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黑白键vs.灰白质，弹钢琴如何让脑与众不同？
撰文 | 陳皮半夏（北京大学 神经生物学博士生）
责编 | 毓鸿
排版 | 小箱子
封面图片 作者原创
本文提及的运动皮层分区示意图（A.左侧外视图；B.俯视图）引自文献(1)
大脑皮层的结构极其复杂，各脑区在行为活动中扮演着不同的角色。当我们刚开始学习一项运动技能时，负责运动准备和规划的前运动皮层（premotor cortex, PMC）较为活跃，同时参与的还有前辅助运动区（pre-supplementary motor area, pre-SMA，辅助运动皮层中更靠前的区域）。在随后漫长的练习过程中，随着对曲目和指法的逐渐熟悉，PMC的神经活动降低，辅助运动皮层（supplementary motor area, SMA）持续活跃，这对控制连续动作和执行复杂任务尤为重要。与此同时，初级运动皮层（primary motor cortex）也更加活跃，这里的神经元可以直接投射至脊髓中的运动神经元。这种单突触连接对手指的精细运动非常关键。初级运动皮层将运动意向和肢体的感觉反馈转变为运动指令，并在长期保留和回想这些动作技巧的时候发挥重要作用(1, 2)。总体上看，在学习弹奏的过程中，运动相关皮层的活跃区域有向后移的趋势。与运动控制有关的皮层下区域 引自(2)
演奏中的朗朗
（截自朗朗在疫情期间于柏林音乐厅的演奏视频）
关于程序性记忆，许多钢琴新手可能有过这样的经历：对于已经习得、甚至习惯的错误指法和姿势，再去纠正时往往需要花更多的时间和精力；而如果在练琴时太过依靠这种记忆，中途如果弹错往往会整段垮掉，完全接不上，只能从头再来。因此，初期必要的指导、恰当的练习、练琴中更专注的态度对学习这种技巧性动作都很关键。
左右手高度协调，大脑半球协同工作
僵硬的弹奏示例（截自《猫和老鼠》）
右侧初级运动皮层控制左手运动 引自(2)
此外，要做到双手协调，左右半脑还必须保持高效沟通。胼胝体（corpus callosum）是连接两侧大脑半球的重要结构，两侧的听觉皮层、视觉皮层、运动皮层等区域通过胼胝体传递信息。在音乐家与非音乐家的脑成像研究中，前者的胼胝体面积往往更大。而年轻时的练琴时间也与胼胝体大小有一定的正相关性，尤其是那些负责传输和处理听觉、运动信息的通路(1, 9)。“左脑为逻辑脑，右脑为艺术脑”的说法对吗？
左右脑确实存在“偏侧性”，比如布罗卡氏区（Broca's area）等与语言处理有关的脑区分布在左脑，而右脑确实更擅长视觉表象和空间任务。然而，我们并不能简单地将左右脑归为“逻辑脑”和“艺术脑”。如前所述，二者在处理许多信息时往往是高度配合、协同工作的。此外，音乐家擅长“右脑思维”的说法同样不可靠。这种说法的流行可能与音乐家的左手更灵活、左撇子的比例相对较高有关，而所谓的“右脑开发”也往往对大众进行了错误引导（其实也并没有研究显示我们只使用了大脑的百分之多少）。但是，大量研究表明，学音乐确实可以提高认知功能、社交能力、早期的语言能力、创造力和抽象思维的能力，也有利于缓解压力和改善情绪。
听妈妈的话，练琴要趁早
中枢神经系统包括灰质和白质两种结构。简单来说，灰质以神经元胞体为主，白质以髓鞘化的神经元轴突为主，后者由于脂肪含量较多，在解剖结构上呈现为白色。白质好比大脑中传递信息的高速公路，负责实现感知觉信息、运动信息的快速传导。上文提到的皮质脊髓束、胼胝体都属于白质。
参考文献：1. A. H. D. Watson, What can studying musicians tell us about motor control of the hand? J Anat 208, 527-542 (2006).2. S. Mack et al., Principles of Neural Science, Fifth Edition. (McGraw-Hill Education, 2013).3. R. J. Zatorre, J. L. Chen, V. B. Penhune, When the brain plays music: auditory–motor interactions in music perception and production. Nature Reviews Neuroscience 8, 547-558 (2007).4. B. Haslinger et al., Reduced recruitment of motor association areas during bimanual coordination in concert pianists. Human Brain Mapping 22, 206-215 (2004).5. K. T. Reilly, M. A. Nordstrom, M. H. Schieber, Short-Term Synchronization Between Motor Units in Different Functional Subdivisions of the Human Flexor Digitorum Profundus Muscle. Journal of Neurophysiology 92, 734-742 (2004).6. D. Parlitz, T. Peschel, E. Altenmüller, Assessment of dynamic finger forces in pianists: Effects of training and expertise. Journal of Biomechanics 31, 1063-1067 (1998).7. J. Armand, E. Olivier, R. N. Lemon, S. A. Edgley, in Hand and Brain, A. M. Wing, P. Haggard, J. R. Flanagan, Eds. (Academic Press, San Diego, 1996), pp. 125-145.8. K. Amunts et al., Motor cortex and hand motor skills: Structural compliance in the human brain. Human Brain Mapping 5, 206-215 (1997).9. S. L. Bengtsson et al., Extensive piano practicing has regionally specific effects on white matter development. Nature Neuroscience 8, 1148-1150 (2005).10. Y. Han et al., Gray matter density and white matter integrity in pianists’ brain: A combined structural and diffusion tensor MRI study. Neuroscience Letters 459, 3-6 (2009).11. T. F. Münte, E. Altenmüller, L. Jäncke, The musician's brain as a model of neuroplasticity. Nature Reviews Neuroscience 3, 473-478 (2002).12. A. Engel et al., Inter-individual differences in audio-motor learning of piano melodies and white matter fiber tract architecture. Human Brain Mapping 35, 2483-2497 (2014).
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