科学家利用多种手段研究人类演奏和创作音乐的能力的起源，不过，这些研究结果也伴随着争议。
去玻利维亚的圣马利亚并不容易。这个村庄还处于一个农业社会，坐落在亚马孙河热带雨林深处，只能乘船前往。这里不通电和自来水，生活在这里的提斯曼人很少跟外界接触，只是偶尔去相邻的城镇。但是，对听觉研究人员乔希·麦克德莫特（Josh McDermott）来说，这样的与世隔绝正好是科学研究的价值所在。
2015年，这个来自麻省理工学院的科学家开始了在当地的研究。他把笔记本电脑、耳机、发电机搬上独木舟，从亚马孙河流域的圣博尔哈启程，逆水上行50千米，来到了圣玛利亚。与他同行的是布兰代斯大学的人类学家里卡多·戈多伊（Ricardo Godoy）。他们计划进行实验，看看提斯曼人能否辨别出某些音调的组合，在这些组合中，他们是否有所偏好。这两位科学家试图解决音乐研究上长期存在的问题：各种文明中，音乐感知的特征是否是天生的；在世界各地所观察到的音乐偏好是否反映了西方文明和西方音乐在全球的传播。
针对提斯曼人的测试：在圣马利亚，布兰代斯大学的里卡多·戈多伊测试提斯曼妇女的音乐喜好
音乐图谱：大脑中很多区域都对各种各样的声音刺激有反应，科学家很难从中确定哪些区域是专门用于音乐处理的。功能性磁共振成象（fMRI）研究可以采用多种方法，精确定位出涉及音乐感知的区域，把各种“音乐”刺激和对应的大脑扫描结果记录下来，比如唱歌的人声、合成的钢琴旋律和其他计算机发出的声音。尽管存在障碍，但是，有关音乐感知的大脑区域的科学研究依然取得了一些进展
“在西方音乐中会使用特殊的音程，在其他文明中也是一样，”麦克德莫特说，“有些音程比其他更常用，这似乎不是偶然的。那么问题来了：这究竟是为什么？”
民族音乐学家和作曲家往往会认为，个人音乐喜好完全是文化因素的产物。但是近年来，人类音乐才能（指演奏和创作音乐的能力）的进化基础引起了科学界的兴趣。越来越多人认为，人类对于西方音乐中纯五度或大三度等和谐音程的偏爱与对于不那么令人愉快、甚至是刺耳音调的厌恶是由我们的本身的生物特性决定的。作为受西方文化影响最小的人群，提斯曼人为研究这一理论提供了全新的机会。
他们用独木舟运来的基本听觉设备都派上了用场，麦克德莫特和他的同伴开展了一系列实验，研究当地土著居民对于不同的声音和音乐模式会有怎样的反应。研究团队发现，尽管提斯曼人能辨别出和谐音程与不和谐音程，但是他们显然对两者都没有偏好。麦克德莫特认为，这是一个强大的证据，说明音乐喜好不是由强大生物学基础决定的：“假设提斯曼人在生物学特征上和我们一样，如果对和谐音程的喜好等特性在某种文化中没有出现，那么就说明这不是由生物学因素严格决定的。”
但是他们发表的相关论文引起了争议。有些人认为，这一研究表明：影响人们音乐偏好的原因是文化而不是生物学；有些人则指出，这种非此即彼的二分法是不对的。维也纳大学的进化生物学家和认知科学家特库姆塞·菲奇（Tecumseh Fitch）认为，仅仅因为感知力的不同，并不能说明生物学对音乐感知力的差异没有贡献，他说：“几乎所有事物都受到生物学基础、环境和文化的影响，如果认为三者互相冲突，这种‘要么天然形成，要么后天培养’的观点一直是生物学上最无用的观点之一。”
确定生物学和文化对人类音乐才能的影响是一个非常棘手的问题，目前从事音乐认知科学的科学家们正在努力研究。最近几年中，尽管很多问题仍然需要具体化，但是这个领域取得了突飞猛进的发展。“很多问题已经澄清了。”菲奇说。2015年，20多位科学家就这个问题为《哲学汇刊B》编写了一期特刊，菲奇是作者之一。他指出：“本刊不是谈论音乐的演化，我们现在讨论的是音乐才能的进化，这是人类的一种普遍特征。这避免了许多混淆。”
研究人员正在开始把音乐才能分解成几个不同的元素，比如说音调处理和节拍同步等（见表1）；研究清楚每个元素的功能及其演变过程，就能找到“人类的音乐才能从哪里来”的答案。但是，正如麦克德莫特最近的论文激起的讨论一样，音乐才能的生物学起源仍然很神秘。所以，争论还在继续。
感知音乐的大脑？
音乐工具不会变成化石，所以我们不能从过去的音乐中找到直接证据（见“音乐才能发展时间表”）。但是，研究人员可以从另一个复杂认知特征（语音感知）的先前研究中发现线索。“音乐和语言都是声音的规律组合；两者都有层次结构；都存在于所有的文化中；都是非常复杂的人类活动，”弗雷德·莱尔达尔（Fred Lerdahl）说，他是一位作曲家，同时也是哥伦比亚大学的音乐理论家，“很多人，包括我，都认为音乐和语言在某些方面具有相同起源。”
这个观点受到很多证据的支持。比如，塔夫茨大学的心理学家安妮·帕特尔（Ani Patel）等人在多年以前就发现，先天性失音症患者（也就是通常说的“音盲”）处理音乐的神经发育有障碍，在感知说话的语调方面也有困难。对正常听觉志愿者的fMRI扫描显示，负责处理听觉的区域是大脑颞叶皮层，在听到音乐和语言时，颞叶皮层的大部分区域的活跃程度都比在无声状态下强。这些发现暗示，大部分人处理音乐和语言时，很有可能使用同样的神经回路。
但是其他研究指出，有些音乐和语言元素在大脑中的处理区域是分离的，这表明在漫长的进化过程中，人类大脑出现了专门处理音乐的区域。比如说，脑损伤会损害音乐方面的音高处理，但不损害说话时的音高处理。与传统方法相比，更灵敏的多维神经成像分析指出，尽管在大脑皮层的刺激区域有重叠，记录音乐和语言的活动还是会激活不同的神经网络。蒙特利尔大学的神经心理学者伊莎贝尔·佩雷茨（Isabelle Peretz）说：“人们把音乐和语言活动的大脑区域作为分享的证据，但考虑到大部分研究手段的分辨率，这当然是没有意义的。”
最近，麦克德莫特的实验室进一步研究了音乐和语言在大脑处理区域中独立性。他们采用新方法分析了志愿者的fMRI数据，在测试中，志愿者会听到150种声音的录音，包括语言、音乐、非语言发声或者非声音（非发音器官发出的）。研究团队在听觉皮层中识别出了用于处理语言和音乐的不同解剖学路径，以及在大脑中对语言和音乐有选择性反应的其他区域。“我们发现，两者在解剖学上基本上是分离的，”麦克德莫特说，“语言选择性定位于主要听觉皮层的侧面，而音乐选择性定位于听觉皮层的前部。”
语言和音乐的神经处理机制目前仍然是个谜，不过佩雷茨指出，麦克德莫特等人的研究清楚地表明，人类能够把音乐和语言分开来。虽然如此，她也注意到，音乐和言语感知是否有共同神经基础，目前的科学界支持与反对的两方都有证据，所以“辩论仍在继续”。
有些研究人员独辟蹊径，想要从DNA中找到人类大脑如何产生音乐感知的线索。“对我来说，遗传学是研究音乐才能演化根源的唯一途径。”赫尔辛基大学的医学遗传学家伊尔玛·雅维拉（Irma Jarvela）说。最近几年中，她的团队研究了一些芬兰家庭的全基因组关联模式。2016年，她们发表了初步研究成果：研究小组用标准的音乐听力测试把参与者的音乐才能分成若干高低等级，并确定了与这些才能差异相关的至少46个基因组区域。“我们要问，在这些区域里有哪些基因，这些基因是否与听觉感知有关？”她解释说。在这些区域中，除了发现与鸣禽处理歌曲和产生鸟鸣有关的同源基因之外，研究人员还发现了与语言发展和听觉相关的基因。
对于音盲的研究，给音乐才能的遗传学基础提供了更多线索。2007年，佩雷茨和同事们报告，先天性音盲会在家族中遗传。最近的研究发现，遗传病Williams-beuren综合征的患者中音盲的发病率很高，而该综合征正是由于第7染色体上的基因缺失（最高缺失28个基因），这使研究人员可能又找到了另外的音乐才能相关基因。佩雷茨表示：“沿着这个方向，我们取得了进展，但是还有很多工作需要做，这的确是很难的事，研究手段也比神经成像贵很多。所以我们必须要耐心等待。”但是她补充说，这个发展是值得等待的，因为对于特定的音乐或音盲表型的遗传学理解可以为音乐的生物学基础提供全新的视角。
与此同时，一些研究人员主张，要弄清人类音乐才能的起源，就要研究相关的物种。尽管非人类灵长类动物像我们一样，能够分辨出和谐音程和不和谐音程，但是，很多类人猿和猴子对于听觉的处理惊人的不同。“音乐基本原理中，人们关于动物处理声音的那些古老的普遍的认识，被证明是不正确的，这可能反映出我们大脑潜在的特化区域。”帕特尔说。例如，随着节拍运动的能力是一种重要的音乐能力，“我们的近亲就不能自然产生，”帕特尔说，“但是在一些其他物种身上，这种能力是自然产生的，包括鹦鹉、海豹和大象。”
类似地，发声学习的能力是音乐才能的一个方面，许多物种具有这种能力，包括一些鸣禽、鹦鹉、鲸类、海豹、蝙蝠和大象，但是除人类之外的其他灵长类就没有相关记载。帕特尔说：“这不禁让人疑惑：人类与其他有音乐感知的物种具有什么共同的基本特征，这些特征的进化说明了什么？”
为什么会产生音乐？
人类是怎么进化出处理音乐能力的，这个问题研究人员一直在探索。同时，更多的科学家和公众对另一个音乐才能起源问题的兴趣与日俱增：究竟为什么会进化出音乐才能？对某些人来说，音乐在人类中具有普遍性，在社会和文化中都起到重要作用，这是我们的音乐才能具有自适应性的令人信服的证据。“在所有的社会里，音乐都是相通的，”赫尔辛基大学的科学家雅维拉说，“这就像有利的等位基因一样，应该有益于人类。”
但是，音乐究竟有什么益处呢，是否确实影响了人类的进化？这些都是帕特尔所说的“书中最古老的争论之一”。在20世纪90年代，认知心理学家史蒂文·平克（Steven Pinker）有个著名的见解，他把音乐称为“听觉上的干酪蛋糕”，美味却几乎是不必要的，他认为音乐才能无非是人类进化出专门处理语言和其他听觉输入神经回路的副产品。菲奇说，上述观点成为研究人员寻求对人类音乐演化的最终解释的争论。“大家都想要证明平克的干酪蛋糕观点是错误的，”他注意到，“但是那仅仅是一个无效假设。”
一种来自达尔文主义的适应主义观点是，人类的音乐才能就像鸟鸣声一样，具有性选择的特征，虽然不是寻常的特质，但是在两性中普遍存在。音乐才能是有关认知能力可靠和可见的指标，可以向潜在的配偶展示其个体基因的质量。一些研究人员尝试从这个观点得到可以被实验证实的推论，但是迄今为止没有获得多少证据支持。最近的一项研究是在超过10 000对瑞典双胞胎中开展的，让她们根据包括性伴侣数量、第一次性交时间等指标来自我评估性吸引力。研究人员发现，音乐能力与性吸引力没有关系，但他们也警告说，不要轻率地从现代社会的情况推测出人类祖先的性关系。
由于音乐的复杂性，人们对音乐在人类情绪和社会联系上的作用还很不了解，也产生了一些其他的假说。比如，多伦多大学的心理学家桑德拉·特雷胡布（Sandra Trehub）说，婴儿和幼儿对音乐交流格外敏感，成年人与他们互动时会自然而然地使用唱歌的方式。“全世界照看婴孩的人都会为他们唱歌，”她说，“这不是西方独有的现象，也不是某个阶层独有的现象。无论哪里的人都会为小孩唱歌，这似乎颇为重要。”
她和她的同事们最近报告了一个现象：婴儿如果看不到他人（同类）就会开始啼哭，歌唱录音能延迟婴儿开始啼哭的时间，而说话就没有效果。2014年，麦克马斯特大学的劳雷尔·特雷纳（Laurel Trainor）发现，当刚1岁的婴儿跟着音乐跳动时，如果研究员站在婴儿对面按音乐节拍跳舞，婴儿会友善地帮助捡起研究员身上“不慎”掉落的物品。而对于不按节拍跳舞的研究员，婴儿则不会这么友善。
这些相关的发现导致了一些观点，父母-婴儿之间亲情纽带，或者更通常地说，人际关系作为一种选择性压力促进了早期人类音乐才能的进化，虽然特雷胡布自己说她不同意这种相当投机的观点。“我不难想象一个时期，音乐之类的事物在全球民族的交流和管理人际关系中非常重要，”她说，“但是，根据我们目前看到的情况，去推断远古时代音乐产生的条件和它所具有的功能，这是非常困难的。”
实际上，研究古代人类行为的固有挑战和特征本身的复杂性，使音乐演变的解释很容易被认为是“无法证实”的故事，特雷纳说：“你看到音乐对人的影响，很容易想到它具有进化自适应的特征。当然，证明某事物有进化自适应性，虽然不是完全不可能，但也是非常困难的。”
研究的困难导致一些研究人员认为，以适应性为基础的研究方向是错误的。“我不这么认为，这是极有用的问题，”菲奇说，“把精力集中于此是不明智的，因为我们知之甚少。”其他研究人员则认为要更加细致地分析音乐才能的进化过程，而不是简单寻找单一的答案。“进化过程不是一蹴而就的，”特雷纳说，“要经过很多细微的阶段。”
例如，她的工作解决了听觉场景分析的方面：动物如何在空间中定位声音来源，这一工作可能找到对现代人类的音乐能力至关重要的特性。但是这并不表示音乐在诞生之初没有独特的功能。“我认为，在人类音乐能力的漫长发展过程中，大部分的演化是被音乐自身的进化压力所驱动的，”特雷纳说，“而其余的进化压力则来自于当今音乐能力以外的其他部分。”
大部分研究人员同意一个观点，研究人类的音乐进化需要更多地专注于和生物学相关的方法。比方说，菲奇建议，研究人员不是问为什么进化出了音乐才能，而是问为什么进化出了随着节拍运动的能力。这个研究方法“是真正重要的”，帕特尔说：“我们已经猜测了几百年。现在我觉得，考虑音乐认知里的诸元素，并把它们放到进化框架中去考虑，这才是真正的进展。”
资料来源The Scientist
责任编辑 遥 醒
音乐才能发展时间表
关于古代人类的音乐感知，没有任何实际的证据，研究人员在历史中寻找远古人类能够产生音乐的迹象，从而大致上了解音乐才能进化的时间表。其中一种方法是通过考古学。毫无疑问，最古老的乐器是在德国的洞穴里找到的骨笛（见上图），距今已有4万多年历史（J Hum Evo，62:664-76, 2012）。但是很多研究人员争论，声乐的出现可能比这更早。
为了找到声乐出现的年代上限，有些研究人员从人类解剖学上寻找答案。要想发出复杂的声音，需要强大的大脑和特化的发声器官。比方说，在原始人的进化中，胸腔变得更受神经支配，这一变化让人类（和尼安德特人）更有效地控制发声中的音高和强度。化石证明，像现代人这样能进行呼吸控制的人类最早生活在160万年前，一些研究人员认为这标志着我们的祖先首次能够产生类似歌唱的声音（Am J Phys Anthropol,109:341-63, 1999）。
如果我们的DNA中存在一些部分与感知和处理音乐有关，那么遗传学也能帮助研究人员确定某些特定的音乐才能要素是何时出现在我们祖先身上。然而，直到目前为止，人类何时首次制造出可以被称为“音乐”的事物，目前还是一个谜。
张文韬 译自The Scientist