在当今充满各种声音干扰的世界中，我们经常需要过滤掉大量噪音才能听到最重要的信息。根据MIT麦戈文脑研究所科学家的最新研究，这项关键技能对于接受过音乐训练的人来说可能更为容易。他们通过脑成像技术追踪了人们在尝试专注于特定声音时大脑发生的变化。
研究背景与方法
这项研究由MIT麦戈文脑研究所的John Gabrieli教授和前麦戈文研究所研究员Dimitrios Pantazis实验室的博士后Cassia Low Manting领导。研究团队还包括瑞典卡罗林斯卡研究所的资深作者Daniel Lundqvist。
"当要求人们专注于特定旋律而同时播放另一旋律时，具有音乐背景的参与者能够更好地跟随目标旋律，这一点并不令人意外。"Manting解释道。"对参与者大脑活动的分析表明，这种优势源于音乐训练强化了神经机制，能够放大他们想要听到的声音，同时降低干扰。"
研究人员面临的主要挑战是如何研究大脑如何管理听觉注意力。当使用神经成像监测大脑活动时，大脑会对所有声音做出反应，包括听众最关心的声音和试图忽略的声音。通常很难确定哪些大脑信号是由哪些声音触发的。
为了克服这一挑战，研究团队采用了一种称为"频率标记"的方法。与恒定音量播放旋律不同，每个旋律的音量会以特定频率振荡，每个旋律都有自己独特的频率，在大脑信号中产生可检测的模式。
"当你同时向受试者播放这两种声音并记录大脑信号时，你可以说，这种39赫兹的活动对应于低音调声音，而43赫兹的活动专门对应于高音调声音，"Manting解释道。"这非常清晰明确。"
研究发现：两种注意力的分离
当团队将频率标记与脑磁图(MEG)结合使用时，他们能够追踪研究参与者在实验中大脑对两种旋律的反应。在音乐播放期间，受试者被指示跟随高音调或低音调的旋律。音乐停止后，他们被询问目标旋律的最后一个音符是上升还是下降。
研究人员通过询问音乐经验来评估每位参与者的音乐能力，这一指标对任务表现有明显影响：一个人的音乐能力越强，他们就越能成功跟踪被要求跟随的旋律。
为了寻找可能解释这一现象的大脑活动差异，研究团队开发了一种新的机器学习方法来分析他们的数据。他们用它来分离参与者专注于目标旋律时大脑中发生的情况，即使在某些情况下，干扰旋律的音符与目标旋律同时播放。
研究团队发现了一种与两种注意力相关的大脑活动的清晰分离，这两种注意力被称为自上而下注意力和自下而上注意力。
Manting解释说，自上而下注意力是目标导向的，涉及有意识的专注——就像听众在跟随目标旋律时所调用的那种注意力。另一方面，自下而上注意力是由声音本身的性质触发的。火警可能会因其音量和突然性而触发这种注意力。团队实验中的干扰旋律触发了与自下而上注意力相关的活动——但在某些人中比在其他人中更为明显。
"一个人的音乐能力越强，他们就越能专注于自上而下的选择性注意力，而自下而上注意力的效应就越小，"Manting解释道。
音乐训练对认知的广泛影响
Manting预计，音乐家在其他情况下也使用他们增强的自上而下注意力能力。例如，他们可能比其他人更善于在充满背景交谈的房间里进行对话。
"我敢打赌，他们很有可能非常擅长专注于特定的声音，"她说。
然而，她也好奇，对于音乐家来说，某种干扰实际上可能更难过滤掉：他们自己乐器的声音。Manting本人既弹钢琴也弹中国古筝，她说听到这些乐器就像是有人在叫她的名字。这是她计划在未来的工作中探索的关于音乐训练如何影响认知的众多问题之一。
研究意义与未来方向
这项研究不仅揭示了音乐训练如何增强注意力能力，还为理解大脑如何处理复杂听觉环境提供了重要见解。Gabrieli教授指出："这项研究揭示了成功处理同时发生的声音并促进对最重要声音注意力的特定大脑机制。它还展示了音乐训练如何改变大脑中的这种处理，提供了经验塑造我们倾听和注意方式的见解。"
这项研究于9月17日发表在《科学进展》杂志上，是MIT与卡罗林斯卡研究所之间持续合作的一部分。
未来研究可能会探索音乐训练如何影响其他认知领域，以及这些发现是否可以应用于注意力障碍的治疗。例如，是否可以通过特定的音乐训练来帮助注意力缺陷多动障碍(ADHD)患者增强他们的注意力过滤能力。
此外，研究人员也希望探索不同类型的音乐训练(如古典音乐训练与爵士乐训练)是否会对大脑产生不同的影响，以及这种影响是否会随着年龄的增长而变化。
实践启示
这项研究对教育和个人发展也有重要启示。它表明，音乐训练不仅仅是培养艺术才能，还能增强认知能力，特别是注意力控制能力。这可能为教育政策提供依据，强调音乐教育在整体认知发展中的重要性。
对于个人而言，这项研究表明，学习乐器可能是一种有效的认知训练方式，可以帮助人们在嘈杂的环境中保持专注。这对于需要在充满干扰的环境中工作的专业人士，如医生、教师和办公室工作者，可能特别有价值。
总之，这项研究为我们理解音乐与认知之间的关系提供了新的视角，并展示了大脑如何通过经验进行重塑和适应。随着研究的深入，我们可能会发现更多关于如何利用音乐训练来增强认知能力的见解，为个人和社会带来广泛的好处。
音乐训练如何增强大脑的注意力过滤能力，这是认知神经科学领域的重要发现。
结论
这项研究通过创新的实验方法和先进的技术，揭示了音乐训练如何增强大脑过滤干扰声音的能力。它不仅深化了我们对音乐与认知关系的理解，也为注意力障碍的潜在干预策略提供了新思路。随着神经科学研究的不断深入，我们有望发现更多关于大脑可塑性的知识，为人类认知能力的提升开辟新的道路。
