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2023

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音乐对心脑血管和神经生理的影响


  戴上耳机,打开喜欢的音乐,徜徉在美妙的旋律里,你或许感到一天的疲惫都被治愈了。而来自心脏病学、神经科学等领域的科学们,在享受音乐的同时,还探究了音乐与人生理作用的关联。音乐不仅是艺术,也可能成为研究心脑相互作用、进行神经心脏治疗、和学习心脏病学的理想工具。

  唐代的一个秋天,贬谪在九江郡的白居易,听到歌女弹奏的琵琶声有京都长安的韵味,被音乐触动心事的他,发出了“同是天涯沦落人,相逢何必曾相识”的慨叹。古往今来,人们心中微妙的情绪经常为音乐所唤起,在我们的认知中,音乐也就与心灵有了千丝万缕的联系。

  科学家们也注意到了音乐与心灵的关联,心脏病学、神经科学等领域的科学家们探索了音乐对心脑血管、神经生理的影响。他们的研究揭示着音乐为我们所欣赏的潜在原因,也启发着音乐成为一种医疗工具的可能性。

  音乐对生理的影响

  音乐会改变我们的心跳、呼吸、血压和心率变异性(HRV),它们都是衡量心脏健康和心理健康的重要指标。其中心率变异性指连续心跳之间的速率变化程度,可以用于评估自主神经系统的活动。神经科学家普绪喀·路易(Psyche Loui)等人研究发现,音乐引起的生理变化是由大脑中一个叫前岛叶(anterior insular)的中心节点引起的,它与迷走神经(vagus nerve)紧密相连,后者负责调节无意识的身体功能(如心跳、呼吸等等)。

  前岛叶与共情能力有关,还与大脑的听觉皮质(auditory cortices)和负责愉悦的多巴胺能奖赏系统(dopaminergic reward system)关联。所以听音乐时,听觉和奖赏系统可能会辅助大脑形成对音乐的预测和期望。而一种观点认为,音乐中会产生情感和意义,是因为这些期望被系统性地满足了,或是违背了。

  有证据表明,音乐触发了大脑在基础水平上的反应。作曲家、神经科学家迈克尔·凯西(Michael Casey)分析OpenFMRI Study Forrest数据集中的大脑成像数据发现,某些音乐特征可以诱导听众大脑的部分区域产生可预测的激活模式。这些激活模式有很强的一致性,以至于计算机程序仅仅通过听众的大脑功能性核磁共振成像,就可以推断出他们所听到的音乐类型。

  音乐能够引发情绪,很可能起源于人听音乐时产生的无意识的生理反应。卢西亚诺·贝尔纳迪(Luciano Bernardi)和彼得·斯莱特(Peter Sleight)两位医生的一项研究表明,声乐或管弦乐音量增大会使血管收缩,随之血压也会成比例地升高。威尔第(Verdi)的咏叹调中10秒长的乐句可以使听众的心跳和呼吸与音乐同步,很可能因为10秒正吻合了人体自然血压振荡的“迈耶波”(Mayer waves)的周期。音乐诱发情绪,最初可能是被这些无意识的生理反应驱动的。

  听着同样的音乐,不同的人还能产生同步的生理反应,不止是动作,呼吸和心率也可同步。而歌唱和吟唱在世界文化中无处不在,从理论上讲,这种行为可以促进群体成员之间的凝聚力。已经有研究发现,在专业的合唱歌手之间会产生同步的生理效应。音乐家、数学家伊莱恩·丘(Elaine Chew)参与的一项研究将这个结论推广到了普通人。他们发现,当非专业歌手一起歌唱,尤其是发出长音时,他们之间的心率变异性同步的水平比基准水平更高。

  音乐“处方”

  对于心脏病患者来说,音乐干预可以调节脑血流,减少术前的焦虑情绪和术后压力,改善手术结果,并降低皮质醇水平。音乐干预对冠心病患者的心率和血压有显著影响。听轻松的音乐不仅能降低心脏病患者的心率和呼吸频率,还能降低心脏的耗氧量。

  生物反馈传感器技术的进步,使心率变异性等生理参数可以被用于指导心脏治疗中的音乐干预。伊莱恩与心脏病专家皮尔·兰比亚斯(Pier Lambiase)等科学家正在合作开发一款应用软件Heart.FM,它会在播放音乐的同时记录并分析患者的心率等生理参数变化,并根据这些数据为患者个性化地推荐更有益健康的音乐。让患者可以在听音乐放松的同时,达到心脑血管保健的效果。

  随着智能手表等生物反馈设备的广泛应用,根据神经与心脏状态量身定制的音乐干预的普及,可能会在不远的将来实现。 “音乐处方”或许会成为改善心理和身体健康的一剂良药。

  用音乐理解心脏病学

  在异常心律中,心跳的间隔往往具有简单的比值,这与一些音乐的节奏相吻合。事实上,贝多芬音乐中的独特节奏与心律不齐的节奏高度相似,以至于心脏病学家推测,贝多芬的音乐可能是他患有心律失常的真实写照,而耳聋增强了他对自己心跳的内感受知觉(interoceptive awareness)。那么,在懂音乐的人眼里,心电图可以被怎样解读呢?

  肾脏病专家迈克尔·菲尔德(Michael Field)教医学生们用一种独特的方法辨认心脏杂音。他用颤音、装饰音和渐弱音等音乐术语,描述心脏瓣膜关闭的声音,或心脏功能紊乱时血液透过瓣膜的声音。

  伊莱恩·丘选择用经典的音乐片段来表示心电图(ECG)中心律失常的特征节奏。比如布鲁贝克(Brubeck)的《土耳其蓝色回旋曲》(Blue Rondo à la Turk)有着2:4:3的节奏,这与早搏的特征节奏相匹配;皮亚佐拉(Piazzolla)的《大探戈》(Le Grand Tango)的混音效果,对应着房颤的不规则节奏。伊莱恩还创作了一系列以心电异常为基础的钢琴短曲,配有心脏病专家兰比亚斯的解说。在优美的音乐声中,让普通人也能轻松地听明白心脏的电异常。

  “情动于中而形于言,言之不足,故嗟叹之,嗟叹之不足,故永歌之。”上千年前的人们就明白,音乐从“心”中诞生。而现代科学家们在音乐与生理学领域的研究,不断加深我们对音乐如何影响身心的理解,让音乐这种“治愈心灵”的艺术形式,有机会成为“治愈心脏”的锦囊妙计。