人的节奏感是怎么形成的?

小时候学琴之前测试节奏感(老师打拍子后让学生再打出来)没通过,学电子琴几年后测试节奏感(一个比较专业的测试网站)好歹到了平均偏上一点的水准,现在学钢琴用了几次节拍器发现自己节奏感变好了,弹琴更稳更平均了,于是很好奇人的节奏感是如何(天生)形成如何(后天)进步的。
关注者
1473
被浏览
83170
音乐是高级认知,而人脑是最复杂的器官,要了解其中的原理,先了解一下基础知识:

----音乐基础的分割线----
音高(Pitch),即音的频率;
拍子(Beat),也就是一小节有几拍;
律动(Rhythm),即每一拍细分下来的情况/用强弱组织起来的音的长短关系/音乐的模式;
节拍(Meter),律动中有规律的强弱模式;
速度(Tempo),即每分钟多少拍;
旋律(Melody),特定的高低关系和节奏关系联系起来的音的序列。

以莫扎特K330为例
这里的拍子是四二拍(B,每小节两拍,每拍对应一个四分音符),速度是每分钟126拍(A)。每个音符在五线谱上的"线"和“间”的位置标示了它的音高。在E部分可以观察到节奏和节拍,模式非常的简单,演奏中我们会不经意的随着E打拍子。C是一段旋律,构成一个主题,D也是一段旋律,与C基本相同但是有一点变化,为主题的再现。
--------
要感知节奏,先得能识别音高(pitch)的不同,即音与音之间的频率关系
人的听觉感知的神经传导通路大概为耳->神经核团->初级听觉皮层->其他脑皮层。其他脑皮层的处理结构复杂,暂且不考虑。

声音通过耳部的耳蜗听毛细胞(hail cell)感知,转换为神经信号,经过脑干神经核团的调制再传递到初级听觉皮层(Primary Auditory Cortex, A1),A1区域内部可以进一步细分为子区域,各自对不同的频率最敏感,该结构被称为Tonotopy (听觉频率拓扑):
借助于功能磁共振技术,人们已经能够将频率与皮层的关系绘制出来[1]:
有了这样的结构,人就能感知不同的频率并且不会弄混了。这方面能力强大的人,甚至有绝对音高感知能力,听到一个音,就能说出这个音的音名 (CDEFGAB)。

但是还不够,我们还需要知道音与音之间的时间关系,即律动(Rhythm)中去除强弱关系之后的部分,但是人们一般不这么严格的说,直接把这种关系称为Rhythm了。
上图中的上面一排是有规律的律动,下面是作为对照的无规律律动。可以看到,有规律律动中的模式重复了一次,分别是A和B。研究发现,在听到有规律律动时候,大脑的壳核(Putamen) 区域会变得活跃[2]:

而且Putamen不是在第一次听到律动模式时候活跃(A),而是在重复听到律动模式(B)时活跃。也就是说Putamen在处理律动过程中,也会有记忆的因素参与进来。

有了处理音与音之间频率和时间关系的能力,我们就能感知和学习节奏。然后我们可以讨论该能力到底是天生的还是可以锻炼的。

我们在练习和演奏的过程中,要操控乐器发声,我们听到这声音,会感知其频率、节奏等信息,大脑因此得到反馈。如此不断练习,动作控制能力越来越强。另外不可避免的,我们会听音乐家是怎么演奏的,然后我们会把自己的演奏跟音乐家的比对,从而不断的修正。
研究发现,经过练习,我们在只听到特定的音乐(下图中b)和只在乐器上演奏对应的音乐(下图中c),脑中的激活模式是类似的,都有听觉区域和运动区域,并且比没有练习时候更活跃(下图中a)[3-4]。
一如既往的,我们总是能发现脑是有很高的可塑性的,虽然先天的因素重要,但是只要没有严重的损伤,相关的能力都可以在后天之中通过练习得到加强。

----总结----
  1. 人脑本身能产生一定的’节奏‘,如脑电的阿尔法、贝塔波。
  2. 人本身有一定的节律。我们在走路、骑车等重复性活动的时候,这些节律被激活。
  3. 我们有产生和感知节律的神经基础,通过练习,节律控制能力会得到强化。比如,如果每天准时休息、吃饭、起床,那通过一段时间,就能形成所谓的“习惯”,到一定的时候就会困、饿、醒。在脑电上的表现: 在相应的事件下,神经放电更同步、更规律。
  4. 音乐节奏的控制能力基于类似的神经基础,能得到锻炼。久而久之,“节奏”可以不再是脑皮层产生的,而是存储在其他地方,大脑所做的只是发出指令,激活相应的节奏。即我们所说的“肌肉记忆” 。
--------
[1] Da Costa, Sandra, et al. "Tuning in to sound: frequency-selective attentional filter in human primary auditory cortex." The Journal of Neuroscience 33.5 (2013): 1858-1863.
[2] Grahn, Jessica A., and James B. Rowe. "Finding and feeling the musical beat: striatal dissociations between detection and prediction of regularity." Cerebral cortex 23.4 (2013): 913-921.
[3] Peretz, Isabelle, and Robert J. Zatorre. "Brain organization for music processing." Annu. Rev. Psychol. 56 (2005): 89-114.
[4] Zatorre, Robert J., Joyce L. Chen, and Virginia B. Penhune. "When the brain plays music: auditory–motor interactions in music perception and production."Nature Reviews Neuroscience 8.7 (2007): 547-558.