栗的个体差异以及与颤栗相关的生理和神经机制、与颤栗相关的音乐特征。人们希望通过颤栗确定两个问题：第一，颤栗与音乐本体特征之间的关系。第二，发生颤栗时的神经机制，并通过对颤栗指标的研究结果进一步探索音乐情绪的神经机制。
由于本文所讨论的主题与第一个问题相关性不大，因此，以下只探讨第二个问题。上个世纪八十年代末，戈尔茨坦（Goldstein）就曾观察人体在发生颤栗时神经系统化学物的变化，发现音乐引起颤栗时，会使人体释放出内啡肽，产生类似于吗啡和鸦片剂一样的止痛效果和欣；但同时，戈尔茨坦也报道称，他的十名被试中，只有三人体验到了颤栗，出现上述神经反应[17]。本世纪初，布拉德（Blood.A，J）和查托雷（Zatorre）于2001年发表的报告中提到，当听者出现颤栗时，伏隔核、左腹侧纹状体、背内侧中脑、脑岛、丘脑、触角柄复体、补充运动区和双侧小脑的血流量增加；但在杏仁核、左侧海马以及后皮质区观测到血流量的减少；通常，颤栗还会伴有呼吸加快，前臂肌肉活跃的现象，但皮肤电阻未见增强[13]。而之后又有研究报告显示，在颤栗出现时，伴随着皮肤电阻的增强，并且，这种变化会在被试自己选择音乐时更加明显（详见Rickard，N.S.，2004；Craig，D.G.，2005；Guhn，M.，2007等人的研究报告）。
因此，虽然自20世纪八十年代，研究者就开始关注“颤栗”，但是，也许由于研究角度的不同、实验条件与被试群体的差异等原因，至今关于颤栗发生时的生理与神经机制，也未能得出一致的研究结果。
虽然，仍然存在太多与音乐情绪相关的神经机制问题尚未能解决。但不管怎样，从现有音乐情绪的神经科学研究结果中，我们可以确定，大脑在处理音乐情绪情感时，具备独有的神经回路。不但如此，音乐情绪的神经回路也不是简单、单一的路径，而是针对不同情绪类型的音乐，有着不同的处理机制；至少，大脑在处理正性与负性音乐情绪时的神经路径截然不同。纵观近十几年音乐情绪神经机制的研究历程，进展飞速；从最初懵懵懂懂的摸索，到如今已经形成了明确的研究角度以及相对成熟的研究方法。当下，音乐在社会与临床医学中的效应日益火热，这都脱离不了音乐与人类情绪情感的相关性。可以预想，未来将开拓更多元化的研究方法，融合多方面的研究视角，寻找多学科间的交融点，包括神经音乐学与临床医学、神经音乐学与药理学、神经音乐学与成像学、神经音乐学与社会学等等。更为理想化的是，未来能够把神经音乐学的研究结果与社会学、临床学、健康医学等等的实际应用相结合，依据个体的差异与音乐偏好，探索音乐对人类情绪情感的具体调节方式。例如通过什么样的音乐聆听或音乐活动，能够激活调节抑郁症状的神经回路；或是能够抑制与狂躁相关的神经活动等等。能使音乐情绪的神经科学实验结果真正的为社会和谐、人类健康而服务。
作者说明：本文是刘沛教授主持的北京市教委科研项目“国外音乐教育发展动态研究”的阶段性成果（基金项目编号：SM201010046001）。
注释：
①此处的模块性，是指对语言或音乐的处理，由不同的脑结构来完成。而模块理论中，也兼具各个模块相互作用的“联结”理论，即，大脑是一个整体，其中的某一个部分，可以参与处理许多任务。
②刘沛于2001年提出了“神经音乐学（Neuromusicology）”的学科概念，并介绍了神经音乐学学科的形成背景，提出了神经音乐学学科的建设前景（详见参考文献[1]）。
③“期待”：是指音乐的进行符合音乐体系的创作规则，而“违背”期待，则是违反了规则的音乐进行。
④这里是相对于为实验目的而创作的音乐片段而言，“真实存在的音乐”是指已经存在的音乐作品。
[参 考 文 献]
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