神经科学视野中的音乐情绪研究

王超慧

乐与情绪如何建立联系？不同的音乐到底对人的情绪有什么影响？其影响究竟有多深？是不同的音乐改变了自己的情绪，还是根据自己的情绪选择不同的音乐？这也是心理学，乃至音乐心理学研究中的热门话题。为此，世界范围内掀起了对音乐情绪问题研究的热潮。２０１２年８月４日—６日，在美国新墨西哥州召开了“音乐、大脑、医学和健康”研讨会。会议的主要议题之一是“大脑的发育、认知、发展、语言和情绪是如何受到各种音乐形式的影响”①。２０１２年７月２３日—２８日，在希腊召开了“第十二届国际音乐知觉与认知”会议，其学术研讨内容包括音乐与情绪、音乐和神经科学等议题②。２０１２年６月１９日—２２日，在伦敦召开了“第九届计算机音乐建模与检索”研讨会③，其学术研讨内容包括音乐情绪分析、音乐情绪和多模型途径等。

音乐可以对情绪产生影响的问题是不争的事实，但是音乐如何对情绪产生影响，却需要用神经科学的原理、理论和研究方法，进行科学而系统的研究。这是由于音乐与其它艺术形式不同，其功能和作用远不止是对情绪产生的影响。根据神经科学的理论：机体内环境的稳态是生命存在的基础④。而音乐可以通过对情绪的影响，调节和改善机体的稳态，增进人类的生存和生殖机会，对人类的生存和发展起到促进作用，特别是音乐在神经性医学治疗干预方面发挥着重要作用。美国科罗拉多州立大学成立了音乐生物医学研究中心，力求推进神经音乐治疗学中帕金森病的研究；２０１２年８月４日—６日在新墨西哥召开的“音乐、大脑、医学和健康科学研讨会”⑤中一项重要学术内容就是“音乐怎样可以被用于神经性医疗干预”；２０１１年１２月９日在纽约召开的“神经科学在音乐治疗和康复潜力方面的研究”研讨会等⑥，其目的正在于此。尽管过去科学家在情绪理论的更迭、纷争的发展历程中始终难于达成共识，但是随着近年神经科学的迅猛发展，对脑科学及神经科学的研究成果层出不穷，研究方法和实验技术也日新月异，科学家们终于殊途同归，认识到要解决情绪理论之争，最终需要研究并了解情绪的神经生物学基础⑦。

值得我国音乐界关注的是，神经科学领域对音乐情绪进行的研究，已经大大超越了以往心理学和音乐心理学相关问题的研究成果。心理学和音乐心理学的认识成果已经远远不能满足对音乐影响情绪认识的需要，而必须在音乐情绪研究中引入神经科学的认识成果，对音乐情绪进行科学的研究。之所以如此，是因为音乐是人类的思维和行为之一，而思维和行为都需要在神经系统的支配作用下才能得以实现。音乐对情绪的影响在本质上受神经生物过程的制约，而神经生物过程的产生，受到内、外环境变化刺激信息的影响，尽管在外环境音乐信息刺激相同的情况下，个体对音乐信息进行的神经生物加工、处理过程也会存在着相当大的差异。歌曲《忐忑》就是一个非常典型的案例。其既没有歌词，也没有完整优美的旋律，更不具有动人的曲调。这样一首歌曲如果用神经科学的理论加以分析，它缺乏形成悦耳、动听“音感觉”的神经科学基础，因而会对许多听者带来负性生理唤醒，形成负性音乐情绪。但是，一些听者在对歌曲《忐忑》听知觉信息进行加工、处理和整合时，导入新颖、刺激、有趣等信息内容，形成特有音乐神经认知评价体系，于是产生了正性生理唤醒，形成了正性音乐情绪。歌曲《忐忑》为什么会带给听者褒贬不一的评价，及截然相反的情绪反应？如果要对这一现象加以科学地解释，就需要运用神经科学的原理及理论进行研究。下面就以歌曲《忐忑》为案例，简要阐述神经科学视野中音乐情绪的形成原因，及神经生物过程。

⒈歌曲作用于听觉系统的神经科学基础

音乐音响发出的声波作用于内耳基底膜引起振动，其振动的位置与听神经纤维的最佳响应频率之间构成音调拓扑图（ｔｏｎｏｔｏｐｉｃｍａｐ）⑧，而音调拓扑形式是听神经纤维向脑干、丘脑、大脑皮质的听皮层进行投射，形成“音感觉”的基本方式之一。也就是说，一首歌曲有优美的旋律、动人的曲调、和谐的节奏，在听觉神经系统中，所构成的音调拓扑图就优美、丰满、圆润。因此，悦耳、动听的“音感觉”依赖于音乐音响所引发的音调拓扑投射形式，以及利用这种形式构成音调拓扑图的优美图形。事实上，耳蜗基底膜上整齐排列着３行外毛细胞，就如同３排调在不同音高的电子琴“琴键”，每侧数量约１２０００个。当音乐音响的不同频率作用于基底膜引起其不同位置振动时，机械刺激“弹动”在这个位置上的“琴键”（毛细胞）产生动作电位，通过听神经纤维传入听觉中枢的特定部位，从而引起某一音调的感觉⑨。这一听觉神经系统的工作原理与电子琴的工作原理十分相似，尤其是二者的机械－电转换（ｃｏｃｈｌｅａｒｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ）原理如出一辙。藉此可见，音乐是通过声波有组织、有规律的频率（音调）；错落有致、跌宕起伏的振幅（响度）；优美、瑰丽的波形（与音色有关），使毛细胞翩翩起舞，带来“音感觉”美妙、悦耳、动听的感受，产生喜悦、愉悦、欣快的情绪。与其说是优美动听的音乐打动了人，不如说代表不同声波频率的听神经纤维勾画出美妙的图形，通过神经脉冲电信号的方式刺激人的听觉神经系统，在生物电的放电活动作用下，诱发悦耳、愉悦、舒服的感受。

然而，歌曲《忐忑》发出的声波频率忽高忽低，振幅落差忽涨忽跌，声波发放速率变化急促，致使基底膜受到声波振动的位置，与听神经纤维的最佳响应频率之间构成的音调拓扑图杂乱无章，混乱而繁杂，导致听神经纤维发放的生物电电流和电压的骤然改变，就如同一根可以变频的“电棒”刺激肌肤，时而发麻，时而颤抖，最终形成刺耳、局促、紧张的“音感觉”。由于“音感觉”表现为性质上相似的感觉印象，或好、坏和不清楚三种感觉模态（ｍｏｄａｌｉｔｙ），而某种印象或模态将被中枢神经系统编码成神经脉冲信号，经听神经纤维通过与之对应的神经通路投射至不同脑功能区，因不同脑功能区司职不同的情绪反应控制，所以对歌曲《忐忑》形成不好“音感觉”的听者，将会在司职负性情绪控制的脑功能区神经生物加工过程的作用下，产生负性情绪。从听觉神经纤维的发放原理视角看，此歌曲缺乏形成悦耳、动听“音感觉”的神经科学基础。

⒉歌曲作用于听觉系统的基本方式是神经生物电的电活动

神经活动以生物电的产生、变化和传播为特征⑩。音乐声波振动频率作用于高、中、低频毛细胞群，可使其产生多种交流电位或直流电位。由于电位是电能的强度因素，所以，音乐声波振动频率将直接影响毛细胞所产生的电能，电能也将直接影响毛细胞的放电活动，从而影响听神经纤维发放的电峰电位。音乐声波振动的机械刺激，就如同“电开关”，控制着听觉感受毛细胞生物电活动的开或关。也就是说，音乐声波振动频率由低频到高频和谐、协调，逐级有序、规律性地升高，具有神经科学的普遍意义，至少不会被音乐声吓到。但是，歌曲《忐忑》发出的瞬间高频刺激，致使代表高频的毛细胞通过听神经纤维突然性放电，导致生物电的电流和电压瞬间升高而增强，表现为对神经系统电刺激的骤然“爆发”，致使强直电刺激所致的心肌节律性收缩活动的瞬间改变，从而引起心电峰电位的变化，诱发耳鸣、颤抖、心悸等生理不适感，带来自主神经系统的暂时紊乱，最终使许多听者形成“一惊一乍”的感受，于是产生了负性音乐情绪。这是由生理唤醒诱发音乐情绪反应的典型案例，它证明生理唤醒可以对音乐情绪产生影响。

⒊歌曲《忐忑》作用于听觉系统，通过神经内分泌系统释放的神经递质和激素影响情绪反应

“神经递质是指由神经末梢所释放的特殊化学物质……，完成信息传递功能”{11}。音乐音响的声音振动刺激，引发“听觉毛细胞的膜电位发生变化并释放神经递质，最后使得支配毛细胞的听觉神经产生兴奋和冲动，将声音信息传到听觉中枢”{12}。机体内神经递质分布广泛，种类繁多，自成系统，可引起生理功能效应。我们通常所说的情绪，就与这类化学物质制造的化学反应，带来的化学效应有关，因此神经递质在情绪反应过程中扮演着重要角色。歌曲《忐忑》为什么会带给听赏者褒贬不一的感受，带来不同听者的情绪反应，这与神经递质扮演的重要角色有关。听者在聆听歌曲《忐忑》时，根据不同听者的生理反应和认知评价，中枢神经系统会释放不同种类的神经递质，从而影响不同听者的情绪反应，而且神经系统通过控制释放的神经递质，以及内分泌系统分泌的激素，在调节机体生理功能、保持内环境稳态方面发挥着重要作用。歌曲《忐忑》在对听觉神经系统产生刺激时，由于其声波振动的频率、振幅和速率，缺乏有规律、有秩序、和谐的运动，致使听者的听觉神经系统在对其信息分析、加工、处理过程中，产生的生物电电活动也无法正常、有序地进行，导致神经内分泌系统，通过控制释放儿茶酚胺和分泌肾上腺素等的功能活动，朝着不利于机体稳态的方向发展，无法保持机体内环境的相对稳定，重要的是中枢神经系统将会对免疫系统产生重要影响。然而，“人类之所以能成为万物之灵，就是因为人类有根本区别于动物、高度发达的脑”{13}。这种具有思维功能的脑可以改变上述结果，产生可逆神经性生理和情绪反应。不少听者由于对歌曲《忐忑》带给自己的强烈刺激有较强的期待意识，神经系统会释放一种叫多巴胺的化学物质，它一旦进入大脑的眶额皮质，就会产生愉悦感，并在其他神经递质和激素的参与下影响精神活动，从而产生正性情绪反应。因此，音乐除了自身的神经基础可对情绪产生影响外，音乐以外的思维、意识、认知等，神经生物加工过程也可对音乐情绪产生影响。

⒋歌曲作用于听觉系统，大脑皮质神经通路介导意识的听知觉对音乐情绪的影响

任何音乐音响信息都必须经神经通路，通过大脑皮质与丘脑进行折返交互活动{14}，以及皮质自身与皮质下结构进行的交互活动，才能形成音乐听知觉。在这个过程中大脑皮质神经通路需要介导意识的听知觉{15}，完成对音乐音响信息的加工、处理和整合，最终形成音乐感知觉，而此过程对音乐情绪的形成至关重要。一些听者，在通过大脑皮质神经通路介导思维、意识及认知，对歌曲《忐忑》听知觉信息进行加工、处理和整合时，导入新颖、刺激、有趣等信息内容，形成特有音乐神经认知评价体系，由于“认知评价总是发生在情绪反应之前”{16}，因此，产生了对其惊喜、愉悦、喜爱等情绪。以人在不同场合下看见黑熊产生不同情绪反应为例加以说明：当人在野外看见黑熊，如果认为黑熊会对自己安全构成威胁，就会将自身的生理唤醒解释为恐惧和害怕；当人在动物园中看见黑熊，如果认为不存在安全问题，就会将同样生理唤醒解释为高兴或惊讶{17}。从这一情绪反应过程看，人脑在对音乐音响信息进行加工处理时，个体所选择的音乐神经认知评价，以及采用的神经通路对情绪反应起关键作用。

⒌歌曲《忐忑》成功之处的神经科学基础

歌曲《忐忑》作为音乐作品的最成功之处在于它的“新、奇、特”，即样式新颖、结构奇妙、方式独特，而这正是构成神经系统结构和功能基本单位神经元兴奋的源泉。神经系统对“新异刺激”响应最为敏感、强烈，这是由于行为神经可塑性极易带来“习惯化”{18}，随着刺激次数的增多而逐渐降低反射性行为反应。歌曲《忐忑》对神经系统的“新异刺激”，致使许多听者在神经生物电的放电活动影响下兴奋不已，成为“中枢兴奋剂”，除茶余饭后作为谈资，调剂生活外，更为重要的是成为许多人宣泄情绪、解除忧愁、减轻压力、舒缓紧张的“催化剂”。从这一点看，歌曲《忐忑》的确体现了其音乐的功能性，发挥了神经性干预作用。当然也不可否认歌曲《忐忑》对神经性干预方面的负面影响，但毕竟大众群体中，相当一部分人群需要这样的歌曲对神经系统进行干预，以调节情绪，调剂生活。歌曲《忐忑》带来的社会影响，源自于其对人脑中枢神经系统的强烈刺激，及个体不同的神经生物加工过程。就神经系统而言，刺激强度越大感受就越深，由此带来的生理反应和情绪反应也就越强烈，情绪的体验可直接影响行为的表达，最终因群体行为的改变产生对社会的影响。一首歌曲不可能满足整个社会群体的需要，关键是音乐多元化发展可以满足部分人群的需求，同时也可对部分人群的生活起到改善和调节作用。因此，对歌曲《忐忑》的认识，不应拘泥于简单的评判形式上，而应关注这样一首歌曲是怎样通过神经性干预，发挥其音乐的功能性作用，特别是人脑的功能活动在神经系统协调下，是如何改变相同音乐刺激，结果却不同的神经生物过程，这一点对人类的生存和发展尤为重要，也可能将为音乐多元化发展提供神经科学的依据。

“神经科学的最终目的是阐明行为和心理活动的神经机制；同时为阐明物质运动，如何产生精神活动这一重大哲学问题提供科学依据”{19}。歌曲《忐忑》在客观上，缺乏形成悦耳、动听“音感觉”的神经科学基础；在主观上，音乐神经认知评价体系，可以改变人们对音乐带来的生理唤醒的解释，从而改变情绪反应和行为反应。由此，我们在解释不同听者聆听相同音乐，结果却不同这一现象时，是否可以这样理解：一方面，受个体神经科学基础的影响；另一方面，受个体音乐文化对神经生物加工过程的影响。对歌曲《忐忑》形成“一惊一乍”感受，产生负性情绪的听者，正是由于其对神经系统的刺激，诱发生理不适，而这种现象与音乐文化无关，完全是神经系统的反射活动所致。因此，神经科学在对音乐情绪的研究中，具有不可替代的重要地位，通过神经科学对音乐情绪进行研究，一是需要利用神经科学的研究方法、原理和理论，证实音乐具有神经科学基础；二是从神经科学的角度解释音乐情绪形成的原因和发生的过程，以及阐明音乐情绪的神经机制；三是阐明音乐情绪可能对机体稳态产生的影响。神经科学的理论认为：机体内环境的稳态是生命存在的基础。而音乐可以调节和改善机体的稳态，增进人类的生存和生殖机会，对人类的生存和发展起到促进作用。这是音乐对人类的最大贡献，是音乐最重要的使命，也是音乐存在最核心的价值。

虽然神经科学离音乐还很遥远，其学科术语和内涵以及由神经科学与音乐学创建的新兴交叉学科，在目前的音乐知识系统中对我们也很陌生，但神经科学与音乐研究的结合及联姻，特别是涉及到对音乐情绪的研究却是十分重要和必要的，其发展前景必然是广阔的。这一领域的研究，将会为音乐学研究，为科学的认识基础，提供必要的科学研究方法和理论依据。这方面的研究成果，也将会对促进健康和提高神经性治疗干预的福祉产生重要影响。