腦波與音樂的相關研究

本節共分成兩部分，第一個部份，「大腦研究」將探討腦科學的研究發展史、腦波 的發現，以及腦研究之方法與測量；第二個部份「腦波與音樂之相關研究」，將瞭解目 前與腦波相關的研究類型。

壹、 大腦研究

大腦研究中，將分別論述「腦科學研究發展史」、「腦波的發現」及「腦研究之方法 與測量」。

過去十餘年之間，大腦造影（brain imaging）技術發生了突破性的進展，科學家得 以觀測到人類在執行特定的心智任務時，大腦各個區域的活化情形，因此，以往被認為

「鎖在黑箱子裡」的音樂訊息處理，如今已經由許多大腦造影實驗逐漸揭開其中的奧 秘。

一、腦科學研究發展史

（一）四大古文明

古文明以前人類最初的醫療，與動物大致相同，依照本能而為之，包含撫摸傷 處、食用藥草，有效的方法就留存，無效方法就捨去。而後人類開始相信惡魔、神 明等超自然的力量，因此出現了巫醫、薩滿或魔法師。隨者文明的萌芽，醫學才得 以跟著發展。

四大古文明：埃及、美索不達米亞、印度與中國在醫學上，皆有不同的發展（賴 敏裕譯，2010），與腦科學相關的包含埃及與美索不達米亞文明。最早的腦功能定 位見於 1862 年 Edwin Smith 的埃及外科紙莎草紙（papyrus）抄本，根據內文，腦 科學的研究大約公元前 2500 年至 3000 年間就已經存在。這本紙莎草紙抄本裡共有 48 例觀察報告，詳細描述身體不同部位的病變，當中有 8 例為腦部相關外傷等，就 內文來看，大多為戰爭所導致的傷害，以此推論這可能是透過研究戰爭所造成的腦 部傷害與行為變異關係的最早記載，而此類型也是 20 世紀初期常見的研究方法。

轉至另一個古文明發源地－巴比倫，以用楔形文字在黏土板上記載醫學內容（賴敏 裕譯，2010），但由於粘土書版易碎，目前收藏在費城大學博物館的黏土板還能勉 強辨認出內容（詹克明譯，1987）。

其他地區，例如：歐洲（義大利、法國、奧地利、德國、荷蘭、英國）、非洲

（阿爾及利亞、羅德利亞）、南美洲（秘魯、波利維亞、哥倫比亞）、北美洲與南太

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平洋的島嶼上，皆可發現許多史前的鈷孔顱骨可證實，對於大腦受傷，從史前時期 就有相似於現今外科手術的方式來治癒，但是，古代各種不同民族中，皆缺乏文字 記載，因此並無語言記錄留存（詹克明譯，1987）。

（二）古希臘

人類歷史上對於腦的好奇心。可追溯於古希臘時代，西元前四百年左右，現代 醫學始祖，Hippocrates（B.C. 460~377）將醫學從古希臘盛行的思辨哲學中解放出 來。當時，Hippocrates 學派的醫生已經知曉癲癇是因為腦部受傷而引起。但是，實 際上這個學派只有解剖過動物的頭顱，因為當時的希臘人厭惡人體解剖，但對於腦 的解說在希波克拉底的文章中，卻針對癲癇病人有詳細說明，並提及當一側大腦半 球受傷，身體另一側會產生痙攣或抽蓄，也提醒不要在顱骨顳葉的傷口做盲目穿刺，

以免發生對側身體麻痺（詹克明譯，1987）。Hippocrates 過世後，希臘的醫學存在 的各種派系，西元 2 世紀，Galenus（129~199）認為由感覺器官出來的神經是傳到 腦部，在當時 Galenus 為了證實此一論點，而對腦部進行壓迫，並發現壓迫腦不會 造成人體運動停止而死亡（陳成福譯，1990）。由於當時的羅馬律法禁止人體解剖，

因此 Galenus 主要對動物進行解剖，在人體解剖上，只有從受傷的戰士的傷口中觀 看內部的臟器，對於動物的所有實驗，皆為了完成他獨門的「精氣論」，其醫學觀 與後來的基督教的世界觀不謀而合（賴敏裕譯，2010）。

（三）中世紀

中古世紀的歐洲，為教會所控制，在教會的庇護下，Galenus 的「精氣論」學 說獨霸歐洲醫學界，天主教徒完全抹殺 Galenus 之外的醫學，因此，歐洲的醫師將 希臘與羅馬的醫學從拜占庭帶到東方的阿拉伯（賴敏裕譯，2010）。

（四）文藝復興

當時，官方已經頒布：精神的活動，實質上是由腦部所掌管。1300 年，Reisch,

（1467-1525）出版：《睿智的珍珠》（Margarita Philosophica，1504），以圖示描 繪出不同腦區，掌管不同事務，例如：感覺、想像、幻想由前腦所掌管（相當於今 日所說的左右側腦室）。然而以上皆為透過人類想像。大腦實際的樣貌，需要等到 Da Vinci（1452-1519）於 1490 年左右畫出腦部的解剖圖才讓人得以關其全貌。1506 年左右 Da Vinci 對公牛大腦進行解剖，將融解過的臘注入腦室中，在臘凝固後，去 除腦組織，而做出腦室的模型（陳成福譯，1990），此時，大腦的具體樣子才完整 呈現。

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在教會的壓抑底下，醫學教育都困於 Galenus 的學說內，停滯不前，再加上天 主教禁止人體解剖，直到十三世紀才允許以學問或研究為目的的人體解剖。醫學發 展的轉機，文藝復興的解剖學者 Vesalius, A.(1514~1564)的人體解剖學書出現，

Vesalius 年僅 23 歲，就當上帕多瓦大學的外科學與解剖學教授，在當時，當局為了 配合他，還調整死刑犯的處刑日期，因此，Vesalius 有非常多的機會可以觀察人體 內部的機會，也發現 Galenus 根本沒做過人體解剖。由於在大學任教，他瞭解視覺 可加深印象，特別請專業的畫家、雕刻師等將詳細的解剖圖解重現於木板畫上，1543 年人體構造論（Fabrica）七卷問世（賴敏裕譯，2010）。

（五）工業革命後

18 世紀末葉，各個腦科學主要分為兩個學說。其一為主張「功能定域化論」者

（localizationist），該學說認為不同的腦區，會負責不同的功能（楊玉齡譯，2012）。

其中代表學者為維也納的醫生 Gall（1758~1832），他以顱相術著名，認為人類的 性格是根據腦的形狀所掌控，當某一種能力增強，支配該區的腦就會增大，附蓋於 上方的腦蓋骨也會因此隆起，在當時 Gall 將腦的功能，劃分出 41 區，而有趣的是，

語言功能被劃分於前額葉，與現在的腦科學認知的布洛卡區（Broca）完全符合（陳 成福譯，1990；詹克明譯，1987；楊玉齡譯，2012）。

相對學說則為「多工分散論」者（distributionist），該學說認為大腦需視為同 一群體，透過神經網路、腦皮質，將彼此聯繫（楊玉齡譯，2012）。其中代表學者 為巴黎的生理學家 Flourens（1794-1867），他用不人道的方式破壞動物各部位的實 驗結果，主張大腦皮質的各部份機能等值，而所有的活動皆由大腦皮質全體做用所 產生，但 Flourens 主要觀察的動物為鳥類，而鳥類的大腦皮質並不如人類，因此在 當時有受到質疑（郭俊顯譯，2004；陳成福譯，1990；詹克明譯，1987）。

（六）Broca 區的發現

Bouillaud（1796-1881）從觀察腦炎的患者得出，語言與前額葉有相關，並公開 支持 Gall 腦部分區說。1861 年法國生理學家 Broca（1824-1880）提出一份觀察報 告，發現左前額葉受損的病患，嚴重者會喪失語言能力以及右半身癱瘓。布洛卡區 掌管語言，與人類生活息息相關，因此，在 19 世紀，局部論能獲得較多的支持者

（陳成福譯，1990；郭俊顯譯，2004；詹克明譯，1987；楊玉齡譯，2012）。

直至 19 世紀末，英國神經科醫生 Hughlings-Jackson（1835-1911）提出大腦功 能階層論，他認為語言，屬於複雜的行為，需由高層腦區單一作用，如：Broca 區，

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相對於語言來說，簡單的反射動作，則由大腦皮質區做用即可，並不需要由特定的 大腦區塊才能運作。但在 19 世紀末，大腦功能階層論並不受到醫學界的重視，直 到 20 世紀 Head（1860~1940）再次提出此論點，醫學界才重新重視此學說（陳成 福譯，1990）。

二、腦波的發現

1875 年，英國的 Caton（1842-1926），於兔子頭表皮放置電極，接上檢流器後，

發現腦會產生電流的現象，實驗結果於英國醫學會上展示，但並無受到太大的注意，

直到 1890 年，波蘭的生理學家 Beck（1863-1941）利用狗來做實驗，也得相同結果，

並發表於當時廣為閱讀的雜誌 Centralblatt für Physiologie 上，此時 Caton 向雜誌投 書，聲明他為最早發現的人，Caton 於 15 年前的實驗，才為人所知。

Caton 實驗後，經過 40 年左右，德國精神科醫生 Berger（1873-1941）才成功 完整記錄人腦電位變化記錄。1929 年貝爾格發表關於人的腦電圖的論文，提出人腦 流出的電流活動會因為睡眠而變化，並於論文中提及腦中缺氧與麻醉劑對於腦電波 的影響。而最早發現的腦電波段為 1908 年記錄正常人靜靜閉上眼睛所呈現 10Hz 左右的規則波，特用希臘字母第一個字 Alpha 為其命名。當人們睜眼凝視東西時，

α 波會漸漸消失，會產生 20Hz 左右低振幅的波形，貝爾格將其命名為 β 波。經由 英國著名生理學家 Adrian（1889-1977）實驗證實之後，很快受到世人的注意。而 艾德里安為了表示對被貝爾格的尊敬，特將α 波也稱之為 Berger rhythm（貝爾格波）

（陳成福譯，1990；郭俊顯譯，2004）。

腦波一般分為：δ 波（delta，3Hz 以下）、θ 波（theta，4-7Hz）、α 波（alpha，

8-12Hz）、β 波（beta，14-30Hz）、γ 波（gamma，31-55Hz）、λ 波（lamba）、σ 波

（sigma）、κ 波（kappa，α 波的一種）、μ 波（mu 節律），共九種。在不同活動時，

各有強弱，例如:睡眠與清醒、緊張與放鬆等。

δ 波，又稱沉睡波，通常出現於第三與第四期睡眠，或是大腦損傷或昏迷病患 的無意識睡眠中；θ 波為潛意識的腦波，與記憶、情緒、信念、個性有關，是靈感 與創造力的來源；α 波，又稱鬆弛波，為 1908 年由德國精神科醫生 Hans Berger 所 發現，由於是第一個被發現的腦波波段，因而使用希臘字母第一字 Alpha 來命名，

α 波是意識與潛意識之間的橋樑腦波，是想像力的來源，通常在個體閉眼，或放鬆 的狀態下出現，主要分布位置為腦部後方，枕葉（occipital lobe）與頂葉（parietal lobe）

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的位置最強；β 波，又稱為忙碌波，屬於低振幅，高頻率的腦波，通常出現於清醒 時，主要是智力（邏輯思考、推理、計算）所需的腦波來源，壓力較大或是過於緊 張也會出現β 波，主要分布位置為大腦前方，額葉（frontal lobe）位置最強；γ 波，

是覺醒與專注的代表腦波，在大腦活動增加或執行特定工作時，相關的局部大腦皮 質會有增強的現象，通常與認知有相關（莊佩旻，2005；孫光天、許家彰、李耀全、

孫嘉臨，2007；楊玉齡，2012；歐秀慧，2006；關尚勇、林吉和，2007；

Guðmundsdóttir，

孫嘉臨，2007；楊玉齡，2012；歐秀慧，2006；關尚勇、林吉和，2007；

Guðmundsdóttir，