本文已在微信號《神經科技》刊載：【前沿】看《愛樂之城》你所需知道的爵士即興時的腦神經科學基礎

斬獲第70屆英國電影學院獎，及第74屆金球獎等多項獎項在內的電影《愛樂之城》早前風靡全球。該部影片講述了男主人公Sebastian，一位爵士鋼琴手的追夢之路，通過男主人公的視角我們得以一覽爵士樂的魅力。

爵士樂被認為起源於美國南部城市新奧爾良，由歷史上美國南部非洲黑奴表達生活和情感的音樂形式發展而來。「即興」是爵士樂區分於其他音樂題材的一個重要特徵。在影片中有一幕，
Sebastian帶女主人公Mia去他常去表演的餐廳，他指著表演的樂手對米婭說：「你看這薩克斯手，他綁架了這首樂曲的作曲、編排、演奏。」「再看看這個鼓手，他也有自己的主意！」「他們每天的表演，每一次都不一樣！每一晚都不一樣！」

雖然Mia並不一定理解了Sebastian所說的「每天都不一樣，」但這確是爵士音樂的魅力。即興在爵士音樂的語境中是指爵士樂手可以根據不同的音樂環境表現出即時的、未經準備過的、新奇且和諧的、有節奏的旋律。為何一個樂手在樂器前沒有任何樂譜卻可以進行音樂即興，這看似無跡可循的行為背後的神經基礎是什麼？

這個問題在十年前引起了當時在哈佛大學讀民族音樂學博士學位的Aaron Berkowitz的興趣，他與西安大略大學心理系教授Daniel
Ansari合作完成了一項實驗來研究音樂即興時的腦神經基礎。實驗要求12位訓練有素的鋼琴家在fMRI中完成若干彈奏及即興任務。

由於彈奏音樂本身會激活人類大量的腦區, Ansari和Berkowitz需要把即興創作這一行為的核心，即產生自發的新的音樂序列，從彈奏音樂的過程中分離出來。

於是Ansari和Berkowitz設計了一個2乘2多因素隨機分組測驗實驗。在任務一中，所有的受試者會被教授在一個只有五個音的特製鍵盤上跟隨節拍器的節奏彈奏一段無需記憶的簡單旋律（簡稱範式/節拍器）。在隨後的兩個任務中，他們讓受試者跟隨節拍器即興發揮旋律，或保持範式的旋律不變，對節奏進行即興。此兩個任務的大腦活動減去任務一的大腦活動，即可以允許Berkowitz和Ansari找出節奏即興及旋律即興在大腦中的反應。在最後的一個任務中，受試者被給予旋律和節奏雙重即興的自由。

圖一：2乘2多因素隨機分組測驗實驗。來自參考文獻[1

雖然這個試驗允許的即興範圍，與受試者在現實生活中音樂即興還差很遠，但這是第一個採用大腦影像學手段研究音樂即興的實驗。受試者在實驗中依然被給予了一定即興的自由。

通過該項實驗，Berkowitz和Ansari找尋到了即興節奏和即興旋律的三個重疊腦區，他們分別是額下回，側扣帶區和背外側運動前皮層。這三者組成了即興（無論是旋律即興還是節奏即興）的基本神經環路。根據這些腦區的功能，Berkowitz和Ansari對音樂的即興進行了神經生物學的解釋：即興首先在額下回產生聲音序列，隨後在側扣帶區對產生的多種序列進行選擇，最後在背外側運動前皮層執行所選序列。Berkowitz和Ansari的實驗為我們了解音樂即興提供了初步的線索。

在Ansari和Berkowitz實驗的同時期，約翰霍普金斯醫學院的耳鼻喉科教授，以及薩克斯手、作曲家、樂器收藏家Charles Limb與他在美國國立衛生研究院的合作者、音樂鑒賞家Allen Braun也正為相同的問題所著迷。他們進行了一項針對爵士音樂手，比Berkowitz和Ansari更位複雜，亦更加貼近真實即興的實驗。

Limb和Braun在巴爾的摩－華盛頓爵士社區找到6位爵士鋼琴手，在fMRI中，爵士鋼琴手被要求在特製的35音的鋼琴鍵盤中，完成4項不同的實驗任務。這4項實驗任務可以被分為兩大類：其中一類任務為默記於心的彈奏任務，他們需要彈奏一段簡易的C大調音節，以及一段由Charles Limb創造的較為複雜的爵士樂（事先完成背誦）。在另外一類任務中，他們要對這兩段爛熟於胸的音樂進行即興創造。

圖二：C大調音階及爵士片段原作，及即興創作案例。來自參考文獻[4]

在分析大腦影像的時候，Limb和Braun發現大腦多個區域在即興演奏和完成默記於心彈奏任務時候的區別，除了Ansari和Berkowitz指出的額下回、側扣帶區和背外側運動前皮層這個基本環路之外，參與的還有顳葉（可能對音樂材料處理和記憶有關）、邊緣系統（可能和情感和記憶有關）、
內側前額葉皮質（和個人表達和高級的目標和意圖有關）等與音樂，個人情感表達密切相關的區域。

Limb和Braun還發現當受試者在完成即興任務的時候，無論是對簡單的C大調音階，還是對一段爵士音樂進行即興，他們的大腦都失活了與自我監測和抑制相關的區域（前額葉外側），轉而打開了那些可以開啟自我表達的區域（內側前額葉皮質）。此外，受試者涉及所有感官的大腦區域在即興創作時都表現出活躍狀態，表明表演者處在一個可以充分感受周遭氣味及環境的狀態。更令人著迷的是，即興創作與深層REM睡眠期間的大腦模式表現出不可思議的相似之處，這指向了人類創造力的行為可能產生於我們意志控制之外！

這兩項實驗出世之後，Ansari和Berkowitz在2010年又完成了一個後續實驗。這個實驗意在對2008年的實驗進行補充，這次他們招募了一組非音樂人士，對他們進行了相同的2乘2多因素隨機分組測驗實驗。他們想了解音樂經歷對即興創造的影響。

通過實驗比較Ansari和Berkowitz發現：大腦的額下回、側扣帶區和背外側運動前皮層在兩組人群中都表現出活躍狀態。從而揭示了無論你是否有專業的音樂經歷，這三個區域都是音樂即興的必要區域。然而不同的是，音樂家在旋律即興演奏期間失活了右顳頂交界處（rTPJ，該區域處理自下而上的刺激），而非音樂家該腦區的活動沒有變化。這表明音樂訓練可以讓音樂家們在彈奏的時候抑制自下而上的，自發的刺激，比如鍵盤、儀器發出的噪音，從而更加投入於他們的音樂創造之中。而沒有音樂訓練的受試者在即興的時候，則可能會依賴一些自下而上的刺激，比如感官上得到的一些音樂反饋，來繼續他們的創造。

神經科學家兼爵士音樂家，哥倫比亞大學教授Michael Shadlen曾經說過：「一些人類大腦最驚人的才能 —— 感知和解釋外界的能力，了解時間的流逝或預測接下來會發生什麼
—— 正是爵士音樂家們即興創作所依靠的。」對於爵士即興的了解，或可以讓我們對藝術創造力，甚至是遍布日常生活的創造力的了解更進一步。

參考文獻：

[1] Berkowitz, Aaron L., and Daniel Ansari. "Generation of novel motor sequences: the neural correlates of musical improvisation." Neuroimage 41.2 (2008): 535-543.

[2] Berkowitz, Aaron L., and Daniel Ansari. "Expertise-related deactivation of the right temporoparietal junction during musical improvisation." Neuroimage49.1 (2010): 712-719.

[3] Lewis, George E., and Benjamin Piekut. The Oxford Handbook of Critical Improvisation Studies. Oxford University Press, 2016.

[4] Limb, Charles J., and Allen R. Braun. "Neural substrates of spontaneous musical performance: an FMRI study of jazz improvisation." PLoS one 3.2 (2008): e1679.

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