?圖1：興奮性及抑制性神經(jīng)元相互作用引發(fā)的神經(jīng)震蕩。
神經(jīng)共振理論的核心觀點是，當(dāng)神經(jīng)振蕩的頻率與音樂節(jié)奏或音調(diào)頻率接近整數(shù)比時（如2:1、3:2），神經(jīng)系統(tǒng)會進(jìn)入穩(wěn)定的“鎖定模式”。這種現(xiàn)象在不同時間尺度的音樂中普遍存在：從人類舞蹈中每拍幾秒的緩慢節(jié)奏，到鼓樂每秒數(shù)十拍的快速節(jié)奏，再到弦樂每秒數(shù)百次的高頻振動，都能觀察到這種模式。大腦通過不同的腦電波，能夠同時處理多個時間尺度上的音樂信息，從慢速的節(jié)奏到快速的音高變化。
?圖2： 神經(jīng)振蕩與音樂的時間尺度。
神經(jīng)共振理論為簡單整數(shù)比節(jié)奏和音程的跨文化普遍性提供了有力解釋：當(dāng)節(jié)奏呈現(xiàn)2:1的節(jié)拍關(guān)系或音程呈現(xiàn)3:2的五度關(guān)系時，其內(nèi)在機(jī)制在于這些簡單整數(shù)比對應(yīng)著更高的神經(jīng)動力學(xué)穩(wěn)定性。
這一理論可以解釋當(dāng)代流行音樂中的普遍現(xiàn)象，如曾經(jīng)火遍youtube的《江南style》采用4/4拍節(jié)奏結(jié)構(gòu)，而新一代神曲《陽光彩虹小白馬》的副歌部分則以3/2拍為主。預(yù)測編碼理論認(rèn)為這類節(jié)奏模式產(chǎn)生較少的預(yù)測誤差，但這一推論與音樂審美體驗中對新穎性的需求存在理論矛盾；相比之下，神經(jīng)共振假說給出的解釋似乎更為普世，也闡明了為什么我們能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)不同的音樂風(fēng)格和結(jié)構(gòu)。
?圖3：不同時間尺度下的穩(wěn)定性預(yù)測，簡單節(jié)奏（1:1、1:2、2:3等）比復(fù)雜節(jié)奏（7:4）在神經(jīng)動力學(xué)上更為穩(wěn)定，因此人們認(rèn)為這樣的節(jié)奏更為協(xié)調(diào)
當(dāng)然，音樂中也有部分不那么符合旋律。例如 Coldplay《Viva La Vida》中，前奏和副歌段落的弦樂通過連續(xù)的不和諧音簇制造緊張感，隨后以大三和弦（C-E-G）的穩(wěn)定音程釋放張力。
在神經(jīng)共振理論中，這種音樂效果可以通過神經(jīng)狀態(tài)的動態(tài)吸引過程來理解：聽眾對音樂事件的感知體驗，本質(zhì)上反映了神經(jīng)系統(tǒng)從低穩(wěn)定性向高穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)換過程。具體而言，不和諧音程（如7:4的小七度）因穩(wěn)定性低，會引發(fā)向和諧音程（如3:2的五度）的“解決”傾向。
這樣的解釋，與預(yù)測編碼對音樂帶來的情感反應(yīng)有所不同。預(yù)測編碼理論無法解釋為何整數(shù)節(jié)拍被認(rèn)為更為協(xié)調(diào)，且更易習(xí)得并有潛力成為神曲。而神經(jīng)共振假說，則通過赫布調(diào)諧與振蕩耦合的自然偏好，解釋了這一現(xiàn)象。
這也闡明了音樂是如何通過穩(wěn)定性變化喚起情感：從不協(xié)調(diào)到協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)變過程，對應(yīng)著緊張情緒的釋放與愉悅感的產(chǎn)生。因此，神經(jīng)共振假說還可用于解釋，“在西方音樂中，為何更穩(wěn)定的大調(diào)模式被體驗為‘快樂’，而較不穩(wěn)定的小調(diào)模式被體驗為‘悲傷’”——由于相比可能來自更加不協(xié)調(diào)、更復(fù)雜的整數(shù)比所經(jīng)歷的緊張感，大調(diào)更能提供一種“解決”或“獎勵”的感覺。
接下來要考慮的問題是：西方音樂采用七音體系，而中國古樂使用五聲音階，為何不同的音樂體系的人們能夠適應(yīng)如此差異。
神經(jīng)共振假說的解釋是，當(dāng)神經(jīng)振蕩受到外界音樂刺激時，其非線性動力學(xué)特性會發(fā)生變化。
響應(yīng)頻率，不僅包含輸入信號原本的頻率，還包括輸入頻率的整數(shù)倍。而根據(jù)神經(jīng)元的赫布可塑性，通過神經(jīng)振蕩間的同步強(qiáng)化，大腦可無監(jiān)督學(xué)習(xí)音樂模式。例如，嬰兒通過前庭運(yùn)動與聽覺輸入的耦合，逐漸形成文化特定的節(jié)拍感知。
這也就意味著，特定調(diào)式對應(yīng)的情感反應(yīng)是發(fā)展性的。只有在充分接觸特定音樂文化后，兒童才能形成相應(yīng)的情感反應(yīng)，而年齡較小的兒童則不會出現(xiàn)這種反應(yīng)。
?圖4：非線性共振和神經(jīng)可塑性及強(qiáng)預(yù)期
自由意識相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，研究人員可以通過腦電活動預(yù)測被試的決策。類似地，在即興演奏或舞蹈時，身體的動作也會先于音樂出現(xiàn)，這已在多項研究中被證實。
而按照預(yù)測編碼理論，動作應(yīng)該出現(xiàn)在大腦計算“該邁哪只腳”之后，即稍晚于節(jié)拍。但根據(jù)神經(jīng)共振理論，就如同雙人跳探戈舞，舞伴之間的互動并非基于對“對方下一步動作”的刻意計算，而是通過身體自然調(diào)整重心形成的流暢配合。這種預(yù)見性的協(xié)調(diào)，并非源于計算性預(yù)測，而是動力學(xué)系統(tǒng)的固有屬性。
因此，神經(jīng)共振理論不僅解釋了音樂跨文化理解為何發(fā)生（這源于大腦的可塑性），還揭示了音樂風(fēng)格差異為何產(chǎn)生。
例如，比較來自熱帶的非洲音樂與北歐等寒冷地區(qū)的音樂，就可以看出音樂特征存在的差異。熱辣如火的氣候下，人們舞動身體的節(jié)奏要比北方更慢，因此音樂的節(jié)奏也更低。
這一規(guī)律似乎也在影視劇配樂中有所體現(xiàn)。在奇幻美劇《權(quán)力的游戲》的配樂中，北方臨冬城的主題曲與南方大草原的音樂，其節(jié)奏似乎也無意間暗合神經(jīng)共振假說的解釋。
人體靜息時的脈搏頻率約為1.5Hz（對應(yīng)每分鐘60-100次心跳），這一生理節(jié)律在運(yùn)動時會加快。對比音樂的周期節(jié)律，當(dāng)音樂節(jié)律簡單且規(guī)律時，如圖5a所示，如經(jīng)常變化每個節(jié)拍都對應(yīng)一次心跳；然而，當(dāng)節(jié)奏變得復(fù)雜多變時，則如圖5b所示，心跳與音符之間的對應(yīng)關(guān)系就難以建立。
根據(jù)預(yù)測編碼假說，當(dāng)節(jié)奏的同步程度從低變到高時，預(yù)測誤差逐漸升高，預(yù)測精度下降，而兩者的乘積“加權(quán)預(yù)測誤差”，會在節(jié)奏復(fù)雜度中等時達(dá)到最高，這時對音樂的感知難度也最大。也就是說，能夠廣泛流播的神曲，要么采用極簡的節(jié)奏模式，要么使用炫技式的復(fù)雜編排。
?圖5：節(jié)奏和時間結(jié)構(gòu)的對比
而根據(jù)神經(jīng)共振假說，在音樂節(jié)奏比心跳速度慢的時候，即使人體的脈搏節(jié)律保持不變，但我們感知音樂節(jié)奏的能力，會隨著同步性的降低而減弱。而當(dāng)音樂節(jié)拍的同步性/復(fù)雜度位于中間水平時，聽眾產(chǎn)生身體律動反應(yīng)（如舞蹈或隨節(jié)奏搖擺）的傾向最強(qiáng)。
這就如同小孩蕩秋千，如果父母以完全固定的節(jié)奏推動秋千時，孩子會感覺單調(diào)無趣；若是完全沒有規(guī)律或推得太多，孩子多半會被嚇到。而若是適應(yīng)本身心跳的節(jié)奏，又不是完全重復(fù)，孩子會玩得很開心。
對簡單節(jié)奏的適應(yīng)，是從嬰兒時期開始的，如圖5e所展示；相比3:1的旋律，嬰兒學(xué)習(xí)2:1的旋律學(xué)得更快。而對于受過專業(yè)訓(xùn)練的職業(yè)音樂人，則能夠在即興演奏時讓不同樂器的節(jié)奏協(xié)調(diào)。例如，手鼓、提琴、銅管樂器在獨奏時頻率不同（圖5f），但在即興合奏過程中，這三種樂器卻能自然收斂到相同頻段（圖5g）。除此之外，脈搏與音樂節(jié)奏的關(guān)系，還能解釋為何運(yùn)動時大多數(shù)人聽的音樂，多是比正常稍快一些節(jié)奏的。
音樂不止是人人可及的大眾娛樂形式，更是一種強(qiáng)大的神經(jīng)調(diào)節(jié)工具，在情緒調(diào)控和精神疾病治療領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特價值。隨著對音樂神經(jīng)機(jī)制的深入解析，未來研究將進(jìn)一步釋放其神經(jīng)調(diào)控效應(yīng)的治療潛力——從節(jié)律夾帶效應(yīng)（腦電波與音樂節(jié)奏的同步化）調(diào)節(jié)腦電活動，到和聲張力消解（不協(xié)和音程向協(xié)和音程的轉(zhuǎn)化）緩解心理緊張，深入研究這些機(jī)制，將幫助我們設(shè)計更適合每個人的音樂治療方案。
從考察尺度來看，對全球各地區(qū)特色音樂的統(tǒng)計規(guī)律研究或許會是未來最廣泛的研究方向。通過神經(jīng)共振理論，我們能驗證是否存在支配音樂創(chuàng)作的基本規(guī)律，以及文化與歷史如何塑造了地區(qū)差異。在更小的尺度上，廣告和影視配樂這類功能性音樂，其創(chuàng)作空間比純藝術(shù)音樂要小得多，這讓我們更容易找出影響音樂效果的關(guān)鍵因素。
借助AI變聲技術(shù)，我們能讓同一首歌有不同的演唱風(fēng)格。通過觀察聽眾的腦電及fMRI數(shù)據(jù)，可以預(yù)測他們更喜歡哪個版本（比如AI孫燕姿vs.AI王心凌）。這不僅幫助我們基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)找出大腦處理音色的關(guān)鍵區(qū)域，還能解釋為什么有人偏愛甜美聲線，探索遺傳因素與環(huán)境因素如何共同塑造個體的聽覺偏好。
AI創(chuàng)作正在改變影視配樂的制作方式。神經(jīng)共振理論比預(yù)測編碼更適合指導(dǎo)AI音樂創(chuàng)作，因為它更接近人類創(chuàng)作和即興演奏的本質(zhì)。通過建立神經(jīng)共振參數(shù)空間，可以自上而下地將用戶提供的文本、圖像或視頻等多模態(tài)輸入，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)場景的共振頻率與節(jié)奏復(fù)雜度參數(shù)，為AI音樂生成提供符合用戶需求的全局約束框架。
從進(jìn)化視角來看，音樂并非人類獨有。鯨魚的歌聲、鳥類的啼叫，甚至是昆蟲發(fā)出的蟲鳴，都可能是各物種特有的音樂形式，只是有些超出了人耳能聽到的范圍。這些聲音都包含著節(jié)奏的重復(fù)與變化、音高和音色的變化，都是廣義上的音樂。神經(jīng)共振理論為跨物種的音樂認(rèn)知提供了統(tǒng)一的理論框架，幫助我們理解不同生物的音樂系統(tǒng)是如何演化的。
參考文獻(xiàn)：
Harding, E.E., Kim, J.C., Demos, A.P. et al. Musical neurodynamics. Nat. Rev. Neurosci. (2025). https://doi.org/10.1038/s41583-025-00915-4
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