追问观察 | 什么是音乐？音乐对人类有什么价值？动物能听懂音乐吗？

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什么是音乐？

滕相斌：“音乐的形式多种多样，从西方古典乐里很规整的音乐形式，到现在的重金属摇滚、洗脑神曲，或者将一句话不停地重复，都可能成为一种音乐形式，带给人音乐体验。因此，从感性的角度来说，最简单的定义就是如果听者觉得一段声音是音乐的话，那么它就是音乐。”

如果从理性视角出发，丁悦博士则认为：音乐是符合一定频率结构的音符以特定的规律（乐理）持续呈现从而形成的声音序列。

Q

音乐符合特定的规律，由很多结构单元组成，大脑如何识别这些不同单元？

滕相斌：音乐里有音符（Note）、节拍（Beat）、乐章（Musical Phrase），更高级的音乐结构还有Motif与Period*，以及其它多种分类。现在有很多对于音乐结构单元的研究，但尚未有定论；大脑哪个区域在加工音乐，也仍处于研究阶段。

*编者译：Motif，音乐动机；Period，乐段

▷ 乐谱，有不同的符号表示节拍和时长。图片来源：Canva

丁悦：如果将音乐的结构从小到大来看的话，首先是单个音符，比如大家经常听到的440赫兹，也就是一个音符一般对应特定的频率。但是单个音符听上去会比较空，如果在钢琴上按下一个音，你听到的并不是单一的频率，而是harmony和弦。和弦是由多个频率形成的一个比较和谐的结构。音乐里的Chord概念也被翻译成和弦，主要是指有三个或更多音符的和弦，chord提供了一首音乐的背景情绪。在这个基础上加入时间属性（beat, meter 和rhythm等）和音色属性，基本就形成了基础的音乐结构。

Q

除了音乐，语言也有一定的结构。如果一段声音既符合音乐的定义，又能传达语义信息，那么它该被定义为音乐还是语言？

滕相斌：我们在日常说话时就会有节奏和音高的变化，这些变化表达一些情绪同时传达信息。日常说话语速有快慢变化，每句话之间有节奏变化，有时连贯有时中间有停顿，这是语言的节律。有些人会觉得这听起来就有音乐的感觉，而有的人则觉得这就是语言，这是由主观听者自己来感受和定义的。

举一个很有趣的例子，比如“鸟鸣声”，有的人称之为“鸟语花香”，是指“鸟在说话”；德国文化里则觉得鸟的叫声就像音乐。

▷鸟儿与音乐。图片来源：Canva

因此，如何定义音乐和语言是一个很深奥的问题。在非洲部落里有一种鼓语（Talking drum），用来远距离传递信息，而现代人一般认为鼓就是与音乐有关。鼓语通过长短不一的节奏和其它的变化形式来传达信息，但这种方式能交流的信息有限，且需要提前商量好“暗号”。语言则可以在一句话里表达千变万化的信息，而且语言的结构可以进行嵌套。总而言之，我觉得语言和音乐之间的区别之一是：语言的信息空间非常巨大，而音乐的信息空间则有限。

丁悦：语言不一定包含大量的信息，音乐也不一定就信息量少，有一些音乐形式就是以对话形式展开（比如爵士或者HipHop），互相之间可以沟通匹配，这也是音乐的一种形式。语言应该既包含文字部分也包含口语部分。但是有一些很早之前流传下来的语言，它的文字部分因为没有保存好而丢失；音乐可能也有类似的过程。音乐与语言两者之间的关系，可能需要先定义好音乐和语言的标准，才好进行区分。

Q

语言和音乐同中有异，人类社会是先有音乐还是先有语言？音乐对人类社会有什么价值？

滕相斌：考古学家在法国山洞里发现距今七八千年的笛子，从尼安德特人的墓穴里发掘出骨笛，这都表明音乐在很早之前就出现在人类的社会。这说明，不管是高级还是低级文明，抑或是科技教育达到不同进程的文化，在不同时代下，都有音乐。

那么，音乐和语言是否是共同进化而来的呢，是否存在一种很深的联系？可以从几方面思考。

▷ 正在录制鼓的声音。图片来源：Canva

一种观点表明，人类为了交流进化出语言，进化语言附带产生了基本的认知功能，让人可以感知音高和节奏，并生成和制造有节奏音高变化的刺激，这就是音乐。

另一种理论认为，语言跟音乐具有不同功能，二者有着不同的进化路径。例如，在过去部落时代，部落内成员需要联系在一起。绑定团体的办法有宗教、故事，另一个便是音乐。部落的每个成员都会音乐，通过一起进行音乐活动（比如一起围着火堆跳舞，一起有节奏和规律地鸣唱），增进成员之间情感联系。这说明，音乐是作为一种社会功能进化而来。

第三种观点认为，音乐是基因与文化交互的产物。语言有节奏和音高变化，人可以生成一些很规整很有意思的时间序列，通过对之不断调整，于是产生了原始的音乐。随后，越来越多人喜欢它，它也能够调动人类一些原始的感觉，这样由基因进化本能产生的东西又会反馈给我们，去调动人类基因里自带的东西，通过不断地美化，进而形成更好的音乐，更好地驱动我们的本能。

丁悦：音乐和人类有着多方面的联系，目前已经发现音乐在社交、情绪方面的价值；临床上也有各种音乐疗法，这表明音乐具有医用价值，相信随着更多研究的出现，我们将发现音乐的更多价值。

Q

音乐对人类有着如此重要的价值，那么音乐在大脑中如何呈现？有哪些技术能将音乐在脑中“成像”？

滕相斌：目前常用于音乐神经机制研究的无创成像技术，包括功能性核磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）、脑电图（Electroencephalogram, EEG）、脑磁图（Magnetoencephalography ，MEG），有创的话则有颅内脑电图（Intracranial  Electroencepholography，iEEG）。

一般来说，分析成像技术主要从三方面进行音乐神经机制的研究：

1）技术对于科学研究的意义

2）技术可以获取的信息

3）技术实际使用的局限性

从科学角度出发，研究希望更好、更精确地观测大脑活动，找到一个可以在精细范围上迅速精确记录神经活动的研究手段；换言之，即希望能找到一个具有很高的时间分辨率和空间分辨率的手段来研究大脑。仪器本身是不完美的，不同技术有各自的优缺点。

任何一种研究手段都服务于研究假设和问题。因此，研究仪器可以推进解决科学问题，但无法指导进行什么样的研究问题。比如，研究需要弄清楚聆听音乐的预期机制和对应神经指标。在听熟悉的音乐时产生预期，大脑神经响应提前于未来事件会出现一种相位进动的现象，如果研究需要探测海马体的神经活动，这时就可以用fMRI和MEG。MEG有很好的时间测量精度，可以探测神经团活动产生的磁感线或者磁场的快速变化；fMRI有很好的空间测量精度，可以在三维空间上定位并探测血氧指数的变化来反应神经活动。

此外，还需要结合行为指标工具来判断神经活动的意义——在研究大脑活动时，需要行为指标来理解所观测的神经活动的意义，结合行为指标与神经测量来理解大脑工作机制。

丁悦：实际上，不同工具的优缺点与它们自身的时间分辨率和空间分辨率上的优缺点相对应。音乐和语言这些高级认知功能，必然涉及多个脑区构成的网络。如果必须要在时间和空间分辨率之间做妥协的话，个人比较倾向于牺牲一些空间分辨率，更关注音乐时间属性的动态性。

Q

除了人类社会，音乐是否会对其他生物产生影响？动物能听懂音乐吗？

滕相斌：有些动物是可以听懂音乐的。比如一些鸟类，如鹦鹉，可以进行发声，海豚、大象、鲸鱼都可以“发声”。这被认为是可以听懂或者至少表达出来一些感知音乐的征兆，这个问题可以回答音乐到底是怎么来的。或许音乐能力和发声交流功能有关。

丁悦：农场主给奶牛听音乐后产奶量得到提升，这被认为是动物可以听懂音乐的一个佐证。另外，也有相对严谨的科学研究证实金鱼可以区分不同的音乐作品，但动物试验很难区分动物到底是听懂了还是仅仅能区分。

要弄清楚动物能否听懂音乐，需要先明确什么是听懂：是指能欣赏音乐的技术细节，还是能引起情绪改变就算听懂吗？当然，也有研究报道了动物对不同音乐的偏好，但是对于动物而言，可能引发他们的反应的是音乐中的旋律或者其他维度的东西，导致它们出现对应的反应。

还有个重要的问题是，动物的音乐是我们理解的音乐吗？即动物有没有自己的音乐？人类的音乐作品中包含的频率和时间节奏组合可能并不是动物的偏好，动物也许有各自物种特有的声学物理参数组合，这些物理参数也许和物种自身节律相关。因此，要回答这个问题，首先需要对“听懂音乐”下一个较为明确的定义，以及弄清楚对于动物而言，它们的音乐是什么。

▷动物聆听音乐。图片来源：Canva

在本次追问中，滕相斌博士和丁悦博士对“音乐与大脑”追问的解答对您是否有新的启发？

北京时间11月29日8:00-16:30，TCCI将举办“神经技术连结音乐与大脑”学术论坛，邀请中外神经科学科学家与知名音乐家共话“音乐与大脑的基础研究”“用于神经调节的音乐”以及“音乐疗法、音乐和精神健康”三大主题。

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