古典风音乐分享讨论组

原来真的有神奇的“脑波与音乐”之谜

电子科技大学2020-09-21 06:20:28


  为什么音乐能够打动我们的心灵?为什么有的人能成为音乐家?音乐天赋具有遗传性吗?音乐与大脑之间究竟具有什么关系?为什么音乐能够缓解疼痛?音乐和宇宙、自然、人类又具有什么联系?这一个个“天问”背后,到底是巧合还是必然?近日,生命学院院长、长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者尧德中教授从“脑波音乐”出发,对这些“天问”做出了精彩的回答。且让我们跟随他的讲述,一起揭开“脑波音乐”的神秘面纱,走进信息医学的精彩世界吧!


古人竟然这样玩音乐

  “人类很早就开始玩音乐啦!”尧德中首先给同学们展示了一组“骨笛”照片。他介绍说,2008年9月,德国蒂宾根大学的尼古拉·科纳尔考古队在德国南部阿赫谷中的“霍勒·费尔”山洞出土了一件距今约3.5万年的骨笛。这是迄今发现的最为久远的乐器。


  古人是怎么“玩”音乐的?太久远的当然难以考证,但毕达哥拉斯学派在公元前500多年“玩”音乐的思想,以及此后天文学家开普勒谱写“宇宙音乐”的做法,的确是有据可查且让人叹为观止的。


  以“万物皆数”的世界观为基础,毕达哥拉斯学派竭力证明万事万物都服从“数的和谐”规律,并把音乐与天体运行相联系,猜想地球等十个天体到轨道中心的“中央火”的距离,与乐音之间的音程具有类似的简单比例关系,从而奏出美妙的“天体音乐”。


  沿着这个思路,现代天文学的开创者开普勒笃信上帝要求人们倾听苍天的音乐,于是反复计算了有关行星近日点和远日点的运动速度和各种比例关系,力图证明行星的运动遵从和声的规律,最终用他的“行星协奏曲”表达出了“行星运动的第三定律”。


  这些事例不仅告诉我们音乐与人类之间具有源远流长的共生性,也告诉我们音乐与宇宙、自然具有灵犀相关的共通性。


胎教音乐哪有那么神!

  音乐既然是被人创造的,就必然与人脑的活动具有密切联系。那么,音乐对人的大脑具有什么样的反作用呢?这个有趣的问题,曾吸引诸多科学家参与研究。其中一项著名且有争议的研究成果就是“莫扎特效应”。


  1993年,美国加州大学的弗朗西斯·劳舍尔(Frances Rauscher)在《自然》杂志发表论文,认为听莫扎特音乐能让学生的智商提高。在实验中,他把听众分成三组,第一组聆听10分钟的莫扎特奏鸣曲,第二组聆听10分钟的轻音乐,第三组什么都不听并保持安静。10分钟后测试三个组的空间推理能力,结果表明聆听过莫扎特音乐的人分数最高。


  “莫扎特效应”这一学术名词就此传开。次年,《纽约时报》以此为依据,对莫扎特的音乐大加赞誉。2001年,心理学科普作家唐·坎贝尔推出《莫扎特效应》一书,使“莫扎特效应”更加瞩目。精明的商家立即嗅到其中的利益,大肆推广相关音乐光盘,尤其是在胎教市场让许多家长趋之若鹜。


  “莫扎特效应”真的存在吗?尧德中的研究团队做了“老鼠迷宫”等实验后,验证了“莫扎特效应”的存在。“但是,任何事物都有两面性,是否所有的音乐具有积极作用呢?”他提醒说,“莫扎特的音乐本身就有丰富的内容,怎么可能都具有积极效果呢?”


  实际上,1971年就已有文章讨论了音乐效应的多样性,并发现有的音乐存在负面的效应。尧德中团队也在实验中发现,某些形式的音乐可能对神经生长有负面作用。同时,他们还发现,长期接受音乐训练的儿童,除了音乐表现更好外,数学与语文成绩均无明显差异,只有外语略有优势。因此,他半开玩笑地说,“敬请现在的母亲们和未来的母亲们,千万不要盲目地把胎教音乐的作用想象得那么神奇!”


脑波也能奏出“高山流水”

  “我每天早上都会听一下中央电视台的音乐频道,虽然反反复复就那么几首,但听着仍然感到很舒服!”尧德中问同学们,人们为什么吃同样的饭菜会觉得反胃,听同样的唠叨会觉得烦心,但听同样的音乐却不觉得枯燥?


  有的人说音乐是“心灵的慰藉”,有的人觉得音乐能和人的心情产生共鸣,有的人觉得音乐可以使人放松,有的人也会被音乐鼓舞或感动。也有哲人说,音乐是大自然的密码。但是,这些解释对脑科学研究者而言都太过于感性了。


  人为什么会喜欢音乐呢?尧德中说,“我曾经看过一部心理学书籍,它的解释是:人和音乐服从同样的规律!但是,那本书并没有说清楚这个规律到底是什么!这个解释把我们的求知欲吊在这里,逼着我们自己寻找答案!”


  通过大量的实验和文献分析研究,他发现脑电信号与音乐具有共同性。在此基础上他再往前走了一步,探究脑电信号可否转换成音乐的问题。于是,他把脑电信号的“振幅”翻译成音乐的“音高”,把脑电信号的“周长”翻译成“音长”,把脑电信号的“功率”翻译成“音量”。这样,一组脑电信号就可以轻松翻译成一组旋律,并在计算机上进行播放。


  讲座现场,尧德中播放了几组不同的“脑波音乐”。首先响起的是人在“快速眼动睡眠”状态下的脑波音乐,由于此时大脑的活动比较活跃,因此脑波音乐的节奏比较明快;然后是“慢波睡眠”时期的脑波音乐,节奏则十分缓慢。


“脑波音乐”如何造福人类?

  正因为脑波与音乐之间具有如此紧密的联系,因此,把脑波音乐应用于临床治疗,就具有了一定的现实意义。


  第一种用法当然要数监测状态了。由于大脑在不同精神状态下的脑波特性各异,脑波音乐会随之变化。例如,癫痫病患者的脑波音乐听起来“杂乱”无章,且时不时有突如其来的简短高音;而老年痴呆患者的脑波音乐,则像一条宁静的河流,当把这种音乐转换成古筝曲时,更加显得荡气回肠。


  “我们可以从脑波音乐反向推测大脑的活动状态,”尧德中说,“虽然老年痴呆患者无法表达自己的感受,但从其舒缓的脑波音乐中可以推测,他的内心或许很宁静,幸福指数可能并不比我们低!”


  第二种神奇的用法是缓解疼痛。以年轻人喜欢的牙齿矫形手术为例,研究者把这些人的脑电信号转换成脑波音乐,然后把接受测试的人分成两组,一组听自己的脑波音乐,另一组作为对照组,不听脑波音乐但接受正常的心理认知干预。最后的结果是:听自己的脑波音乐的人,其疼痛指数明显低于对照组。


  第三种用法是用脑波音乐来探究并帮助艺术创作。脑波音乐本身即是一种“实验音乐”的形式,除此之外,聆听自己的脑波音乐是否可以强化自己的某种天分呢?那么,脑波音乐与灵感的产生之间可有何种联系?让音乐家聆听自己的脑波音乐和各类特殊人群的脑波音乐,是否会促进创作灵感的产生呢?


  “脑电很有趣,音乐也很有趣,把两个有趣的东西连接起来不是更有趣吗?”尧德中鼓励同学们,“大脑的机理是什么?音乐的本质是什么?‘音乐天赋’到底有没有遗传性?音乐幻听从何而来?音乐会给科学研究带来更多灵感吗?脑电信号的频段划分为什么也符合黄金分割?诸多‘天问’都有待同学们在未来做出深入探究和回答。尤其是,要把脑波音乐应用于临床,“需要更多具有数学、仪器等学科背景的同学们投身于这项事业!”