音乐起源之谜丨音乐才能的遗传基础
2015/4/6 中科院之声

     前言：我在上一节《音乐起源之谜丨音乐的“文化起源”VS “生物起源”》的末尾提到，音乐如果是自然选择的结果，那么音乐才能将会有可遗传的特质，当然也会有相应的基因基础。这一节我将从行为、认知以及基因水平，简单介绍音乐才能的遗传基础。会讲到双胞胎实验、五音不全、音乐快感缺乏症、动物的类音乐才能等。

     双胞胎实验

     双胞胎有同卵和异卵之分，同卵双胞胎(monozygotic)由一个受精卵发育而成(图1，A左)，共享一个胎盘，具有相同的基因，长相极其相似，很难分辨；异卵双胞胎(dizygotic)则由两个受精卵分别发育而成(图1，A右)，各自有独立的胎盘，基因差别较大，不但长相各异，甚至连性别都可能不一样(龙凤胎)。双胞胎一般在同样的家庭和社会环境中成长，教育、文化等外部因素高度一致，如果某项才能具有遗传基础，那么同卵双胞胎之间的相似性应该大于异卵双胞胎。

    

     图1. 双胞胎实验表明人类对音高的认知具有遗传基础。A. 同卵双胞胎(monozygotic)和异卵双胞胎(dizygotic)的区别(图片来源：维基百科“Twin”词条)：同卵双胞胎由同一个受精卵发育而来，具有相同的基因；而异卵双胞胎由不同的两个受精卵分别发育而来，基因大不相同。B. 走调实验(Distorted Tunes Test，DTT)(Cuddy, 2005)，先给受试者播放一段标准旋律，然后播放一段经过改动或未经改动的旋律，让其判断两段旋律的异同，以此考察受试者对音高的认知能力。

     基于上述考虑，Drayna等人做了一个双胞胎实验，以研究人类对音高的感知能力与遗传因素之间的相关性 (Drayna, 2001)。实验对象为136对同卵双胞胎和148对异卵双胞胎，这些双胞胎全为女性，这样可以进一步消除性别差异对实验结果可能造成的影响。研究人员对这些双胞胎进行“走调测验(Distorted Tunes Test，DTT)”，让她们判断一些流行歌曲的旋律是否存在走调的情况(图1，B)。结果表明，同卵双胞胎之间的得分相关性为0.67，而异卵双胞胎为0.44。说明人们认知音高的能力具有遗传基础，该结果发表于2001年的《科学》。

     “五音不全”与“乐盲”

     说到走调，生活中有些人常常唱歌不着调，俗称“五音不全”。中国古代采用五声音阶“宫、商、角、徵、羽”，对应“哆、来、咪、索、拉”五个唱名。由黄沾作曲的《沧海一声笑》就是这五个音组成的，五个音按顺序颠来倒去，表现了一番江湖气概。刚好生活中有些人乐感不强，唱歌不在调上，所以我们称之“五音不全”。五音不全可能是因为后天较少接触音乐，或者缺乏音乐训练。如果在从小接触音乐而且不乏训练的情况下，还存在五音不全，那可能就属于“乐盲(amusia)”(图2，A、B)。国内常把“amusia”译作“失歌症”，我本人更倾向于译成“乐盲”，借用色盲的概念。乐盲又分为“获得性乐盲(acquired amusia)”和“先天性乐盲(congenital amusia)”，前者由后天的脑损伤造成的，后者是天生的。

     F. Gall在1825年提出，大脑的某个特定区域存在一个“音乐器官(musical organ)”，如果该区域受到损伤，可能会影响人的音乐才能 (Alossa and Castelli, 2009)。1865年，Jean-Baptiste Bouillaud首次描述了一系列因脑损伤而导致的音乐能力丧失案例。1890年前后，德国医师兼解剖学家August Knoblauch首次提出了一个音乐认知模型，并且创造了“amusia”这个词用以描述音乐才能不足的症状 (Johnson and Graziano, 2003)。这种因为后天的脑损伤而导致的音乐才能丧失，即获得性乐盲。获得性乐盲的存在表明，人的音乐才能，确实和大脑里某些特定区域相关，具有生理基础。

     就在Drayna等人双胞胎实验发表的第二年，也就是2002年，来自加拿大蒙特利尔大学的Peretz等人首次对先天性乐盲进行了报道。他们报道了一位叫做Monica的中年妇女，在识别旋律的音高变化时具有严重的缺陷，而她的听力、智力、记忆和语言能力都很正常，这种不足是先天的 (Peretz et al., 2002)。进一步研究表明，乐盲在人群中所占比例约为4% (Peretz et al., 2003)。而且乐盲具有可遗传性(图2，C)，在乐盲先证者的一级亲属(父母、子女、兄弟姐妹)中有39%的人具有音乐认知缺陷，而这一比例在对照家庭中仅为3% (Peretz et al., 2007)。

    

     图2. 先天乐盲(congenital amusia)及其遗传基础。A.绝大部分人具有健全的音乐才能，能够认知和享受音乐(图片来源：网络)；B. 而极少部分人在识别音乐的节奏或音高时存在不足(图片来源：网络)，这种不足是先天的；C. 先天乐盲具有可遗传性，在乐盲先证者的一级亲属(父母、子女，以及兄弟姐妹)中有39%的人具有音乐认知缺陷，这一比例在对照家庭中仅为3% (Peretz et al., 2007)。

     色盲分红、绿、蓝等类型，乐盲也分“音高盲(pitch deaf amusia)”和“节拍盲(beat deaf amusia)”(在《音乐起源之谜(一)》里我把这两个词分别译作“音高乐盲”和“节拍乐盲”，后来想了想，干脆省掉“乐”字更简洁，便于同行间口头和书面交流)。音乐的旋律是一条时间线上一系列音高的节奏排列 (Cariani and Micheyl, 2012)，所以音高和节奏是音乐的两个基本元素 (Platel et al., 1997; Krumhansl, 2000; Trainor and Unrau, 2012)。

     顾名思义，音高盲是指一部分人在旋律的音高辨识上存在不足，这是最普遍的乐盲类型。研究表明，虽然音高盲不能很好的辨识音高，但是在音乐节奏的把握上却表现正常 (Phillips-Silver et al., 2013)。类似的，节拍盲的人群在节拍感知上存在缺陷 (Phillips-Silver et al., 2011; Palmer et al., 2014)。表明人脑对音高和节拍的认知有相对独立的过程。

     乐盲人群对音乐的认知存在不足，唱歌也会跑调，通常不是通过旋律，而是通过歌词来辨识一首熟知的歌曲。也许有人迫不及待想知道自己是不是乐盲，虽然音乐认知领域有比较专业的检测方案，不过可以通过两个小例子大概试一下。87版西游记里有《女儿情》和《相见难别亦难》两首歌，两者歌词不同，旋律相同。乐盲者一般不能辨别它们具有相同的旋律，而只能通过歌词判断它们是两首不同的歌。另外，打开86版《红楼梦》第二十四集“寿怡红群芳开夜宴”，调到约第三分半钟，听听群芳入席就座的背景乐，然后再去听听《晴雯歌》，同样，乐盲者一般不能判断它们属于同一旋律。

     音乐才能固然离不开先天的资质，不过也和后天对音乐的接触和训练有很大关系。所以，就算我们在上面两个例子里表现不佳，也不能说明我们就是乐盲。再者，就算我们是乐盲也没什么大不了的，因为乐盲人群在语言、智力等方面都是正常的。乐盲无非对生活会有一点小影响，不过可以破：少去KTV，去了的话尽量跟人合唱，独唱的话一定要把歌词大声喊出来，别哼，一哼就坏了。

     另外，我不希望在科普“乐盲”这个概念的时候，给乐盲人群带来可能的社会歧视或心理压力。这里借用那个虽然老套，却富含哲理的小故事结束对乐盲的讨论：小黑羊夹杂在一群小白羊里，深受农夫歧视，一天，鹅毛大雪，羊群迷失，农夫极目远眺，远处那个小黑点令他喜出望外的同时，也使他无地自容。

     音乐快感缺乏症

     众所周知，音乐能给人带来快感。2000年前后，加拿大麦吉尔大学的Blood和Zatorre等人发现，动听的音乐能够像食物、性、毒品一样，触发中脑缘的奖赏系统，从而给人带来强烈的快感 (Blood et al.,1999; Blood and Zatorre, 2001)。这一发现可以解释为什么人们会喜欢听音乐，不过凡事皆有例外。2014年，Mas-Herrero和Zatorre等人又发现一种新的音乐缺陷——音乐快感缺乏症(musical anhedonia)。与乐盲人群不同，音乐快感缺乏者对音高和节奏具有正常的认知能力，对食物、性、金钱等能产生快感，但是对音乐缺乏快感 (Mas-Herrero et al., 2014)。音乐对大脑奖赏系统的触发以及音乐快感缺乏症的研究表明：一方面，音乐能像食物、性、毒品、金钱一样给人带来快感；另一方面，相较食物、性等，音乐触发大脑奖赏系统的路径似乎具有特异性。

     音乐才能的基因基础

     通过行为和认知水平的研究，科学家认识到音乐才能具有遗传基础。目前对音乐才能基因水平的研究相对较少，不过近年正在兴起。去年澳大利亚墨尔本大学的Yiting Tan等写了一篇综述——《音乐才能的遗传基础》 (Tan et al., 2014)。该综述对与音乐才能相关的基因研究作了一个比较全面的介绍。研究表明，第4号染色体上的一些基因位点与歌唱和音乐感知相关；第8号染色体上的一些位点和绝对音高感知相关；第12号染色体上的AVPR1A基因和音乐感知、音乐记忆相关；17号染色体上的SLC6A4基因和音乐记忆、合唱相关 (Tan et al., 2014)。目前该领域的研究正日益增多并日趋成熟，相信未来几十年音乐才能的基因研究将会是个热点。

     动物的类音乐才能

     如果音乐才能是进化的产物，除了应该具有遗传基础外，在非人类物种上也应该或多或少找到一些类似现象。研究表明，某些物种，如金丝雀、驼背鲸、白臂猿等，具有“歌唱”的才能 (Payne, 2000; Gray et al., 2001; Hauser and McDermott, 2003)。另外，鲸鱼和鸟类的“歌声”跟人类的声乐具有类似的结构 (Gray et al.,2001; Bolhuis et al., 2010)。最新研究还揭示，隐夜鸫(Catharus guttatus)歌声中基于泛音的音高结构和人类音乐的音阶结构相似 (Doolittle et al., 2014)；另外，相对于寂静无声，黑猩猩(Pan troglodytes)更喜欢非洲和印度音乐 (Mingle et al., 2014)。上述例子说明某些动物享有和人类相似的音乐特征和音乐才能，所以，以后再说“对牛弹琴”时得小心点。

     音乐和舞蹈从来都是一对双胞胎，彼此往往伴随出现，从“载歌载舞、能歌善舞、歌舞升平”等成语可见一斑。就算没有舞蹈，人们也常常会伴随着音乐发生一些同步化动作，诸如点头、晃脚、打节拍等。这种随着音乐节奏进行的同步化动作，叫做"感觉运动同步化 (sensorimotor synchronization，SMS)"(Repp, 2005; Repp and Su, 2013)。除了人类，近年发现鹦鹉 (Patel et al.,2009; Schachner et al., 2009)和海狮 (Cook et al., 2013)也有这种能力。

    

     图3. 鹦鹉和海狮能跟着音乐节奏舞动身体。A. 一只名字雪球的葵花凤头鹦鹉(Cacatua galerita eleonora)，它可以跟着后街男孩以及迈克尔?杰克逊的音乐节拍，晃动脑袋和踏脚 (Patel et al., 2009)；B.Cook和他的加利福尼亚海狮(Zalophus californianus)(图片来源：网络)，这只海狮经过Cook训练，能随着音乐节奏舞动身体 (Cook et al., 2013)。

     上图(图3，A)是一只12岁的雄性葵花凤头鹦鹉(Cacatua galeritaeleonora)，名叫雪球，它可以跟着后街男孩以及迈克尔?杰克逊的音乐节拍点头和踏脚 (Patel et al., 2009)。另外，Cook等发现，一只加利福尼亚海狮(Zalophus californianus)也可以随着音乐节奏晃动身体 (Cook et al., 2013)。

     以上两个例子表明，SMS并非人类专有，某些动物也能跟着音乐的节奏做出同步化动作。有人可能会说，这是人为训练的结果，不足为奇。那只海狮的确是Cook等训练的，不过“雪球”对音乐的SMS行为据说是自然发生的。个人认为没有必要争论这个点，人类的一些音乐才能不照样需要专业训练吗？这两个例子的主要意义在于，揭示了动物具有感知音乐节奏和输出节奏运动的能力，这种行为或许可以通过后天训练，但是完成这一行为所必须的感觉、运动系统及相关神经系统是天生的。动物的类音乐才能支持人类的音乐才能由进化获得。

     综上所述，双胞胎实验、乐盲现象、音乐快感缺乏症、音乐才能的基因基础、动物的类音乐才能等，说明音乐才能很可能就像达尔文所言，是一项经过自然选择的进化产物。那么接下来需要回答的问题是：音乐才能是怎么起源和进化的？音乐才能的选择压是什么？目前已有一些相关的假说，诸如“性选择”、“增强母婴联系”、“增加社会凝聚力”等，用来解释音乐的进化意义。这些假说都有一定的道理，不过也各有缺点。

     来源：王天燕科学网博客

     作者王天燕，系中国科学院深圳先进技术研究院研究助理

    

    

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