心室早搏的心電圖 來源：wiki
腎臟病學家Michael Field教給醫學生們一個新穎的方法：透過聽診器、顫音、優美音符和降調來破譯不同的心臟雜音，以描述心臟在泵血障礙中瓣膜關閉、血液透過瓣膜流出時發出的獨特聲音。
對於那些基於心電圖（ECG）中紊亂心率的音樂，我們中的一位音樂家兼數學家Elaine Chew使用音樂符號來捕捉心臟電異常的標誌性節奏。從現存的音樂片段中拼貼出與心跳相匹配的音樂，Brubeck的《藍色朗多》（Blue Rondo à la Turk）提供了心室早搏的2:4:3節奏，Piazzolla的《大探戈》（Le Grand Tango）混音版產生了心房纖維顫動的不規則節奏。鋼琴小練習曲，加上心臟病專家Pier Lambiase的教學描述，為大眾提供了關於心臟電異常的介紹。
這些心臟-音樂的對映之所以有效，是因為異常的心律往往形成簡單的節拍間歇比值。事實上，貝多芬音樂中的獨特節奏與心律失常的節奏非常相似，以至於心臟病專家推測，這些音樂可能意味著貝多芬患有心律失常的可能，他對自己心跳的感知能力因患耳聾而增強。
音樂應該為每個心臟病醫生所用的原因有很多，這只是其中之一。音樂和心臟在流行觀點中被浪漫地聯絡在一起，因為它們與人類的情感和大腦有著共同的聯絡。歷史上有很多例子表明，情緒激動的事件幾乎立即就會導致人的死亡。外科醫生John Hunter在一次激烈的會議室會議後倒下，並死亡之前說了一句著名的話：“我的生命任由任何讓我陷入激情的惡棍擺佈。”
心臟病學家Peter Taggart和Pier Lambiase一直在研究情緒如何改變單個心臟細胞的傳導特性。精神壓力改變了心臟細胞在每次心跳後的恢復期，稱為動作電位持續時間。Taggart與其他人合著了一項研究，讓心臟跳動速度穩定的病人觀看《Vertical Limit》（2000）中令人痛心的 "割繩子 "場景。在壓力下，病人的動作電位持續時間縮短了。這可能解釋了更極端的壓力和潛在的心臟疾病是如何共同促發心律失常以致威脅病人生命的。
急性壓力會在心臟中產生劇烈的影響，但由於長期沒有安全感而導致的慢性壓力也使患者容易患病和死亡。當感覺到安全時，交感神經系統預設的高度警覺狀態被抑制；這些安全制動器在脅迫下被解除。由心理生理學家Julian Thayer參與撰寫的 "廣義壓力不安全理論"（Generalized Unsafety Theory of Stress）將無意識感知到的因為長期壓力（如社會地位低下、早期生活逆境或孤獨）產生的的不安全感與能使患心臟病機率增加的過度警覺聯絡了起來。
音樂打動我們的部分原因是它利用了我們對心跳的原始直覺。在19世紀中葉被機械節拍器取代之前，人類的心跳是衡量音樂時間的標準單位。作曲家理論家Franchinus Gaffurius在其1496年的論文《Practica Musicae》中寫道，音樂節拍的正確度量應該是健康人的脈搏，並指出“發燒的人”的脈搏會增加或變得不均勻，令醫生擔憂。
當我們與音樂的脈搏相連時，我們會感覺到他人的生理狀態。舒伯特的鋼琴三重奏Op.100開始時的穩定頻率，為其縈繞的旋律設定了強烈而寧靜的節奏。敘事曲《魔王》（Der Erlkönig）開篇中令人窒息的八度音，讓人感受到了父親在黑夜裡的策馬疾馳和他懷裡發高燒兒子瘋狂加速的心跳。在一項由音樂家兼科學家Grace Leslie共同撰寫的研究中，發現只聽心跳就可以提高聽眾感知他人感受的能力。
音樂改變了我們的心率、呼吸和血壓，並改變了我們的心率變化（這是我們心臟和精神健康的指標）。神經科學家Psyche Loui及其同事將音樂引起的生理變化追溯到大腦網路中的一箇中心節點，稱為前腦島。前腦島與負責無意識調節身體功能的迷走神經有密切的聯絡。
前腦島與內外部經驗的移情映象有關。它還與大腦中負責聽覺（聽覺皮層）和快樂（多巴胺能獎勵系統）的部分相連。這些聽覺和獎勵網路途徑很可能為思維在聽音樂時形成預測和期望的能力提供支援。心理預期的系統性相符與不符被認為是音樂中情感和意義的基礎。
在心腦研究中，音樂是誘發生理變化的理想催化劑，因為它可以根據音符內容和這種內容所表現出的交流方式被系統地剖析為各種特徵。有證據表明，這些音樂屬性在基本層面上觸發了大腦反應。作曲家兼神經科學家Michael Casey在分析OpenFMRI Study Forrest資料集裡的聽眾大腦成像資料時發現，特定的音樂特徵會在聽眾的大腦區域引起可預測的啟用模式。這些啟用模式是一致的，足以讓機器僅僅從聽眾的fMRI掃描中推斷出他們聽到的音樂或其流派。
音樂特徵也與生理反應有關。在一項由醫生Luciano Bernardi和Peter Sleight共同撰寫的研究中，提高聲樂和管絃樂的響度會使血管收縮，血壓上升，其收縮和上升程度也會隨著樂聲漸強而增大。威爾第詠歎調的樂句長達十秒鐘，與邁耶波的週期（身體的自然血壓波動）同步，導致聽眾的心臟和呼吸訊號與音樂同步。這種無意識的生理反應被認為是由音樂引起的情緒的起源。
交響樂中出現的高潮使得聽眾血壓上升 來源：Pixaby
音樂對人類生理學也有一種共同的影響。聽相同音樂的人不僅傾向於同步他們的動作，而且也同步他們的呼吸和心臟節奏。這種心跳的一致性有一部分是由於共同呼吸造成的，但是在一起髮長音的人的心跳之間，部分一致性（線性關係）仍然高於基線或共同呼吸，即使在去除呼吸的影響之後。
彈奏音樂的認知和身體要求對音樂家的心律和呼吸模式也有可衡量的影響。心理學家Caroline Palmer 和Shannon Wright表明，在演奏不熟悉的音樂旋律和選擇在早晨醒來而不是在晚上演奏第一支樂曲時，音樂家心律的重複性顯示出更大的剛性（可預測性）。
對於心臟病患者，基於音樂的干預也可以調節腦血流，減少術前焦慮和術後壓力，改善手術效果，並降低皮質醇水平。研究發現，音樂干預能顯著影響冠心病患者的心率和血壓。聆聽輕鬆的音樂不僅能降低心率和呼吸率，還能降低心臟病患者的心臟需氧量。
生物反饋感測器的技術進步意味著可以利用心跳和心率變異性等生理引數來指導心臟治療的音樂干預。生理反饋可用於選擇或定製音樂，以影響聽眾的心率和呼吸，例如，增加心率的變化。隨著生物反饋裝置的廣泛採用，根據個人的認知或神經-心臟狀態定製音樂干預措施，是現在完全可以實現的用以改善精神和增強身體健康的 "音樂處方"。
撰文：Elaine Chew, Ph.D., F.T.C.L.是一位鋼琴家、數學家和歐洲研究理事會資助的法國國家科學研究中心（CNRS）COSMOS專案的主要調查員，她在位於聲學/音樂研究和協調研究所（IRCAM）的音樂和聲音科學與技術實驗室工作。Psyche Loui博士是一位神經科學家、小提琴家，也是美國東北大學的副教授和音樂、成像和神經動力學（MIND）實驗室的主任。Grace Leslie博士，長笛演奏家、電子音樂家和科學家，是佐治亞理工學院音樂技術的助理教授，她在那裡指導腦音樂實驗室的工作。Caroline Palmer，F.R.S.C.，是加拿大表演認知神經科學研究主席和麥吉爾大學的心理學教授，她在那裡指導序列製作實驗室的工作。Jonathan Berger是斯坦福大學丹寧家族音樂教務長教授和巴斯大學本科教育研究員，也是音樂和聲學計算機研究中心（CCRMA）的作曲家研究人員。Edward W. Large博士是康涅狄格大學音樂動力學實驗室和理論神經科學實驗室的主任，他是康涅狄格大學心理科學系和物理系的教授。Nicolò F. Bernardi, Ph.D., A.C.C., 是一位個人和專業的教練和顧問，他受過認知神經科學家、音樂治療師和瑜伽教師的培訓。Suzanne Hanser，教育學博士，是伯克利音樂學院音樂治療的名譽主席和教授，也是國際音樂與醫學協會的主席。Julian F. Thayer博士，貝斯手和作曲家，是加州大學歐文分校心理科學系的傑出大學教授和俄亥俄州立大學健康心理學名譽教授。Michael A. Casey是達特茅斯學院計算機科學系和音樂系的教授。Pier D. Lambiase是倫敦大學學院心血管科學研究所和巴茨心臟中心的心臟病學教授，也是巴茨健康NHS信託基金心血管研究的聯合主任。
翻譯：劉禛
審校：張乃欣
引進來源：科學美國人
