陽明交大研究登國際期刊》證實「音樂訓練」真能加強大腦神經網絡

醫療科技

許多人相信「學音樂的孩子不會變壞」,過去也有研究指出學習音樂的孩子情緒較穩定、專注力也較高,究竟音樂與大腦的關聯性為何?科學怎麼解釋?

今年1月,國立陽明交通大學生物科技學系講座教授謝仁俊與腦科學研究所陳麗芬教授團隊的研究,登上國際腦功能學術領域的經典期刊《Human Brain Mapping》(人腦圖譜)封面,「台灣科技媒體中心」特別邀請謝仁俊與陳麗芬及其研究團隊於線上記者會分享此研究細節與成果。

研究團隊主持人謝仁俊指出,這是團隊經過6年2階段的收案、4年分析,共10年努力後的第一篇首發成果報告,也與國立台北藝術大學(簡稱北藝大)、台灣大學跨校團隊共同研究,大計畫涵蓋了以北藝大為主的鋼琴、聲樂、弦樂、美術、舞蹈、打擊等不同藝術領域主修學生,主要探討不同藝術領域的專家,其腦神經可塑性的同與異。

謝仁俊表示,音樂訓練已被廣泛研究,因為它能誘發與感知、運動控制和認知功能相關的腦區的神經可塑性。神經可塑性意指經由學習與不斷練習所造成大腦神經系統的改變。

為何鋼琴家右腦較發達?

謝仁俊指出,這項刊登期刊封面的腦部神經結構影像研究發現,鋼琴家和聲樂家的大腦中,情緒相關區域(例如杏仁核)與全腦的連結,都較對照組的非音樂家更多,「顯示這兩群音樂家的領域有共通特質,因為不同音樂藝術形態的共同特質,都是透過聲音來表達與傳遞情感。」

研究進一步比較聲樂家與鋼琴家的腦部結構,則發現聲樂家有更多的左腦間連結,跟語言處理與言語的發聲建構有關;鋼琴家則右腦間有更多的神經網絡連結。

謝仁俊說明,「這些發現反映了不同音樂藝術形態的領域特異性,聲樂家透過語言與言語的相關功能腦區來呈現音樂,而鋼琴家則透過雙手,來控制琴鍵呈現音樂,因為比聲樂家需要更多的左手精細控制,才會增強右腦的連結。

他強調,「這是國際上第一篇研究,明確證實特定的音樂訓練會重塑大腦不同的神經網絡結構,而神經結構的異同,實質反映了音樂藝術形態本質的差異。」

研究發現鋼琴家和聲樂家的大腦中,情緒相關區域(例如杏仁核)與全腦的連結,都較對照組的非音樂家更多。(圖片來源/台灣科技媒體中心

研究證實:持續練習音樂技能,能加強大腦神經網絡

研究第一作者陽明交大博士候選人鄭吏凱表示,研究運用圖形分析理論,比較了95位年齡20-40歲、右撇子,分別為國內藝術相關大學的35位聲樂主修、27位鋼琴主修或畢業生,以及33位沒有音樂專攻背景學生的大腦影像。

鄭吏凱進一步說明,研究團隊使用擴散磁振譜造影(DSI)技術,用來顯像個神經束內神經纖維束的數目,「神經纖維束數目的多少,代表腦區間結構連結的強度,用以表徵神經資訊傳達的神經學基礎。」

他表示研究結果顯示,「持續的練習音樂技能,會加強並重塑大腦的神經網絡,研究中詳細解析兩種音樂型態的訓練,對全腦和局部腦區的網絡連結與神經資訊傳遞的影響,更希望確認藝術教育和音樂訓練會影響大腦結構的腦科學證據。」

鄭吏凱指出,比較聲樂家與鋼琴家之間,發現聲樂家的左半腦神經連結密度較高,鋼琴家則右半腦的神經傳遞效率較高,「因為歌唱比鋼琴需要更多與語言優勢腦左半腦相關的功能處理,而鋼琴家需要精確的手指運作,以操控複雜的琴鍵。」

他表示,持續的練習音樂技能,會加強並重塑大腦的神經網絡,「研究中詳細解析兩種音樂型態的訓練,對全腦和局部腦區的網絡連結與神經資訊傳遞的影響,更希望確認藝術教育和音樂訓練會影響大腦結構的腦科學證據。」

不過鄭吏凱也提醒本研究仍有限制,因目前無法確定所觀察到的各類型音樂家大腦神經結構網絡的變化,是全部因後天學習經驗所致,還是先天遺傳造成,還需要後續研究,以繼續釐清長期的音樂訓練與大腦結構變化之間的因果關係。且因台灣藝術生態,女性群體是音樂系所的主流,本研究的女性數是男性的3倍,性別差異還有待進一步釐清。

研究結果顯示,持續的練習音樂技能,會加強並重塑大腦的神經網絡。(圖片來源/台灣科技媒體中心

盼未來透過音樂治療神經損傷、精神心理創傷患者

陳麗芬說明,磁振造影儀可依據需求進行多種不同類型的腦部造影,提供臨床檢查與學術研究。「本篇研究的造影技術,是與台灣大學退休教授曾文毅教授團隊合作,採用擴散磁振頻譜造影,藉由水分子在神經纖維內特殊的擴散方向,研究大腦神經束的密度。」

她補充,以往要透過大腦組織切片和染色等侵入性的方法,才能觀察到的顯微腦神經網絡結構,現在可以透過擴散磁振頻譜造影這種非侵入性的方法來研究巨觀的變化,整體計劃採用了多形式的腦造影技術,未來將陸續發表團隊的整體研究成果。

會中有媒體問到,若不是音樂家,一般民眾聽不同類型的音樂也有今天這樣的研究結果嗎?謝仁俊表示無法直接推論學音樂的人就一定有較好的情緒,「這屬於社會科學而非神經科學,控制情緒還需要其他腦區一起進行合作。」

也有媒體問到,此研究結果是否可推論一般民眾若學習音樂,可強化大腦神經連結,減少退化?謝仁俊表示,「研究可以說,持續特定類型的音樂訓練能加強大腦神經網絡,相信之後研究有可能更進一步證明減緩退化。」

他最後也總結,「本研究證實不同音樂型態的學習與訓練,可分別強化不同功能的神經網絡,研究發現除了提供藝術人才專業教育與訓練的神經科學基礎之外,更提供對神經損傷或精神心理創傷的病人,施予藝術治療與音樂治療(藝術處方)的神經科學基礎。」

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