阳明交大生物科技学系讲座教授谢仁俊与脑科学研究所教授陈丽芬团队,针对音乐训练能改变大脑神经网络的研究,今年1月登上国际脑功能学术领域的经典期刊《HumanBrainMapping》(人脑图谱)封面,因此台湾科技媒体中心邀请研究团队分享研究细节与成果。
谢仁俊表示,这是整个团队经过十年努力后的第一篇首发成果报告,明确证实特定的音乐训练会重塑大脑不同的神经网络结构,以台北国立艺术大学为主的钢琴、声乐、弦乐、美术、舞蹈、打击等不同艺术领域主修学生,探讨不同艺术领域的专家,脑神经可塑性的同与异。
谢仁俊指出,经过脑部神经结构图片研究发现,钢琴家和声乐家的大脑,情绪相关区域(例如杏仁核)与全脑连接,较对照组的非音乐家更多,显示这两群音乐家的领域有公用特质,因为不同音乐艺术形态的共同特质,都是通过声音,来表达与传递情感。
研究分析声乐家与钢琴家的脑部结构,发现声乐家有更多的左脑间连接,跟语言处理与言语的发声构建有关,而钢琴家则右脑间有更多的神经网络连接。谢仁俊说明,这些发现反映不同音乐艺术形态的领域特异性,声乐家通过语言与言语的相关功能脑区来呈现音乐,而钢琴家则通过双手,来控制琴键呈现音乐,因为比声乐家需要更多的左手精细控制,才会增强右脑的连接。
研究第一作者阳明交大博士候选人郑吏凯表示,持续的练习音乐技能,可以加强并重塑大脑的神经网络,研究中详细解析两种音乐形态的训练,对全脑和局部脑区的网络连接与神经资讯传递的影响,更希望确认艺术教育和音乐训练会影响大脑结构的脑科学证据。
郑吏凯说明,研究运用图形分析理论,比较95位年龄20~40岁、右撇子,分别为台湾艺术相关大学的35位声乐主修、27位钢琴主修或毕业生,以及33位没有音乐专攻背景学生的大脑图片。
郑吏凯指出,比较声乐家与钢琴家之间,发现声乐家的左半脑神经连接密度较高,钢琴家则右半脑的神经传递效率较高,因为歌唱比钢琴需要更多与语言优势脑左半脑相关的功能处理,而钢琴家需要精确的手指运行,以操控复杂的琴键。
郑吏凯提醒,目前研究仍有限制,无法确定所观察到的各类型音乐家大脑神经结构网络的变化,是全部因为后天学习经验所致,还是先天遗传造成,需要继续厘清长期的音乐训练与大脑结构变化的因果关系,而且台湾的艺术生态,女性群体是音乐系所的主流,所以还需要进一步厘清性别差异。
陈丽芬说明,磁振造影仪可以依据需求进行多种不同类型的脑部造影,提供临床检查与学术研究,而这项研究的造影技术,是与台湾大学退休教授曾文毅教授团队合作,采用“扩散磁振频谱造影”,借由水分子在神经纤维内特殊的扩散方向,研究大脑神经束的密度。
陈丽芬补充,以往要通过大脑组织切片和染色等侵入性的方法,才能观察到的显微脑神经网络结构,现在可以通过扩散磁振频谱造影这种非侵入性的方法来研究巨观的变化,整体计划采用了形式的脑造影技术,未来将陆续发布团队的整体研究成果。
谢仁俊总结,这项研究证实不同音乐形态的学习与训练,可分别强化不同功能的神经网络,研究发现除了提供艺术人才专业教育与训练的神经科学基础之外,更提供对神经损伤或精神心理创伤的病人,施给艺术治疗与音乐治疗(艺术处方)的神经科学基础。
(图片来源:阳明交大)