2021年10月17日 10:00
【科學快訊】
戴上耳機，打開喜歡的音樂，徜徉在美妙的旋律裏，你或許感到一天的疲憊都被治愈了。而來自心臟病學、神經科學等領域的科學們，在享受音樂的同時，還探究了音樂與人生理作用的關聯。音樂不僅是藝術，也可能成為研究心腦相互作用、進行神經心臟治療、和學習心臟病學的理想工具。
編譯 | 鄭昱虹
審校 | 王昱 栗子
唐代的一個秋天，貶謫在九江郡的白居易，聽到歌女彈奏的琵琶聲有京都長安的韻味，被音樂觸動心事的他，發出了「同是天涯淪落人，相逢何必曾相識」的慨歎。古往今來，人們心中微妙的情緒經常為音樂所喚起，在我們的認知中，音樂也就與心靈有了千絲萬縷的聯系。
科學家們也注意到了音樂與心靈的關聯，心臟病學、神經科學等領域的科學家們探索了音樂對心腦血管、神經生理的影響。他們的研究揭示著音樂為我們所欣賞的潛在原因，也啟發著音樂成為一種醫療工具的可能性。
音樂對生理的影響
音樂會改變我們的心跳、呼吸、血壓和心率變異性（HRV），它們都是衡量心臟健康和心理健康的重要指標。其中心率變異性指連續心跳之間的速率變化程度，可以用於評估自主神經系統的活動。神經科學家普緒喀·路易（Psyche Loui）等人研究發現，音樂引起的生理變化是由大腦中一個叫前島葉（anterior insular）的中心節點引起的，它與迷走神經（vagus nerve）緊密相連，後者負責調節無意識的身體功能（如心跳、呼吸等等）。
前島葉與共情能力有關，還與大腦的聽覺皮質（auditory cortices）和負責愉悅的多巴胺能獎賞系統（dopaminergic reward system）關聯。所以聽音樂時，聽覺和獎賞系統可能會輔助大腦形成對音樂的預測和期望。而一種觀點認為，音樂中會產生情感和意義，是因為這些期望被系統性地滿足了，或是違背了。
有證據表明，音樂觸發了大腦在基礎水平上的反應。作曲家、神經科學家邁克爾·凱西（Michael Casey）分析OpenFMRI Study Forrest數據集中的大腦成像數據發現，某些音樂特征可以誘導聽眾大腦的部分區域產生可預測的激活模式。這些激活模式有很強的一致性，以至於計算機程序僅僅通過聽眾的大腦功能性核磁共振成像，就可以推斷出他們所聽到的音樂類型。
音樂能夠引發情緒，很可能起源於人聽音樂時產生的無意識的生理反應。盧西亞諾·貝爾納迪（Luciano Bernardi）和彼得·斯萊特（Peter Sleight）兩位醫生的一項研究表明，聲樂或管弦樂音量增大會使血管收縮，隨之血壓也會成比例地升高。威爾第（Verdi）的詠歎調中10秒長的樂句可以使聽眾的心跳和呼吸與音樂同步，很可能因為10秒正吻合了人體自然血壓振蕩的「邁耶波」（Mayer waves）的周期。音樂誘發情緒，最初可能是被這些無意識的生理反應驅動的。
聽著同樣的音樂，不同的人還能產生同步的生理反應，不止是動作，呼吸和心率也可同步。而歌唱和吟唱在世界文化中無處不在，從理論上講，這種行為可以促進群體成員之間的凝聚力。已經有研究發現，在專業的合唱歌手之間會產生同步的生理效應。音樂家、數學家伊萊恩·丘（Elaine Chew）參與的一項研究將這個結論推廣到了普通人。他們發現，當非專業歌手一起歌唱，尤其是發出長音時，他們之間的心率變異性同步的水平比基准水平更高。
音樂「處方」
對於心臟病患者來說，音樂干預可以調節腦血流，減少術前的焦慮情緒和術後壓力，改善手術結果，並降低皮質醇水平。音樂干預對冠心病患者的心率和血壓有顯著影響。聽輕松的音樂不僅能降低心臟病患者的心率和呼吸頻率，還能降低心臟的耗氧量。
生物反饋傳感器技術的進步，使心率變異性等生理參數可以被用於指導心臟治療中的音樂干預。伊萊恩與心臟病專家皮爾·蘭比亞斯（Pier Lambiase）等科學家正在合作開發一款應用軟件Heart.FM，它會在播放音樂的同時記錄並分析患者的心率等生理參數變化，並根據這些數據為患者個性化地推薦更有益健康的音樂。讓患者可以在聽音樂放松的同時，達到心腦血管保健的效果。
隨著智能手表等生物反饋設備的廣泛應用，根據神經與心臟狀態量身定制的音樂干預的普及，可能會在不遠的將來實現。 「音樂處方」或許會成為改善心理和身體健康的一劑良藥。
用音樂理解心臟病學
在異常心律中，心跳的間隔往往具有簡單的比值，這與一些音樂的節奏相吻合。事實上，貝多芬音樂中的獨特節奏與心律不齊的節奏高度相似，以至於心臟病學家推測，貝多芬的音樂可能是他患有心律失常的真實寫照，而耳聾增強了他對自己心跳的內感受知覺（interoceptive awareness）。那麼，在懂音樂的人眼裏，心電圖可以被怎樣解讀呢？
腎臟病專家邁克爾·菲爾德（Michael Field）教醫學生們用一種獨特的方法辨認心臟雜音。他用顫音、裝飾音和漸弱音等音樂術語，描述心臟瓣膜關閉的聲音，或心臟功能紊亂時血液透過瓣膜的聲音。
伊萊恩·丘選擇用經典的音樂片段來表示心電圖（ECG）中心律失常的特征節奏。比如布魯貝克（Brubeck）的《土耳其藍色回旋曲》（Blue Rondo à la Turk）有著2：4：3的節奏，這與早搏的特征節奏相匹配；皮亞佐拉（Piazzolla）的《大探戈》（Le Grand Tango）的混音效果，對應著房顫的不規則節奏。伊萊恩還創作了一系列以心電異常為基礎的鋼琴短曲，配有心臟病專家蘭比亞斯的解說。在優美的音樂聲中，讓普通人也能輕松地聽明白心臟的電異常。
不規則心房異位放電伴異常傳導（irregular atrial ectopic firing with aberrant conduction）與皮亞佐拉的《大探戈》，視頻來源：Scientific American
「情動於中而形於言，言之不足，故嗟歎之，嗟歎之不足，故永歌之。」上千年前的人們就明白，音樂從「心」中誕生。而現代科學家們在音樂與生理學領域的研究，不斷加深我們對音樂如何影響身心的理解，讓音樂這種「治愈心靈」的藝術形式，有機會成為「治愈心臟」的錦囊妙計。
