神经学音乐对情绪的影响及其脑机制的相关研

音乐能够表达人们的情感,影响人们的情绪.认知神经科学的发展增进了对于音乐诱发情绪神经机制的认识.文中综述了该领域的最新进展,对音乐情绪研究的可能方向进行了阐述.音乐是一门古老的艺术,古人云:“乐者,心之动也”.通过有组织的乐音形式,音乐凭借声波振动,在时间中展现,来表达人们的思想感情,并反映社会现实生活音乐与人们内心的情感有着密切的关系.最初的音乐就是起源于人的某种难以言说的原始冲动,这种原始冲动的激情具有各种激情的基本属性,却缺乏具体的情感指向,只是对情绪的一种强烈的体验.劳动创造了人类,同时劳动也创造了音乐.劳动本身给予音乐以内容,劳动的动作和呼声给予音乐以节奏和音调[3].也就是说,这些“音乐”融合着人们劳动时的各种情感与情绪体验.音乐与情绪有着古老而又密切的联系,但是音乐影响情绪的脑机制是怎样的?这一问题引起了越来越多的科研人员的兴趣.近年来,针对情绪的认知神经科学研究得到了飞速发展.特别是将高空间分辨率、无创伤性的脑成像技术如功能性核磁共振(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)应用到了情绪研究中后,研究者能够在不损伤大脑的情况下直接观察被试在完成认知任务时大脑的活动情况.这就将认知过程与脑的活动过程直接联系起来,大大提高了研究结果的直观性和深入性.无创性脑功能成像技术的应用,使得脑机制的研究成为近10年来情绪研究中十分活跃的领域.音乐与情绪的关系的研究有着重要的理论意义.音乐可以诱发许多种不同的情绪,对于大多数人来说,听音乐的主要动机即情绪诱发[4].用音乐来诱发情绪,具有许多优势.一方面,音乐可以高强度地诱发情绪,而且音乐诱发出来的这些情绪,与被试之间有很高的一致性;另一方面,音乐不仅可以诱发不愉快的情绪,而且还可以诱发愉快的情绪,这比用静态的图片来诱发情绪更有优势认知神经科学认为,人类情绪的产生源于对各种内外部刺激的直觉加工,但目前情绪诱发整个过程的具体脑机制尚不清楚.因此,用音乐来诱发情绪就为解答这个问题提供了独特的视角.音乐与情绪的关系的研究有着重要的实践意义.目前,音乐已经被大量用于提高身体健康水平、减轻压力、分散病人对于疾病症状的注意力等方面.尽管存在个体喜好方面的差别,但音乐却无疑对于自主神经系统具有直接的生理效应.音乐可以有效地降低病人的焦虑、提升情绪.它还可以减轻手术或者其他急慢性疾病病人的疼痛[6].听音乐不但可以促进中风早期病人的认知功能恢复,而且还可以防止病人产生消极情绪,对中风病人出现的失眠症状也有很好的治疗作用[9].音乐还能够通过影响情绪进一步影响人的行为.在同一个环境中,不同的音乐(比如令人情绪高涨的与令人厌烦的音乐)对于同一组人的帮助性行为的影响是不同的,令人情绪高涨的音乐显著地比令人厌烦的音乐更加能够激发出这一组人的帮助性行为.因此,正确地认识音乐诱发情绪的基本神经机制,不但可以弥补国内外基础研究领域的空白,还可以在实际的社会生活中比如在音乐治疗与音乐教育的具体实践中,给我们以科学的指导.音乐与情绪的行为研究不同的音乐会带给人们不同的情绪.如贝多芬的《月光》暗淡而哀伤,莫扎特的《土耳其进行曲》则欢快而轻松.同时,不同的人对于同样的音乐的感觉与体验是不同的.甚至同一个人对于同样的音乐,在不同的情景下,其感受也有着天壤之别.音乐有许多特性,这些特性包括音色、音程、和声、节奏、力度等方面.音乐主要通过这些特性影响着人们的情绪.在音乐结构本身,情绪信息由其不同的结构线索进行编码.调性等级就是其中较为重要的一个音乐进行时其相对于主音调(tonicofakey)的方向决定了听者紧张(背离主音调)与放松(趋向主音调)感觉的产生.调性等级影响情绪的唤醒度,但不决定情绪的效价.根据对于音乐特定的结构特点的理解,听者会对其转承可能性有一定的预期,这种预期的实现与违背也会影响情绪,这可能是音乐诱发情绪最为主要的因素.音高、不协音、音强及节拍等均会影响情绪的唤醒度,而调性(大调或小调)则主要影响情绪的效价不同种类的音乐,其节拍或节奏也不相同.音乐的节奏有两个特征:快慢和强弱.一般来说,平静的和悲伤的音乐节奏较缓慢,激动的和愉悦的音乐节奏较快.同时,平静的和愉悦的音乐的节奏感较弱,而悲伤的和激动的音乐的节奏感较强.所以,音乐的节奏特征对于其情绪的表达起着重要的作用.研究表明,不同速度的音乐给人的情绪体验是不一样的.例如,贝多芬的《致爱丽斯》有两个版本:速度轻快流畅的纯钢琴独奏和加了伴奏的速度缓慢悠长的钢琴版.很多人在听了这两段音乐之后的主观描述是不同的.普遍反映,前者给人一种源源不断,滚滚向前,络绎不绝的感受,而后者却是哀婉、凄凉的。人们对音乐的欣赏不但受音乐特性的影响,还会受到很多主观和客观因素的影响,比如心境(mood),环境和过去经验(experience).因此,人们在欣赏音乐时,不仅仅是从简单的音色和节奏等方面来判断这段音乐所表达的情绪的.音乐对情绪的影响还有着更为复杂的脑机制.音乐与情绪的脑电研究脑电图(electroencephalography,EEG)的研究Tsang等用EEG研究发现,愉快和高兴的音乐片段可以更明显地激活左侧额叶相关脑区,而恐惧和悲伤的音乐片段更强烈地激活右侧额叶相关脑区.后来,Altenmǜller等用皮层直流脑电图(corticaldirectcurrent-electroencephalography)研究发现,听音乐时双侧额颞区有广泛的激活.该研究还发现听音乐时的情绪反应具有侧效应:正性情绪与左侧颞叶活动有关,而对负性情绪的加工右侧额颞部皮质更占优势.Sammler等发现,与不愉快的音乐相比,愉快的音乐能使额中区出现更多的θ波.该效应反映出情绪加工与注意的功能有密切的交互作用.国内相关研究发现:脑电α波功率的变化与情绪的极性和强度密切相关.处理正极性情绪时左额区α功率小于右额区α功率,处理负极性情绪时左额区α功率大于右额区α功率.并且,额区和顶枕区的脑电α功率都会随音乐情绪强度的减小而增加.EEG记录的是脑的自发电位,它的谐波成分相当复杂.因为音乐诱发情绪过程的复杂性,EEG在该领域的应用相对较少.目前,关于音乐情绪的脑电图(EEG)研究还处于初期阶段,结果较为分散.事件相关电位(eventrelatedpotentials,ERP)的研究国内外关于音乐与情绪的ERP研究非常少,目前的主要工作大部分为用ERP来研究音乐认知的脑机制.Schiavetto[25]等研究发现整体加工发生在早期的感知阶段,然后再将音乐的识别过程分配到整体和局部进行加工.Leino[26]等研究发现和谐的音乐与不和谐的音乐会在人的大脑中产生鲜明的特异性反应.违反了和声规则的不和谐和弦(incon-gruouschords)会激发大脑出现早期双侧前负波(aear-lybilateralanteriornegativity,asEBAN),波幅取决于对和声规则的违反程度.违反了音乐序列中各音之间的关系规则的走调和弦(mistunedchords),则在双侧额中区诱发出失配性负波(abilateralfron-to-centralnegativity,orthemismatchnegativity,asMMN).Arikan等用ERP来研究文化环境对音乐认知的影响.他们让土耳其被试听3种不同的背景声音,分别为白噪声、大提琴演奏的音乐以及用Ney(土耳其当地人非常熟悉的一种长笛)演奏的类同的音乐.研究发现,与其他两种背景声音相比,被试在听Ney演奏的音乐时P3波幅明显增大.这说明在记忆更新过程中,听熟悉风格的音乐能够增强注意资源的分配.同时,这体现了认知加工过程中文化环境的作用.ERP的优势是具有高时间分辨率和无创性.关于音乐认知方面的ERP研究为进行音乐与情绪的ERP研究提供了研究素材和思路.如ERP中的P3成分就可以作为反应情绪变化的一个重要的电生理指标,但目前尚未有相关的研究报道.此外,目前关于音乐与情绪的ERP研究大部分是利用呈现违反音乐规则的音乐小段来诱发相应的情绪反应的,用自然音乐作为刺激来诱发情绪的ERP研究较为鲜见.音乐与情绪的脑成像研究功能性核磁共振(functionalmagneticreso-nanceimaging,fMRI)的研究目前,音乐与情绪脑机制的相关研究大多都是运用功能性核磁共振(fMRI)来进行的.大多数研究者目前的研究结果都认为听音乐是认知加工与情绪加工的综合过程.Griffiths通过fMRI的研究方法发现,大脑双侧颞上回、颞中回和右侧额下回后部主要与音乐认知加工有关,而边缘系统包括前扣带回、杏仁核、基底神经节等则主要与情绪加工有关.Mitterschiffthaler等的fMRI研究发现,音乐的情绪反应加工网络是由涉及奖赏体验和运动的腹背侧纹状体、与注意有关的前扣带回以及通常在评价和情绪加工过程中起作用的内侧颞叶等脑区整合而成的.可见,在音乐的情绪加工中,边缘系统起了重要作用.从进化角度来说,边缘系统属于旧皮质,是比较原始的.这同时也提示了音乐在起源上的古老性.很多研究者认为边缘系统中的杏仁核实际上是加工音乐情感信息所必需的脑结构,特别是悲伤或者恐怖性情绪.Koelsch等用fMRI研究发现,相比较于令人悲伤的音乐小段,令人愉悦的小段会激活额下回、前上脑岛、腹侧纹状体、Heschl氏回及Rolandicoperculum.而令人悲伤的音乐相对比较于令人高兴的音乐则会激活杏仁核.国内也有研究发现,在音阶刺激和轻音乐刺激的对照下,仅恐怖音乐刺激会出现杏仁复合体的激活.Eldar等研究发现,情感丰富但缺乏现实感的音乐与细节丰富而情感贫乏的中性电影联合呈现,会激活杏仁核、海马和侧前额叶脑区.当音乐与现实场景结合起来时,杏仁核对于情感刺激的反应会增强.该发现为情绪加工过程中对于具体现实世界的信息整合效应研究奠定了基础.国内关于音乐与情绪的研究较少,但已经将fMRI技术应用到了音乐认知的研究中.李恩中等的fMRI实验发现,在音乐刺激下,右侧额中、下回,右侧海马旁回与缘上回有显著兴奋区,少数左半球的一些脑区也可被激活.对音乐家与非音乐家的研究表明,音乐家与非音乐家在音乐刺激下双侧听皮层区出现广泛激活,包括颞横回、颞上回及颞中回等区域.但音乐家一般表现为左侧颞区优势,而非音乐家一般为右侧优势.此外,音乐家除双侧颞区激活外,还伴有其他脑区较强及较广泛的激活.目前大多数音乐与情绪的研究都是通过fMRI的方法来实现的.主要的研究发现为:对音乐的基本认知加工与情绪加工分属不同的脑区,在对音乐的情绪加工中杏仁核等边缘系统的脑区起了重要作用.但是这些脑区参与音乐加工的具体机制还不明确.虽然fMRI技术能够直观、形象地观测被试在完成认知任务过程中大脑的活动情况,与脑电等相比具有较高的空间分辨率,但其时间分辨率不高,因此在实际应用中往往采用ERP与fMRI相结合的研究范式.ERP的高时间分辨率和fMRI的高空间分辨率可以形成很好的互补.也有人将EEG与fMRI结合起来用,以弥补EEG空间分辨率低的局限性.如Flores-Gutiérrez等就用该方法发现,正电子发射断层扫描(positionemissiontomography,PET)的研究Blood等用PET来测被试对音乐进行情感反应时的脑血流量的变化,结果发现愉快的音乐和不愉快的音乐所激活的脑区与体验愉悦感和非愉悦感时所激活的脑区相似,但是与进行音乐认知加工时所激活的脑区不同.Blood在随后的研究中进一步发现,音乐激活的相关脑区与奖赏系统和情绪加工的脑区有关,包括腹侧纹状体、中脑、杏仁核、眶额皮层和腹内侧前额叶等脑区.这些加工愉快音乐的脑区在其他的欣快诱导刺激下(如食物、性和药物滥用等)也会被激活.该发现把音乐与生物生存相关的刺激联系起来,揭示出它们共同的大脑神经通路,并且这些通路与愉悦感及奖赏有关.Brown等在PET研究中,让没有受过音乐训练的被试被动地听不熟悉的器乐作品,结果观察到边缘系统,包括胼胝体下回、前扣带回、前额叶、retrosplenial皮层、海马、前脑岛和伏核等区域的激活.该研究也观察到初级听觉区和次级听觉区以及颞极区域的激活,说明了人们对音乐的反应是情绪与认知的综合反应.PET技术通过给被试体内注入标记上短寿命放射性核素的某种物质,可以在被试进行认知加工时观察该物质在代谢中的聚集,以探查被试的新陈代谢水平和脑中血流量的变化,从而达到辨别被激活脑区的目的.PET同样具有较高的空间分辨率,但是PET需要对人体内注入放射性核素,这使它的应用具有一定的局限性,因此它在音乐情绪的研究中应用的也较少.目前仅有的几项PET研究主要发现聆听音乐能够激活与基本音乐认知和音乐情绪加工相关的脑区,在这一点上与前面提到的fMRI的相关研究结果是一致的.







































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