首页 -> 2007年第3期
“莫扎特效应”的认知神经科学研究
作者：侯建成
关键词 莫扎特效应 认知加工 情绪加工 共有神经加工机制
分类号B845
1 引言
莫扎特（W.A. Mozart, 1756-1791）出生于奥地利，是世界著名的作曲家。他从三岁开 始就对羽管键琴感兴趣，并说过“寻找和谐的音符”［1］，在随后短暂的35年中写 出了数量 惊人的作品。罗曼•罗兰评价莫扎特的音乐是“生活的画像，美化了的生活，总是指向心灵 深处，而且在表达情感或激情”［2］，后人也公认莫扎特的作品具有纯净、新鲜、 明亮、自由的特点。
1993年大提琴演奏家、哥伦比亚大学的Rauscher博士与加州大学的Shaw博士大胆 地提出了一个假设：音乐和空间推理两者之间存在某种联系。为此他们采用了Shaw于1985年 提出的一种大脑研究结构模式［3］来解决神经网络如何在脑区之间传递音 乐信息这 个问题。他们将36名非音乐专业大学生分为三组，采用不等组后测时间序列实验设计，并设 定三个自变量：莫扎特《D大调双钢琴奏鸣曲》、通俗音乐、无任何音乐刺激。听了10分钟 音乐后采用斯坦福—比纳智力量表进行测验，发现听了莫扎特音乐的学生其测验成绩比其他 组明显高出8—9个百分点，而且这种效果持续了10-15分钟。美国大众媒体对此实验进行了 广泛的宣传，并最终由法国医生Tomatis首次提出“莫扎特效应”（Mozart Effect）这个术 语。虽然在此之前也有一些研究论述了音乐与智力及其他学科能力之间的关系［4］ ，但都是 相关研究，只寻求变量之间的联系而没有证实因果关系。Rauscher和Shaw认为大 脑在传播信息时使用了某种神经触发模型，而这些模型被音乐本身的丰富性和结构性所激活 ，强调了音乐与神经通路之间的因果关系。学者Mountcastle指出莫扎特的音乐具有鲜明的 结构特征，这与大脑皮层的高级组织（superorganization）相匹配，从而对莫扎特音乐予 以更好的理解和认识［5］。
但是Rauscher和Shaw对音乐如何激活神经触发模型没有给予根本的解释，Mountcastle也只 是从物理特征方面对两者做了比较，没有从生理角度进行探讨。为此，对“莫扎特 效应”的研究需要音乐认知神经信息加工证据的支持。所以，从大脑的音乐认知加工机制、 情绪加工机制以及两者之间共有的加工机制三个方面来探讨有助于更好地解释“莫扎特效应 ”，同时也有助于发现人脑某些高级心理机能，从而推进人类对自身大脑的认识。
2 音乐的认知加工机制
2.1 音乐成分的认知加工
人们对大脑的音乐功能问题的研究是从发现失乐症病例开始的。所谓失乐症（amusia）是指 病人失去了理解音乐或感知音乐的能力。19世纪末由于Broca关于失语症和Dejerine关于失 读症的发现，形成了语言功能定位于左半球的认识［6］，而通过对Shebaline(1902- 1963)和L anglais(1907-1991)等无失语症而患有失乐症作曲家的观察，发现他们都是由于右颞叶受损 而引起了音乐表达等能力的丧失，但没有影响语言能力［7］，因而人们提出了音乐功能定位于右半球的概 念。20世纪中叶生理学家Sperry对割裂脑的研究表明，大脑左半球负责抽象思 维，右半球负责形象思维和知觉思维，这与早期关于音乐知觉是右半球功能的观点相一致。 但是后来其他临床方面的证据表明大脑左侧损伤也会导致命名或识别曲调的困难，例如在临 床实验研究中［8］对大脑左侧注射异戊巴比妥钠后发现患者不能够识别音符，同时 出现了节 奏混乱。Zatorre［9］对音乐知觉文献进行回顾后表明，大脑右侧损伤后音高和音质 加工的缺 陷是高度一致的，而大脑左侧损伤导致了命名或识别曲调和节奏的困难。所以大脑的音乐功 能都需要两半球的共同参与。Brancucci［10］把音乐旋律分成一个音高系统和一个 涉及时间 变化的节奏和节拍系统，通过双耳分听实验发现右侧脑在音高、旋律及和声感知方面起主要 作用，即负责旋律总体印象，而左侧脑在时间序列、节奏辨别等方面起作用，即负责音乐结 构——但是这需要一个完整右半球支持。一些神经心理学家也认为可根据左半球对音乐“局 部”信息加工处理和右半球在“整体”水平上的优势对音乐进行二分法分析：右半球和音高 相关，但在音调的轮廓方面很重要，而左半球在局部线索中很重要。所以，加工时间和节奏 是左半球的功能，整体线索加工是右半球的功能。
有关失乐症的病例引发了人们对大脑音乐功能研究的兴趣。在一项ERP实验中［11］ ，让被试 听一段完整的旋律，同时改变音符的音高，结果发现不同脑区出现了同类型的激活，而且出 现了高频的γ带同化波，这反映了产生音乐认知功能的相关脑区之间的密切联系，也可能反 映了时间的编码和联结，同时发现颞上回（STG）（BA22区）激活明显，说明了颞上回在音 高辨认中起着突出的作用。Griffiths［12］利用fMRI发现不但颞上回对音高进行加 工，同时 双侧颞中回（bilateral MTG）（BA21区）能辨别音乐刺激的种类以及加工音乐语言信息（ 即能理解音乐中所表达的思想和意义）。所以，人们认为大脑的音乐功能都需要两半球的参 与。越来越多的脑成像数据证实［13］［14］右侧听皮层在音调处理中起着突出的作 用。实际上 ，一个简单的音乐理解任务都涉及许多脑区，这些脑区参与了音乐感知、记忆、情绪反应等 过程的一个或几个方面，如：右侧颞叶在音高辨认任务中起主要作用，当右侧颞叶的损伤殃 及右颞上回时，音高辨别就出现困难；对音高的同步性或持续时间作辨别时，左侧颞叶起主 要 作用。临床上的右侧颞叶切除手术（一般为防止左Wenicker区受损而不做左侧颞叶切除）发 现［15］，切除右颞叶上回时音高旋律理解受到干扰；左侧额叶的中、下回在听音乐 时也被激 活，若此处受损就不能识谱和理解歌词。值得注意的是扣带回在语言刺激时仅被激活前部(B rodmann 24区) ,而在音乐刺激时则大部分被激活(Brodmann 24, 31, 32区) ,可推测Brodma nn24区可能与音乐工作记忆有关, 而Brodmann31、32区可能与情感加工有关［16］。
Shaw和Bodner利用fMRI［17］绘制出被试在听莫扎特音乐、20世纪30年代流行音乐 及贝多芬 的《致爱丽丝》时大脑反应的区域，发现所有的音乐都激活了大脑中处理音乐的区域，而且 整个大脑皮层都兴奋起来。但是在莫扎特的音乐中更为明显，通过神经突触的相互连接及两 半球之间胼胝体的相互作用刺激了更多的区域——这些都与智力和行为能力有关（如分管运 动协调的额叶区、负责视觉表象的枕叶区和其它高级思维活动的区域等），所以欣赏莫扎特 的音乐有助于智力和行为能力得到一定程度的提高。
2.2 莫扎特音乐的脑电图研究