心室早搏的心电图 来源：wiki
肾脏病学家Michael Field教给医学生们一个新颖的方法：通过听诊器、颤音、优美音符和降调来破译不同的心脏杂音，以描述心脏在泵血障碍中瓣膜关闭、血液通过瓣膜流出时发出的独特声音。
对于那些基于心电图（ECG）中紊乱心率的音乐，我们中的一位音乐家兼数学家Elaine Chew使用音乐符号来捕捉心脏电异常的标志性节奏。从现存的音乐片段中拼贴出与心跳相匹配的音乐，Brubeck的《蓝色朗多》（Blue Rondo à la Turk）提供了心室早搏的2:4:3节奏，Piazzolla的《大探戈》（Le Grand Tango）混音版产生了心房纤维颤动的不规则节奏。钢琴小练习曲，加上心脏病专家Pier Lambiase的教学描述，为大众提供了关于心脏电异常的介绍。
这些心脏-音乐的映射之所以有效，是因为异常的心律往往形成简单的节拍间歇比值。事实上，贝多芬音乐中的独特节奏与心律失常的节奏非常相似，以至于心脏病专家推测，这些音乐可能意味着贝多芬患有心律失常的可能，他对自己心跳的感知能力因患耳聋而增强。
音乐应该为每个心脏病医生所用的原因有很多，这只是其中之一。音乐和心脏在流行观点中被浪漫地联系在一起，因为它们与人类的情感和大脑有着共同的联系。历史上有很多例子表明，情绪激动的事件几乎立即就会导致人的死亡。外科医生John Hunter在一次激烈的会议室会议后倒下，并死亡之前说了一句著名的话：“我的生命任由任何让我陷入激情的恶棍摆布。”
心脏病学家Peter Taggart和Pier Lambiase一直在研究情绪如何改变单个心脏细胞的传导特性。精神压力改变了心脏细胞在每次心跳后的恢复期，称为动作电位持续时间。Taggart与其他人合著了一项研究，让心脏跳动速度稳定的病人观看《Vertical Limit》（2000）中令人痛心的 "割绳子 "场景。在压力下，病人的动作电位持续时间缩短了。这可能解释了更极端的压力和潜在的心脏疾病是如何共同促发心律失常以致威胁病人生命的。
急性压力会在心脏中产生剧烈的影响，但由于长期没有安全感而导致的慢性压力也使患者容易患病和死亡。当感觉到安全时，交感神经系统默认的高度警觉状态被抑制；这些安全制动器在胁迫下被解除。由心理生理学家Julian Thayer参与撰写的 "广义压力不安全理论"（Generalized Unsafety Theory of Stress）将无意识感知到的因为长期压力（如社会地位低下、早期生活逆境或孤独）产生的的不安全感与能使患心脏病几率增加的过度警觉联系了起来。
压力增加患心脏病的风险 来源：Pixabay
音乐打动我们的部分原因是它利用了我们对心跳的原始直觉。在19世纪中叶被机械节拍器取代之前，人类的心跳是衡量音乐时间的标准单位。作曲家理论家Franchinus Gaffurius在其1496年的论文《Practica Musicae》中写道，音乐节拍的正确度量应该是健康人的脉搏，并指出“发烧的人”的脉搏会增加或变得不均匀，令医生担忧。
当我们与音乐的脉搏相连时，我们会感觉到他人的生理状态。舒伯特的钢琴三重奏Op.100开始时的稳定频率，为其萦绕的旋律设定了强烈而宁静的节奏。叙事曲《魔王》（Der Erlkönig）开篇中令人窒息的八度音，让人感受到了父亲在黑夜里的策马疾驰和他怀里发高烧儿子疯狂加速的心跳。在一项由音乐家兼科学家Grace Leslie共同撰写的研究中，发现只听心跳就可以提高听众感知他人感受的能力。
音乐改变了我们的心率、呼吸和血压，并改变了我们的心率变化（这是我们心脏和精神健康的指标）。神经科学家Psyche Loui及其同事将音乐引起的生理变化追溯到大脑网络中的一个中心节点，称为前脑岛。前脑岛与负责无意识调节身体功能的迷走神经有密切的联系。
前脑岛与内外部经验的移情镜像有关。它还与大脑中负责听觉（听觉皮层）和快乐（多巴胺能奖励系统）的部分相连。这些听觉和奖励网络途径很可能为思维在听音乐时形成预测和期望的能力提供支持。心理预期的系统性相符与不符被认为是音乐中情感和意义的基础。
在心脑研究中，音乐是诱发生理变化的理想催化剂，因为它可以根据音符内容和这种内容所表现出的交流方式被系统地剖析为各种特征。有证据表明，这些音乐属性在基本层面上触发了大脑反应。作曲家兼神经科学家Michael Casey在分析OpenFMRI Study Forrest数据集里的听众大脑成像数据时发现，特定的音乐特征会在听众的大脑区域引起可预测的激活模式。这些激活模式是一致的，足以让机器仅仅从听众的fMRI扫描中推断出他们听到的音乐或其流派。
音乐特征也与生理反应有关。在一项由医生Luciano Bernardi和Peter Sleight共同撰写的研究中，提高声乐和管弦乐的响度会使血管收缩，血压上升，其收缩和上升程度也会随着乐声渐强而增大。威尔第咏叹调的乐句长达十秒钟，与迈耶波的周期（身体的自然血压波动）同步，导致听众的心脏和呼吸信号与音乐同步。这种无意识的生理反应被认为是由音乐引起的情绪的起源。
交响乐中出现的高潮使得听众血压上升 来源：Pixaby
音乐对人类生理学也有一种共同的影响。听相同音乐的人不仅倾向于同步他们的动作，而且也同步他们的呼吸和心脏节奏。这种心跳的一致性有一部分是由于共同呼吸造成的，但是在一起发长音的人的心跳之间，部分一致性（线性关系）仍然高于基线或共同呼吸，即使在去除呼吸的影响之后。
弹奏音乐的认知和身体要求对音乐家的心律和呼吸模式也有可衡量的影响。心理学家Caroline Palmer 和Shannon Wright表明，在演奏不熟悉的音乐旋律和选择在早晨醒来而不是在晚上演奏第一支乐曲时，音乐家心律的重复性显示出更大的刚性（可预测性）。
对于心脏病患者，基于音乐的干预也可以调节脑血流，减少术前焦虑和术后压力，改善手术效果，并降低皮质醇水平。研究发现，音乐干预能显著影响冠心病患者的心率和血压。聆听轻松的音乐不仅能降低心率和呼吸率，还能降低心脏病患者的心脏需氧量。
生物反馈传感器的技术进步意味着可以利用心跳和心率变异性等生理参数来指导心脏治疗的音乐干预。生理反馈可用于选择或定制音乐，以影响听众的心率和呼吸，例如，增加心率的变化。随着生物反馈设备的广泛采用，根据个人的认知或神经-心脏状态定制音乐干预措施，是现在完全可以实现的用以改善精神和增强身体健康的 "音乐处方"。
撰文：Elaine Chew, Ph.D., F.T.C.L.是一位钢琴家、数学家和欧洲研究理事会资助的法国国家科学研究中心（CNRS）COSMOS项目的主要调查员，她在位于声学/音乐研究和协调研究所（IRCAM）的音乐和声音科学与技术实验室工作。Psyche Loui博士是一位神经科学家、小提琴家，也是美国东北大学的副教授和音乐、成像和神经动力学（MIND）实验室的主任。Grace Leslie博士，长笛演奏家、电子音乐家和科学家，是佐治亚理工学院音乐技术的助理教授，她在那里指导脑音乐实验室的工作。Caroline Palmer，F.R.S.C.，是加拿大表演认知神经科学研究主席和麦吉尔大学的心理学教授，她在那里指导序列制作实验室的工作。Jonathan Berger是斯坦福大学丹宁家族音乐教务长教授和巴斯大学本科教育研究员，也是音乐和声学计算机研究中心（CCRMA）的作曲家研究人员。Edward W. Large博士是康涅狄格大学音乐动力学实验室和理论神经科学实验室的主任，他是康涅狄格大学心理科学系和物理系的教授。Nicolò F. Bernardi, Ph.D., A.C.C., 是一位个人和专业的教练和顾问，他受过认知神经科学家、音乐治疗师和瑜伽教师的培训。Suzanne Hanser，教育学博士，是伯克利音乐学院音乐治疗的名誉主席和教授，也是国际音乐与医学协会的主席。Julian F. Thayer博士，贝斯手和作曲家，是加州大学欧文分校心理科学系的杰出大学教授和俄亥俄州立大学健康心理学名誉教授。Michael A. Casey是达特茅斯学院计算机科学系和音乐系的教授。Pier D. Lambiase是伦敦大学学院心血管科学研究所和巴茨心脏中心的心脏病学教授，也是巴茨健康NHS信托基金心血管研究的联合主任。
翻译：刘禛
审校：张乃欣
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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