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Successions of tones are motions ... in respect to an order based on forces in tones... Musical tones point to one another, attract and are attracted ... The dynamical quality of musical tones makes melodies out of successions of tones, and music out of acoustical phenomena. 音調(diào)的連續(xù)變化是一種運(yùn)動(dòng)……基于音調(diào)中力量的秩序……音調(diào)相互指涉，相互吸引并被吸引……音調(diào)的動(dòng)態(tài)特性使音調(diào)的連續(xù)變化形成旋律，并使聲學(xué)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為音樂。 — V. Zuckerkandl 音樂是人類文化中最古老、最廣泛的語言之一。無論是巴赫的賦格、非洲部落的鼓點(diǎn)，還是嬰兒聽到搖籃曲時(shí)的笑容，都讓人不禁思考：為什么音樂如此有力量？ 過去的研究多認(rèn)為，音樂帶來的共鳴來自我們大腦的預(yù)測(cè)機(jī)制——我們之所以被“節(jié)奏感”打動(dòng)，是因?yàn)槲覀兿矚g“猜中”旋律的發(fā)展。但，真的是這樣嗎？ 2025年3月，一篇發(fā)表于《Nature Reviews Neuroscience》的綜述性論文提出了不同的答案。這項(xiàng)研究由康涅狄格大學(xué)、麥吉爾大學(xué)等多所高校組成的研究團(tuán)隊(duì)完成，他們基于神經(jīng)科學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)的原理，構(gòu)建了一個(gè)全新的理論體系：神經(jīng)共振理論（Neural Resonance Theory, NRT），從底層生理機(jī)制解釋音樂為何能夠打動(dòng)人心。 從古至今，音樂都能激發(fā)情緒、連接人心，并促進(jìn)群體協(xié)調(diào)。幾乎所有文化的音樂中都存在“節(jié)拍”和“調(diào)式”結(jié)構(gòu)，這一跨文化的普遍性，令人好奇：音樂感知是否與人類神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)密切相關(guān)？ 此前許多理論認(rèn)為，大腦通過預(yù)測(cè)（predictive coding）來感知音樂：我們根據(jù)過往經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)旋律的走向，然后用偏差來修正。但作者指出，這一理論忽略了音樂感知的身體性與生理基礎(chǔ)。 于是，他們提出NRT，認(rèn)為： ??“音樂不是我們預(yù)測(cè)出來的，而是我們“共振”出來的”。 也就是說，我們的神經(jīng)系統(tǒng)和身體，會(huì)自發(fā)地與音樂產(chǎn)生同步，形成穩(wěn)定的認(rèn)知狀態(tài)和感知結(jié)構(gòu)，這種神經(jīng)共振本身就構(gòu)成了音樂體驗(yàn)的基礎(chǔ)。 Fig.1|Timescales of neural oscillations and music（神經(jīng)振蕩與音樂的時(shí)間尺度）. 圖注：音樂如何“敲打”我們的大腦？慢速音樂節(jié)奏（< 12 Hz）會(huì)同步大腦皮層的低頻振蕩（δ, θ波）。更快的節(jié)奏和音高信息則激發(fā)高頻腦波（α, β, γ波）的強(qiáng)度變化，并依賴聽覺神經(jīng)和腦干對(duì)聲音波形（最高達(dá)~4 kHz）的精確響應(yīng)。超過~4 kHz，我們主要感知音高而非節(jié)奏細(xì)節(jié)。 NRT融合了動(dòng)力學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)和音樂理論，強(qiáng)調(diào)音樂感知是多層次神經(jīng)振蕩系統(tǒng)之間的非線性共振結(jié)果，主要包括以下重要特征： ??非線性共振：神經(jīng)系統(tǒng)可以“鎖定”在特定頻率上，甚至自動(dòng)“推斷”出節(jié)奏中并未真實(shí)存在的“缺失節(jié)拍”。 ??穩(wěn)定與吸引力：神經(jīng)系統(tǒng)更傾向于同步到“簡(jiǎn)單整數(shù)比”的頻率組合，這也解釋了為何某些節(jié)奏和音程更易被接受。 Fig. 2 | Stability predictions across timescales（不同時(shí)間尺度下的穩(wěn)定性預(yù)測(cè)）. 圖注：穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)核心：簡(jiǎn)單即穩(wěn)定。 數(shù)學(xué)模型顯示，當(dāng)兩個(gè)振蕩頻率成簡(jiǎn)單整數(shù)比（如1:1鼓點(diǎn)對(duì)齊、2:1八度音程），它們的同步最穩(wěn)定（圖中彩色區(qū)域更寬），抗干擾能力強(qiáng)。這一原理統(tǒng)一解釋了：上圖慢速?gòu)?fù)節(jié)奏的清晰可辨，與下圖快速和聲中協(xié)和音程（如八度、五度）的悅耳穩(wěn)定。復(fù)雜比例則穩(wěn)定性較差。 ?? 自我調(diào)諧（Attunement）：通過文化經(jīng)驗(yàn)、練習(xí)與感知習(xí)得，我們的神經(jīng)振蕩結(jié)構(gòu)逐步與音樂世界“對(duì)齊”。 ?? 強(qiáng)預(yù)期（Strong Anticipation）：基于傳導(dǎo)延遲，我們的大腦會(huì)自發(fā)“搶拍”，例如提前打鼓或手舞足蹈。 神經(jīng)共振理論（NRT）以非線性神經(jīng)動(dòng)力學(xué)（特別是神經(jīng)振蕩）的數(shù)學(xué)原理為核心，構(gòu)建了一個(gè)統(tǒng)一的框架。這個(gè)框架的強(qiáng)大之處在于，它用一個(gè)理論透鏡，既能解釋人類音樂性的普遍生物基礎(chǔ)（自然約束），也能解釋其多樣的文化表現(xiàn)形式（文化變異），并且彌合了音樂處理中節(jié)奏（慢速）和音高/調(diào)性（快速）這兩個(gè)分離時(shí)間尺度之間的鴻溝。它強(qiáng)調(diào)動(dòng)力系統(tǒng)理論是研究相關(guān)神經(jīng)機(jī)制（振蕩、可塑性、延遲）的關(guān)鍵工具，并指出NRT建立在早期關(guān)于音樂預(yù)期、協(xié)調(diào)和預(yù)測(cè)研究的基礎(chǔ)之上。 ——核心發(fā)現(xiàn)與實(shí)證支持—— Fig.3| Rhythm and temporal structure（節(jié)奏與時(shí)間性結(jié)構(gòu)）. 圖注：你的大腦，天生懂節(jié)奏！音樂一響，腳就跟著抖？這背后是大腦強(qiáng)大的“節(jié)奏預(yù)測(cè)系統(tǒng)”在工作！神經(jīng)共振理論揭示了其中的奧秘： ?? a. 節(jié)拍預(yù)測(cè)器： 簡(jiǎn)單規(guī)律的節(jié)奏（上圖）會(huì)在大腦里形成清晰的“節(jié)拍期待”（下圖波峰），像鬧鐘一樣準(zhǔn)時(shí)預(yù)測(cè)下一個(gè)鼓點(diǎn)。 ?? b. 心跳脈沖： 復(fù)雜節(jié)奏（如切分音）中，大腦也能找到隱藏的“心跳脈沖”（下圖虛線）。即使鼓點(diǎn)打在“弱拍”上（切分音），我們依然能感覺到那股推動(dòng)力——雖然可能踩不準(zhǔn)點(diǎn)（“缺失脈沖”）。 ?? c. 抖腿的魔力 (律動(dòng)感)： 想跟著音樂搖擺（Groove）？大腦得先“聽”到那個(gè)脈沖心跳，才能感受到節(jié)奏的“意外驚喜”！ ?? d. 切分音的困惑： 節(jié)奏切分得太復(fù)雜（下圖），大腦找不到“心跳脈沖”了？這時(shí)候，身體想抖腿的沖動(dòng)反而會(huì)降低——因?yàn)椤安炔坏近c(diǎn)”讓人迷茫！ ?? e. 節(jié)奏感是天生的嗎？ 嬰兒聽到音樂也會(huì)扭！被動(dòng)聆聽或被抱著蹦跳，都能塑造節(jié)奏感。大腦天生更容易學(xué)會(huì)“咚-噠咚”（2:1）這種簡(jiǎn)單比例，復(fù)雜的“咚-噠-噠咚”（3:1）就需要多練練了——大腦里的“節(jié)拍器”需要時(shí)間磨合。 ?? f. & g. 獨(dú)奏 vs. 合奏： 自己彈琴（上圖），節(jié)奏隨心走；三人合奏（下圖），高手們卻能像“共用大腦”一樣精準(zhǔn)同步（看整齊的波動(dòng)線！），這就是神經(jīng)共振產(chǎn)生的默契耦合。 3.1 節(jié)奏感從何而來？ ??腦電研究表明：我們的δ、θ波段（0.5–8 Hz）會(huì)與音樂節(jié)奏自然同步，即使音樂本身節(jié)奏不規(guī)則，我們?nèi)钥伞皹?gòu)造”節(jié)拍。 ??“缺失節(jié)拍”現(xiàn)象：即使某個(gè)節(jié)拍在聲音中不存在，神經(jīng)系統(tǒng)仍可生成該頻率的共振。 3.2 “Groove” 的秘密？ ??稍復(fù)雜但有規(guī)律的節(jié)奏最容易激發(fā)“groove感”，引發(fā)聽者“想動(dòng)起來”的沖動(dòng)。 ?? 神經(jīng)成像研究顯示，當(dāng)這種感覺發(fā)生時(shí)，聽者的運(yùn)動(dòng)皮層與聽覺皮層都產(chǎn)生了增強(qiáng)共振。 3.3 音高與和聲：背后的數(shù)學(xué)規(guī)律 ??和聲音程如純五度（3:2）與八度（2:1）是神經(jīng)系統(tǒng)最穩(wěn)定的共振模式。 ?? 無論是在腦干頻率跟蹤反應(yīng)（FFR）還是主觀和諧感受中，小整數(shù)比都更容易產(chǎn)生愉悅感。 3.4 文化塑造：我們“聽懂”自己的音樂 ?? 神經(jīng)系統(tǒng)在嬰兒時(shí)期就開始“調(diào)諧”文化特定的節(jié)奏與音高結(jié)構(gòu)。 ?? 學(xué)過西方音樂的人更容易在復(fù)雜節(jié)奏中感受到“律動(dòng)”，即文化經(jīng)驗(yàn)提升共振系統(tǒng)的適應(yīng)力。 本研究提出了一個(gè)極具顛覆性的觀點(diǎn)： 音樂不僅是聽覺刺激，更是一種“神經(jīng)動(dòng)力學(xué)體驗(yàn)”。 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)作為音樂認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)工具的應(yīng)用仍處于起步階段。音樂與大腦中的神經(jīng)振蕩系統(tǒng)產(chǎn)生深度耦合，我們通過非線性共振機(jī)制，與音樂同步，從而感知、記憶、預(yù)測(cè)和共情。 ??這不僅改變了我們對(duì)“音樂認(rèn)知”的理解，也對(duì)兒童音樂教育、跨文化音樂體驗(yàn)、神經(jīng)康復(fù)訓(xùn)練等領(lǐng)域提供了科學(xué)支持。 Fig. 4 | Consonance, melody and tonality（協(xié)和性、旋律與調(diào)性）. 大腦的“音樂解碼器”有多強(qiáng)？神經(jīng)共振理論告訴你！ ??a. 音樂信息高速路： 聲音從耳朵（耳蝸）出發(fā)，經(jīng)過腦干、丘腦，直達(dá)聽覺皮層，層層解碼。 ??b. 腦干的“自動(dòng)復(fù)讀機(jī)”： 聽到復(fù)雜聲音（灰色波形）？腦干不僅能捕捉所有頻率（紅色響應(yīng)），還能“腦補(bǔ)”出更多細(xì)節(jié)！NRT模型（藍(lán)色）完美預(yù)測(cè)了這一切，揭示了聽覺系統(tǒng)天生的“共振”能力。 ??c. 聽旋律，猜和弦！ 聽巴赫的旋律（上圖）時(shí)，大腦如何瞬間感知到隱藏的和弦（E, G#, B）？NRT神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（下圖）就像大腦的“和聲偵探”：屬于主和弦的音符持續(xù)活躍（黑色），其他音符迅速被抑制（黃色）——精準(zhǔn)預(yù)測(cè)了我們的聽覺體驗(yàn)！ ??d. 跨越文化的“好聽”標(biāo)準(zhǔn)！ 為什么某些音符聽起來更“安定”？NRT模型（藍(lán)色大點(diǎn)/線）不僅精準(zhǔn)預(yù)測(cè)了西方C大調(diào)（左圖）的音階穩(wěn)定性，連印度拉格“雅曼”（右圖）的復(fù)雜美感也能完美匹配人類感受（灰色大點(diǎn)）！比單純統(tǒng)計(jì)音符時(shí)長(zhǎng)（紫色小點(diǎn)）準(zhǔn)多了！大腦對(duì)和諧的理解，竟有普世的“共振”法則？ ??NRT 的強(qiáng)大之處：它用一個(gè)基于“神經(jīng)共振”的模型，從底層聽覺響應(yīng)（腦干）到高層音樂理解（和聲、調(diào)性），甚至跨越文化差異，都能做出驚人精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)！Harding, E. E., Kim, J. C., Demos, A. P., Roman, I. R., Tichko, P., Palmer, C., & Large, E. W. (2025). Musical neurodynamics. Nature Reviews Neuroscience, 26(5), 293–307.
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