大腦這樣「聽」：大腦如何處理聲音，並影響你對世界的認識

聽覺是最重要，又最常被忽略的感官。《大腦這樣「聽」》喚起我們對聽覺的重視，說明聲音如何在我們身上烙下重要印記，以及決定我們是怎樣的人。

失明切斷了我們和事物的連結；失聰切斷了我們和人的連結。
――海倫．凱勒（Helen Kelle）

世界衛生組織警告，全球將有四分之一人口有聽力受損的問題。疾病、噪音，以及現代人長時間使用手機與耳機，極可能威脅著我們的聽力。

聽覺是最重要，又最常被忽略的感官。《大腦這樣「聽」》喚起我們對聽覺的重視，說明聲音如何在我們身上烙下重要印記，以及決定我們是怎樣的人。

聲音影響我們對世界的認識
為什麼交通嘈雜，會讓人倍感壓力？
為什麼節奏對了，就能讓人心情平靜？
為什麼你聽得出別人在強顏歡笑或是故作鎮定？

音樂有促進健康、甚至治療疾病的能力
口吃的人，用「唱」的就可能不結巴？
音樂能治療腦損傷，減緩受災難者的壓力與焦慮。
音樂能減緩失智症，並強化聽力障礙者對語言的理解。

學習樂器可以翻轉弱勢兒童命運
2000年，美國洛杉磯的「和諧計畫」（Harmony Project）陪伴低社經社區孩童學習樂器。結果證明，學音樂不僅改善孩子的注意力、記憶力、閱讀能力，
成功讓他們進入大學、翻轉階級，
更重要的是，
音樂也培養這些孩子的信心與合作能力，打造一輩子難忘的成功經驗。

本書是神經生物學家克勞斯畢生的研究成果，闡述聽覺對大腦的影響，期待人類能善用好聲音如音樂，來促進健康、改變教育。

妮娜‧克勞斯（Nina Kraus）者
神經科學家、業餘音樂家。美國西北大學休．諾爾斯（Hugh S. Knowles）聽力學中心主任兼研究員。主要研究語音和音樂感知相關的神經生物學。克勞斯為人類聽覺神經系統研究開啟了新的面向，同時致力於跨界合作，將學術發現應用於教育、健康醫療，並為公共政策提出更具科學基礎的見解。

 

譯者　李承宗

美國密西根大學神經科學博士、班多鈕手風琴演奏家。期許自己同時掌握科學人的理性思考與音樂人的感性表達。研究專長在聽覺生理學、聽音辨位、以及音樂認知。目前在多所大學教授相關課程。另外也擔任Circo樂團團長兼專任班多鈕手風琴手，曾獲2018年第九屆金音獎「最佳樂手」。曾在愛樂電台主持「你為什麼會喜歡聽音樂」節目。目前除了演奏、作曲、配樂、音樂製作等工作外，也致力於藝術以及科學教育的推廣。

 

陸維濃

國立中興大學昆蟲系博士。目前為專職譯者，熱愛大自然，以傳遞科普新知為志業。weinunglu@gmail.com

 

【前言】
前言
聲音意識：聲音與大腦的合作關係（節錄）
經驗塑造了聽覺神經系統
我和我先生在家中恆溫器的溫度設定值上經常達不到共識，因為我們在面對相同的溫度時有不同的感受。感官系統不是科學儀器，無法客觀地測量質量或溫度等物理屬性，而是透過我們的大腦對構成自然世界的訊號進行格式化處理，讓這些訊號對我們產生意義。我們對聲音的理解有很大一部分取決於我們感受、思考、看待事物和運動的方式。反過來，聽覺也會影響我們如何感受、思考、看待事物和運動。
我可以肯定地說，我聽到「妮娜」時產生的反應，跟各位很不一樣。像華語這樣的聲調語言（tonal language），同個音節音高平平的說、跟音高從高往低、或從低往高發聲，會產生不同的意義。因此，比起英語使用者，華語使用者要運用更多腦部的資源來為處理音高線索（Pitch Cues）。
隨著時間的推移，聲音和大腦的合作關係會改變大腦對聲音的回應方式。這種因為經驗而重新建立連結的方式，就像媽媽即使不在寶寶的視線範圍裡，但媽媽的聲音對寶寶來說依然是很特別的聲音一樣。說來有趣，我的實驗室裡有個叫做黛娜（Dayna）的孩子，在我們進行的一項實驗中，她聽到「day」這個音節時，腦部產生的反應比她聽到「doo」、「doh」「dah」和「dee」這些音節時來得大上許多，這同樣也是大腦對聲音建立了新連結的例子（圖I.2）。

無邊界限制的跨領域研究
我五歲時，鄰居的孩子告訴我：「等你六歲了才能跟我們玩。」這樣的互動和其他類似的互動，再加上身處兩種文化之間的事實――覺得自己既不是真正的義大利人，也不是真正的美國人――讓我一直想要找到我的歸屬。身為科學家，我的歸屬又在哪裡？比起明確地待在某個學科正中間的位子做研究，跨不同領域在學科跟學科之間的交集處總是最能讓我感到自在的地方，所以，我成立了自己的「Brainvolts」實驗室。
在Brainvolts的網站上，可以看到音樂、腦震盪、老化、閱讀和雙語都是我們的研究範圍。各位可能想問：「Brainvolts實驗室到底在研究什麼？」聲音與大腦合作關係是最簡明、最具統一性的主題。聲音貫穿了我們生活的許多層面，並藉此塑造我們的大腦。
我先生把Brainvolts實驗室比擬成我的「熱狗攤」。我的工作就是盡力去提供販賣熱狗所需要的基礎設備。科學家除了需要專業設備，最重要的是，科學家需要對的人。我的研究興趣很少涉及大多數經費來源所感興趣的專業範圍，這叫人很苦惱。我常覺得自己又回到五歲那年，聽到別人說：「我們只資助六歲的孩子。」這就是跨領域帶來的苦惱，但幸好，我還是想辦法讓熱狗攤繼續生產熱狗。
令人欣喜的是，這門科學帶著我進入研究和學術圈以外的領域因而認識了許多傑出人士。這門科學最重要的基礎，就是Brainvolts實驗室的人們，他們帶著他們獨特觀點進入我們的共同目標。我們實驗室從事的科學研究，有賴在教育界、音樂界、生物界、運動界、醫藥界和企業界的合作夥伴幫忙，這些人在實驗室以外的世界工作著，而我希望我們的科學研究能夠進入這樣的世界。正如神經科學家溫伯格（Norm Weinberger）所說：「自然界不在意學科的分界。」
Brainvolts實驗室就像人腦一樣，是一種經過整合，會產生回響的系統性網絡，由獨特且專業的零件（也就是團隊成員）組合而成。實驗室成立至今已有三十多年，我一直格外有幸地能與許多傑出人士合作，他們把自己的興趣、觀點和技術帶來實驗室，每一位都對聲音和大腦之間的連結有著長久的興趣。在這本書接下來的內容中，我們會探索這些位於大腦之中，以及位於Brainvolts實驗室的網絡
聲音意識
這本書稍具雛型之後，我把早期的草稿分送給朋友和家人，徵求大家的意見回饋。我想要知道大家是否能理解我寫的東西，以及這些主題是否能夠讓不同領域的讀者感到有趣。我的直系親屬裡恰巧有一位主廚、一位律師、一位木匠、一位音樂家，和一位藝術家，他們分擔這項任務的主要部分。在很早期的時候，我的律師女婿就問過我，這是一本跟聲音有關的書？還是一本跟大腦有關的書？
關於這個問題，我想要很明確地回答：兩者都有。這本書跟聲音有關，跟我們的大腦如何處理聲音有關，也跟聲音處理對我們的影響有關――這就是聲音意識。
從另一個角度來說，我認為聲音意識可以視為擁有時間連續體的性質，其形成與過去、現在、未來有關。我們一生中接觸到的聲音，塑造了我們現在的大腦，我們現在的大腦，又會進而決定我們如何塑造未來世界的聲音，不僅是我們個人的未來，還包括孩子的未來，以及整個社會的未來。
如果用這種方式思考，聲音意識驅動了一個我們有控制能力的回饋迴路，這個很重要：對於聲音，我們有能力做出好與壞的選擇。我們能做出正確的決定，讓這個回饋迴路形成良性循環嗎？還是我們會做出不好的決定，造成惡性循環？
身為生物學家，我想要知道我們所接觸過的的聲音如何讓我們發展出我們個人特質中與聽覺和聲音相關的部份（our sonic personality），幫助我們得以與這個世界產生連結？我的目標是以我過去在記錄個別神經元時所用的精確度，來瞭解聽覺神經系統如何處理聲音。
這本書會檢視腦外的訊號（聲波）以及腦內的訊號（腦波）。我們會帶各位看看各種可以讓聲音處理過程變得更豐富的方法，以及哪些機制對聲音處理會產生負面影響。我們也會關心音樂的治療能力，以及噪音對神經系統的破壞能力。在過程中，我還會討論到當我們說另一種語言、罹患語言障礙、感受到音樂的節奏、聽到鳥鳴或當腦震盪發生時，聲音意識發生了哪些事。
對腦部健康而言，看不見的聲音可能是我們的夥伴，也可能是我們大腦健康的敵人。我們與聲音的牽扯在我們身上留下了重要的印記，決定了我們是怎樣的人。生活中接觸到的聲音塑造了我們的腦，可以是好的影響，也可以有壞的影響。而我們的聲音意識又會反過來影響我們接觸到的聲音世界，同樣地，結果可以是好的影響，也可以有壞的影響。我們會成為聆聽高手還是很糟糕的聆聽者？我們所重視的聲音品質，又會如何影響我們去建構我們生活在其中的聲音世界呢？針對我們環繞在不同聲音中的生活有了生物學觀點的通盤瞭解，將使我們為自己、為孩子，以及為這個社會做出更好的選擇。
我想，我的母親會很享受閱讀這本書的樂趣。

前言 聲音意識：聲音與大腦意識之間的關係

第一部 我們是如何聽到聲音的？
第一章 聲音：進入大腦前的訊號
第二章 大腦內部的訊號
第三章 當大腦內的訊號，遇上大腦內的訊號
第四章 大腦怎麼聽？

第二部 我聽故我在：聲音如何形塑我們？
第五章 音樂是知覺、思考、運動和感受的集大成
第六章 腦內及腦外的節奏
第七章 聲音是語言之本
第八章 音樂和語言的合作關係
第九章 雙語使用者的大腦
第十章 鳥的鳴唱
第十一章 噪音：別再吵了，吵得我頭都痛了
第十二章 老化與聲音意識
第十三章 聲音與大腦健康：運動員和腦震盪
第十四章 聲音世界的過去、現在和未來

詞彙表
參考文獻

【內文試閱】
看別人運動不會讓你的體態變好
聆聽音樂除了有放鬆、抒壓和調整心情的效用，還可以在注意力、記憶、運動同步（motor synchronization），和推理能力等層面上帶來短暫的好處。這可能是因為聽到令人愉悅的音樂時，多巴胺的分泌量會增加，而心情好的時候，思考能力也會有所提升。此外，聽音樂有助於神經疾病的治療，如失智症和帕金森氏症，也能幫助中風病人康復。然而，儘管大家普遍認為讓搖籃裡的嬰兒，甚至是還在子宮裡的胎兒聽古典音樂很有幫助，但目前為止顯然沒有證據支持光是聽音樂就能對聲音意識產生持續性的影響。
和諧計畫的結果清楚地指出，「主動」從事音樂活動才能改變大腦處理聲音元素的過程。這項計畫一開始對受試者進行基礎的音樂訓練，像是指導他們仔細地聆聽音樂，他們實際演奏音樂的時間並不多。直到孩子們進入親自動手演奏音樂的階段，他們的大腦才出現明顯的變化。實際演奏音樂才能改變我們大腦對聲音預設的反應狀態。要讓腦中處理聲音的方式發生長久的改變，必須經過訓練、重複和練習。

改變大腦需要時間
我的工作有一部分是負責審查履歷和研究所的申請資料。說來有趣，這些申請者列舉了許多經歷，參與的事情愈來愈多，但在每件事上只花費一點點時間。許多人在厄瓜多待了一下，當了一會兒的營隊輔導員，又花點時間學習製作陶器。然而，根據我的經驗，最強的學生是那些花費很長時間專注於一項或兩項活動的人。
在芝加哥和洛杉磯展開的兩項長期研究中，受試者在經過一年的音樂教育後，大腦處理聲音的方式並沒有明顯的改變。只有到了從事音樂活動整整兩年之後，才觀察到他們的大腦在處理對語言來說很重要的聲音元素時有根本性的改變。
這表示音樂教育對大腦的影響無法很快的形成，也沒辦法透過一直在不同活動之間轉換得到好處，不管這些活動多麼有益，也無法使人腦產生長久的改變。這種慢速的改變看似消極，但其實是有好處的，想想看，如果大腦時不時地就得發生一些根本性的變化，那它該有多困惑啊！我們之所以成為我們，從生物學的角度來看，是長時間持續從事某些活動所造就的。
擁抱音樂
如果給我五分鐘的時間，讓我告訴老師、父母、醫療保健從業人員，以及任何願意聽我如何以生物學研究的證據來支持音樂教育真的會有許多好處的人，我會這麼說：
█ 聲音意識影響很廣，牽涉到我們思考、感受和運動的方式。音樂非常能夠跟整個聲音意識產生互動。透過從事音樂活動可以重新打造腦區之間的網絡，進而強化處理聲音的機制。
█ 從事音樂活動所提升的能力以及所改變的大腦活動，有許多跟語言及閱讀有關：
● 從事音樂活動可以提升學業成績。
● 從事音樂活動有助於縮小貧富所造成的學業成績差距。
█ 從事音樂活動明顯改變大腦神經反應的特徵：
● 無論你演奏哪種樂器（包括人聲在內）。
● 無論你演奏哪一種類型的音樂。
● 無論你接觸哪一種類型的音樂教育（團體課或個人課）。
● 無論你接受哪一種形式的音樂教育（在學校課堂或是私下學習）。
● 無論你的音樂老師是誰（公立學校的音樂教師或是沒有正式教師證書的音樂家）。
█ 主動參與音樂活動，例如親自演奏樂器或演唱，會改變大腦處理聲音的方式，被動聆聽是不夠的。
█ 從事音樂活動造成的影響可持續到童年期過後：
● 透過從事音樂活動而使大腦處理聲音的方式得到強化，這樣的效果可持續很久，即使你已經不再從事音樂活動也一樣，這些效果甚至可以持續至老年期。
█ 從事音樂活動帶來的效果不能求快，持久才能使大腦發生改變。
█ 音樂非常適合培養孩子的社群意識：
● 音樂可以讓個人融入更大群體中，使不同個體在情感上傾向於一起工作，進而在群體中打造出凝聚力和共同理念。
● 在各種文化的傳統中，音樂是共通語言。因為音樂會跟我們的感受及我們的認知系統產生互動。
● 跟著音樂一起擺動身體容易讓人產生合作的意願。
█ 除了科學證據外，還要考量經濟層面。音樂教育有助於孩子遠離麻煩，相較於醫療和監禁所需的花費，學習音樂的費用微不足道。
音樂教育帶來的資產是無形的，音樂教育最棒的好處有些是難以量化的。音樂以一種全面的形式支持兒童的發展：持久的友誼、多年規律練習帶來的專注力和紀律、與他人合奏所獲得的社群參與感、上台演出帶來的自信⋯⋯音樂帶給孩子全新的教育面向，這是在其他學科裡找不到的。演奏樂器的動作是一種非語言形式的思維和意會，帶來更高程度的、更充分的自我認知，對感受的自我覺察，讓孩子從中發展出美學的素養。
正如教育家萊默（Bennet Reimer）所言：「音樂是基礎教育的一環，若要實現最基本的人性，必須透過體驗音樂。」這些無形的資產是真實的，但它們不像認知能力或語言能力那般容易測量。我們不太可能設計臨床試驗來判斷這些不那麼明顯的益處，是否真的源自於音樂的影響。事實上，在有關音樂訓練的實驗中，每添加一層控制通常會遮蔽了那些讓音樂得以是音樂的無形資產。