撰文 | 陳皮半夏（北京大學 神經(jīng)生物學博士生）

責編 | 毓鴻

排版 |?小箱子

鋼琴擁有樂器之王的美稱。它以寬廣的音域、優(yōu)美的音色深受演奏家、作曲家和民眾的喜愛，許多人更是自幼通過學習鋼琴來培養(yǎng)藝術細胞。然而入門簡單，成為行家卻不易。彈奏這種鍵盤類樂器對左右手協(xié)調(diào)、指法變換等技巧的要求非常高，這不僅需要視聽覺、空間方位等多模態(tài)感覺信息的快速整合，更需要彈奏者實時地調(diào)整運動輸出，才能實現(xiàn)旋律和伴奏的完美結合。那么，在彈鋼琴的時候，大腦究竟發(fā)生了哪些變化？左右手又如何做到如此協(xié)調(diào)呢？

你在彈琴，腦卻在奏交響樂

大腦皮層的結構極其復雜，各腦區(qū)在行為活動中扮演著不同的角色。當我們剛開始學習一項運動技能時，負責運動準備和規(guī)劃的前運動皮層（premotor?cortex, PMC）較為活躍，同時參與的還有前輔助運動區(qū)（pre-supplementary motor area, pre-SMA，輔助運動皮層中更靠前的區(qū)域）。在隨后漫長的練習過程中，隨著對曲目和指法的逐漸熟悉，PMC的神經(jīng)活動降低，輔助運動皮層（supplementary motor area, SMA）持續(xù)活躍，這對控制連續(xù)動作和執(zhí)行復雜任務尤為重要。與此同時，初級運動皮層（primary motor cortex）也更加活躍，這里的神經(jīng)元可以直接投射至脊髓中的運動神經(jīng)元。這種單突觸連接對手指的精細運動非常關鍵。初級運動皮層將運動意向和肢體的感覺反饋轉(zhuǎn)變?yōu)檫\動指令，并在長期保留和回想這些動作技巧的時候發(fā)揮重要作用(1, 2)?？傮w上看，在學習彈奏的過程中，運動相關皮層的活躍區(qū)域有向后移的趨勢。

除了皮層外，幾個重要的皮層下區(qū)域——丘腦（thalamus）、基底神經(jīng)節(jié)（basal ganglia）、小腦（cerebellum）與許多感覺、運動相關皮層相連，幫助我們獲取和整合視覺信息（樂譜、手和琴鍵的位置）、聽覺信息（音色、音階、節(jié)奏等）、觸覺信息（手指接觸琴鍵），在鋼琴技能的學習、糾錯和提升中都非常關鍵(2)。當然，想要彈得好絕不只是“動起來”和“眼觀四路，耳聽八方”。動聽的音樂對節(jié)奏和旋律有著很高的要求，乃至強弱和快慢都是影響音樂表現(xiàn)力的重要因素。如果音樂失去了節(jié)奏和旋律，那就是機械地敲打，根本無法稱之為藝術。節(jié)奏時序的把握，需要基底神經(jīng)節(jié)、SMA、背側PMC和前額葉皮層的參與；而對動作進行更精細化地時序調(diào)整，則小腦顯得十分重要。在單個音符的彈奏細節(jié)上，琴鍵的先后順序、多關節(jié)運動的協(xié)調(diào)，需要PMC、基底神經(jīng)節(jié)、小腦的參與，而pre-SMA和SMA神經(jīng)元的活動則組合并拼接起一些更復雜的動作順序。此外，大腦頂葉和背側PMC在幫助動作的空間組合中也扮演著重要角色(3)。可見，雖然在獨奏著鋼琴，演奏者的腦中卻正在貨真價實地上演著“交響樂”。有趣的是，專業(yè)鋼琴家在演奏時，SMA的神經(jīng)元活性實際上并不高。與音樂新手相比，他們處于運動決策相關腦區(qū)的神經(jīng)元活動相對更弱(4)，許多動作也更加自動化，如手指的間隔、按鍵力度、樂譜上小節(jié)的先后等等。演奏者往往不需要特地留意這些細節(jié)，這是因為他們形成了“程序性記憶”（比較像人們常說的“肌肉記憶”），也就是一種在無意識狀態(tài)下提取記憶的方式。這可能意味著專業(yè)鋼琴家在彈奏中可以更高效地提取動作信息，并能夠更專注于發(fā)揮音樂的表現(xiàn)力。

關于程序性記憶，許多鋼琴新手可能有過這樣的經(jīng)歷：對于已經(jīng)習得、甚至習慣的錯誤指法和姿勢，再去糾正時往往需要花更多的時間和精力；而如果在練琴時太過依靠這種記憶，中途如果彈錯往往會整段垮掉，完全接不上，只能從頭再來。因此，初期必要的指導、恰當?shù)木毩暋⒕毲僦懈鼘Ｗ⒌膽B(tài)度對學習這種技巧性動作都很關鍵。

左右手高度協(xié)調(diào)，大腦半球協(xié)同工作

與弦樂器相比，鍵盤類樂器對雙手協(xié)調(diào)的要求更高，尤其是在面對復節(jié)奏（左右手節(jié)奏不一致）、琶音等技巧時。那么這些職業(yè)鍵盤玩家們是如何做到左右手高度協(xié)調(diào)的呢？我們先來說手指的靈活度。想讓所有手指彼此獨立地活動其實是很難的，單個手指的活動總是會不由自主地帶動其他手指——這一現(xiàn)象就是手指活動的“同步化”。一方面，在單個運動單元中，同一運動神經(jīng)元所控制的肌纖維可能嵌在不同手指的肌腱上，且不同手指的肌腱也可能存在部分交織；另一方面，相鄰手指的運動單元所接收的上級輸入也是有重疊的，這使得在激活單根手指運動單元的情況下，不可避免地也會激活相鄰手指的一部分運動單元，而這一現(xiàn)象在無名指和小指間更明顯(5)。（你可以試著用食指和中指做顫音動作，再用無名指和小指嘗試，就能體會到了。）“同步化”現(xiàn)象在個體間的差異較大，經(jīng)過適當?shù)膶I(yè)訓練也可能有所減弱。與常人相比，鋼琴家們能更好地控制手指獨立活動，也更自然地把握按鍵力度和節(jié)奏，避免在不按鍵的手指上浪費力氣(6) ，動作也就顯得更加輕巧靈活、不僵硬。而來自初級運動皮層和前運動皮層的下行纖維——皮質(zhì)脊髓束，對精準、嫻熟的自主手指運動也有至關重要的作用(7)。

在皮層結構方面，大多數(shù)人左右半腦的初級運動皮層的結構明顯不對稱，以右利手者為例，左側初級運動皮層相對主導（注：運動皮層控制對側身體，自皮層下行的皮質(zhì)脊髓束有90%投射至控制對側肢體的脊髓神經(jīng)元，解剖學解釋見下圖）。而專業(yè)鋼琴家左右半腦的初級運動皮層更加對稱(8)。

此外，要做到雙手協(xié)調(diào)，左右半腦還必須保持高效溝通。胼胝體（corpus callosum）是連接兩側大腦半球的重要結構，兩側的聽覺皮層、視覺皮層、運動皮層等區(qū)域通過胼胝體傳遞信息。在音樂家與非音樂家的腦成像研究中，前者的胼胝體面積往往更大。而年輕時的練琴時間也與胼胝體大小有一定的正相關性，尤其是那些負責傳輸和處理聽覺、運動信息的通路(1, 9)。

“左腦為邏輯腦，右腦為藝術腦”的說法對嗎？

左右腦確實存在“偏側性”，比如布羅卡氏區(qū)（Broca's area）等與語言處理有關的腦區(qū)分布在左腦，而右腦確實更擅長視覺表象和空間任務。然而，我們并不能簡單地將左右腦歸為“邏輯腦”和“藝術腦”。如前所述，二者在處理許多信息時往往是高度配合、協(xié)同工作的。此外，音樂家擅長“右腦思維”的說法同樣不可靠。這種說法的流行可能與音樂家的左手更靈活、左撇子的比例相對較高有關，而所謂的“右腦開發(fā)”也往往對大眾進行了錯誤引導（其實也并沒有研究顯示我們只使用了大腦的百分之多少）。但是，大量研究表明，學音樂確實可以提高認知功能、社交能力、早期的語言能力、創(chuàng)造力和抽象思維的能力，也有利于緩解壓力和改善情緒。

聽媽媽的話，練琴要趁早

中樞神經(jīng)系統(tǒng)包括灰質(zhì)和白質(zhì)兩種結構。簡單來說，灰質(zhì)以神經(jīng)元胞體為主，白質(zhì)以髓鞘化的神經(jīng)元軸突為主，后者由于脂肪含量較多，在解剖結構上呈現(xiàn)為白色。白質(zhì)好比大腦中傳遞信息的高速公路，負責實現(xiàn)感知覺信息、運動信息的快速傳導。上文提到的皮質(zhì)脊髓束、胼胝體都屬于白質(zhì)。

許多技能的學習都有關鍵期，學鋼琴也不例外。盡管對于許多專業(yè)鋼琴家來說，他們兒時練琴用的時間并不一定比青春期和成年后的多，但研究顯示，更早開始學習（尤其是7歲之前）、訓練強度更高的音樂家，大腦結構的變化相對于普通人更為明顯。比如，他們的聽覺皮層、左側初級運動皮層、甚至右側小腦的灰質(zhì)密度更高，前側胼胝體更大，其他白質(zhì)結構如皮質(zhì)纖維束的信息傳遞能力也有所改變，而大量的鋼琴練習可能也進一步促進了白質(zhì)的發(fā)育(9-12) 。腦的結構變化與神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性有關，年齡越小，往往可塑性越強?，F(xiàn)在，是不是理解小時候媽媽逼你學琴的苦衷了？（才不是因為學費交太多）不過，與世上任何一種純粹的藝術和事業(yè)一樣，彈好鋼琴需要靜心，也容不得功利心。玩音樂本身就是一件快樂的事，我們在音樂中表達自己，讓心靈和思想得以自由。與其在意自己有沒有錯過學琴關鍵期，不如平心靜氣專注下來，用心感受這個精彩紛呈的音樂世界吧。

“Put all your soul into it, play the way you feel!”~?Frédéric Chopin謹以此文獻給所有鋼琴演奏家、愛好者、教師和學習鋼琴的孩子們。

參考文獻：

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