為什麼我們總是難忘那些聽過的歌？

當你在享受美妙的音樂時，你知道大腦里發生了什麼嗎？最新的一項研究報道指出，大腦中有一個區域只有在欣賞熟悉的音樂時才變得活躍。這個區域並不是平時用來記憶知識和生活常識的那部分大腦。接下來，我們會詳細了解一下這部分音樂記憶區，以及為什麼不容易喪失這個區域的記憶。

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「給少年的科學前沿」系列（12）

作者Francine Foo、Elizabeth L. Johnson（美國加州大學伯克利分校HelenWills神經科學研究所，生物物理研究組，心理學系）

原文編輯Robert T. Knight（美國加州大學伯克利分校）

翻譯 BiotinQ

編輯 李娟

賽先生「中小學生評審」周元恆為本文撰寫了點評。

大腦中的音樂記憶

先讓我們來做一個簡單的測試： 從你手機曲庫里挑一首歌，播放前3秒，如果你能唱出或者哼出該曲子接下來的5秒，得1分，一共選20首歌，看看你能得到多少分？你能得15分以上吧？這在我們的預料之中。我們的大腦十分了不起，能在短時間內不費吹灰之力地記起至少15首歌曲的樂律、音準甚至歌詞。

大腦對音樂情有獨鍾，可以創造、儲存和反饋大量關於音樂的記憶，卻不用刻意而為。比如說，當你聽到一首動人的歌曲，幾天後你可能會記住其中的一部分，反覆多聽幾次就可能完全記住它。相比之下，我們平時肯定花了太多精力來記書本上的知識或者日常瑣碎的事情。更有意思的是，即使是得了失憶症的人，他們也不會喪失對音樂的記憶。

在《Musicophilia》這本暢銷書中，Oliver Sacks醫生講述了音樂家、音樂學者CliveWearing的故事。Clive罹患一種叫單純皰疹腦炎的嚴重大腦疾病，他只能有瞬間的記憶力（[1],第15章），幾乎完全忘記了他的過去，但是卻能憑僅剩的記憶演奏鋼琴曲子並且在指揮合奏的同時合出旋律。這種現象並不稀奇，一些得了失憶症的普通人也對音樂表現出比較強的記憶力（[1],第29章）。 那到底是什麼讓他們對音樂和其他事物做出區別？接下來的部分我們來介紹大腦中的音樂記憶區，和為什麼這部分記憶可以頑強保存下來。

音樂記憶不同於其他長期記憶機制

為了形成和獲取長期記憶（比如個人經歷或者知識），大腦的很多部分會協同合作，形成信息網路來傳達信息。舉個例子，某天，當我們回憶早些時候看到的東西長什麼樣子，會用到大腦中處理視覺信息的枕葉區。在回憶早些時候思考的事情，或者思考過去的事情會有何種不同走向時，會用到大腦中專職于思考的前葉區。當你在回憶過去或者展望未來時，大腦中的前葉區和顳葉區會同時活躍[2,3]。所有這些反應都發生在大腦顳葉區專門用於產生記憶的特殊區域：下丘腦。

Wearing先生腦組織中感染的病毒破壞了他的下丘腦和下丘腦附近的區域，因此導致失憶症。 另一個叫Henry Molaison的病人同樣喪失了部分記憶，因為醫生在手術中移除了他的下丘腦和顳葉區的頂端部分（圖1）。這些研究表明，大腦中的下丘腦和其鄰近的顳葉區對產生和獲取長期記憶起到至關重要的作用。

圖1. H.M.患者在接受手術移除顳葉區後的腦掃描圖。 左圖中反映的是大腦外觀的側面圖。 圖中箭頭指的是顳葉區的頂端。右圖中是H.M.患者腦切面圖，視角是從下往上觀察。 箭頭指出的顳葉區中較亮的部分是手術後殘留的液體。因為移除了顳葉區那部分，H.M.患者再也不能回憶起手術前幾年內發生的事情。此圖來自參考文獻[2]。

失智症是另一個引發海馬體以及枕葉區附近區域病變的原因。失智症患者通常有記憶力下降以及思考和交流障礙的問題。失智症是一個慢慢惡化的過程，一般從比較輕微的失憶症癥狀開始，到若干年之後完全失去自理能力[3]。在癥狀惡化的過程中可以發現大腦內的枕葉區，前葉區以及其他用于思考的區域內出現越來越多的損傷[2-4]。

然而，即使失智症病人患有嚴重的失憶，甚至記不得自己，他們仍舊對音樂保存相當一部分記憶（[1]，第9章）。雖然大部分大腦都出現了損傷，當其他長期記憶也出現問題的時候，這部分關於音樂的記憶不知原因地被保留了下來。難道音樂記憶是被保存在大腦的其他區域？在空間上是否與長期記憶區域是分開的？

為了回答這個問題，研究人員讓32位成年人聆聽音樂並記錄了他們的腦部活動。這些音樂他們或熟悉或印象不太深或完全陌生。熟悉的音樂是在1977到2007年間的最受歡迎的歌曲前十，以及一些童謠和老歌。陌生的音樂基本上由測試者在亞馬遜或者潘多拉平台上聆聽的歌單來決定。在被測試的前一小時，測試者們會被要求聽兩次陌生音樂中的一半，因此把這些歌曲定義為印象不深組。

從測試結果可以看到，和另外兩組相比，當測試者們聆聽熟悉的音樂時，大腦中的腹側前運動輔助區和尾部前端扣帶迴區變得異常活躍。圖二第一排中標出的紅色部分就是這兩個區域。另外，研究發現，根據這兩個區域的活躍程度可以準確地判斷出測試者對歌曲是否熟悉。從這些研究看出，大腦中有一個音樂記憶區，那裡保存著我們喜歡的歌曲的記憶。重要的是，這個音樂記憶區與用於長期記憶的海馬體以及枕葉區是分開的。

老年痴呆症患者為什麼會保留關於音樂的記憶

既然我們已經知道了大腦中有一個特殊的音樂記憶區，那麼阿爾茲海默症患者的大腦中的這部分區域是怎樣的呢？阿爾茲海默症是最普遍的一種失智症，患者通常是老年人，所以也稱為老年痴呆症。患者一開始對自己是誰，去過哪，做了什麼漸漸失去記憶。在患病後期，他們會有說話障礙，日常生活無法自理，和別人交流存在嚴重障礙。換句話說，老年痴呆症患者的癥狀往往比一般失憶症要嚴重，他們不僅搞不清楚自己是誰，最後會失去關於生活的一切記憶[2,3]。

在阿爾茲海默症的診斷中，醫生們會對大腦的各個癥狀進行分析：

（I）腦組織損傷，因此大腦萎縮。

（II）引發腦細胞死亡的澱粉樣蛋白沉積增多（即澱粉樣蛋白斑）。

（III）腦組織對葡萄糖攝入減少，是因為萎縮的腦組織不需要過多的糖攝入來維持工作。

圖2. 人腦中的「音樂記憶區」，有幸在阿爾茲海默症中仍舊維持正常工作。本圖中展示的是大腦的剖面圖，分別為左右側拍的兩個部分。第一排中標紅的是音樂記憶區，右側大腦也有這部分，本圖中沒有標出。在其他圖像中，這個區域由黑白邊界標出。第2，3，4排的圖像分別展示了阿爾茲海默症患者大腦中的受損癥狀：腦萎縮、糖攝入減少以及蛋白斑增多。受損程度可以從右邊的標尺中讀出，損傷程度從藍色、綠色到橙色逐步遞增。和大腦中其他部分相比，音樂記憶區的確受損最少。此圖來自參考文獻[5]

核磁共振影像技術被用來觀察大腦中萎縮的部分。正電子發射計算機斷層掃描技術（PET）用於檢測腦組織中的蛋白斑或者糖攝入量。讀者們可以從參考文獻3中了解關於阿爾茲海默症的知識和診斷方法。

圖2中的第2、3、4排影像就是由核磁共振和PET技術合成的。我們可以從第一排的造像中得知音樂記憶區的位置。然後研究人員對20個沒有經過音樂訓練的阿爾茲海默症患者的的MRI和PET造像進行分析[5]。從圖中可以發現，音樂記憶區內萎縮的現象比其他腦組織要輕微很多，而且糖攝入比較正常，因此這部分區域仍舊可以正常工作（圖2第2，3排）。然而，枕葉區和用於長期記憶和自我意識的腦迴路就沒有像音樂記憶區那麼幸運了。這些區域糖攝入量明顯下降，萎縮程度也比較高。綜上所述，如果阿爾茲海默症影響的是這些區域而非音樂記憶區，那麼患者在失去長期記憶、自我意識和感受時卻能夠記住音樂也就說得通了。

另外從圖2最後一排造影中可以發現，音樂記憶區的蛋白斑和其他部分相比，並沒有顯著減少。然而阿爾茲海默症患者的腦組織通常是從蛋白斑增加開始，之後糖攝入不足，到最後腦組織萎縮。蛋白斑的出現甚至在記憶損傷之前。因此，研究者們認為，人腦中的音樂記憶區並沒有像其他如枕葉區或者長期記憶區域那樣快速地被損害。事實上，在整個阿爾茲海默症進程中，音樂記憶區可能是最後被影響的那部分腦組織。

結語

音樂記憶區的發現可以用來解釋為什麼失憶症或者失智症患者會保留對音樂的記憶。像Sacks醫生解釋的那樣，喪失長期記憶的病人似乎只能活在當下，他們失去了自我意識，但是卻對原來聽過的音樂記憶猶新。如果音樂記憶區可以不像其他區域那樣容易被損傷，音樂記憶肯定不同於其他長期記憶。而音樂之於人生的神奇魔力也著實非同尋常。

參考文獻：

[1]Sacks, O. 2008.Musicophilia: Tales of Music and the Brain.NewYork: Vintage Books.

[2] Dickerson, B. C., and Eichenbaum, H. 2010.The episodic memory system: neurocircuitry and disorders. Neuropsychopharmacology 35(1):86–104. doi:10.1038/npp.2009.126

[3] Jagust, W. 2014. Dad can do time travel … but grandpa can』t! Front.Young Minds

2:18. doi:10.3389/frym.2014.00018

[5] Jacobsen, J. H., Stelzer, J., Fritz, T. H., Chételat, G., LaJoie, R., and Turner, R. 2015. Why musical memory can be preserved in advanced Alzheimer』s disease. Brain 138:2438–50. doi:10.1093/brain/awv135

Frontiers for Young Minds青少年評審：

Amy（8歲）

我喜歡體操，喜歡玩掌上電腦，樂於閱讀。我母親是一位心理學家，我父親就職於一家研發腦外科手術器械的公司。我有一位朋友是腦外科大夫。我的弟弟4歲半了。我愛我家。

賽先生青少年評審：

周元恆（16歲，復旦大學附屬中學）

簡介：喜歡物理和新科技，喜歡彈鋼琴

點評：

這篇文章非常有趣，讓我知道了許多關於音樂與人的記憶的不為人知的秘密。作為一名音樂和科技愛好者，我還是第一次聽說大腦中音樂記憶區的存在，而且與其他長期記憶如此大的不同，很漲知識。最難得的是，一般國內翻譯的外國文章都是比較老的研究，有些可能被轉載多次，而這篇則是由較新的學術研究整理而成的。

我覺得文章的結構和語言都十分清晰明了，並且類比、實驗數據和圖片穿插其中，形象生動，讓人一目了然。

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