如果不是大脑在我们颅骨下以超级复杂的方式在工作，再美好的音乐对我们都只能是充耳不闻的空气振动而已。尽管大脑如何解析声音进而让我们听到音乐，至今尚未完全明朗，但目前脑神经科学已经能为我们初步指出，大脑究竟用哪里在“做”音乐，而音乐又对大脑做了什么。
大脑怎么处理音乐？
音乐能从各种不同向度来定义，诸如音高、旋律、速度、节奏、音色等等。而人类大脑要产生听觉，则由较低层次的察觉循序渐进到较高层次的信息处理。
举例来说“一闪一闪亮晶晶”的简单旋律，并不只是七个音符，而是在空间与时间当中接续起来的声音频率、音量强弱与时值长短。耳朵察觉这些微妙的声音特征，而大脑不同的区域则负责诠释耳朵传递过来的资讯。
在研究大脑损伤的失乐症者（amusia，无法感受音乐）之后，科学家方能在大脑中定位出处理不同声音向度的部位。
音高：音高是用来堆砌旋律的砖瓦。人类以两侧颞叶处理音高资讯，不过右脑往往更为活跃。有绝对音感的人，大脑构造也不太一样。神经科学家 Stefan Elmer的研究就指出，绝对音感者的听觉皮质（颞叶上处理声音的部份）与额叶之间有着较强的连结。
速度／节拍：小脑负责处理节拍、节奏与速度的变化。小脑在日常生活中能帮助我们维持运动技巧与全身协调。研究显示，演奏家的小脑体积会比非演奏家还大，因为演奏家需要精准的时间感与身体协调，才能好好完成演奏。
音色：音色是声音的品质，与音量强弱无关。当我们辨认不同乐器的音色时，右脑颞叶就运转起来了——因为音色是不同频率泛音的叠加，所以处理音高的能力正是处理音色的能力。
情感：杏仁核是大脑当中掌管情绪，特别是引发“fight-or-flight”反应的重要部位。当然，这个部位也深刻牵涉着音乐情感，另一个被认为与音乐情感有关的部位是海马回。
海马回的功能主要是储存记忆，而强烈的记忆则与强烈的情感连接在一起，每当音乐触动了这种回忆，情感也因此受到激发。若想再考虑其他层次的音乐组成元素，脑部究竟是怎么同时统整这些，目前就不得而知了。
音乐能让我变聪明吗？
大部分的人认为听古典乐能变得更聪明，这种所谓的“莫札特效应”时常遭人误解。1990～2000年代许多人都相信，从幼儿时期开始听莫札特（或是普遍而言的古典乐）能大幅提升智商。
聆听莫札特音乐时，的确可以暂时增进空间知觉与推理能力——不过大概也就仅限于此。然而莫札特的 D大调双钢琴奏鸣曲（K448）在大脑这个主题上依然相当耐人寻味。研究显示，时常聆听这首奏鸣曲的癫痫病患，发作频率会确实下降。
就算不能让你变聪明，音乐依然是帖良药
音乐与大脑之间耐人寻味的连结，让研究者们能够更深入理解音乐可以如何应用于改善人类生活。音乐治疗以脑神经科学研究作为辅助，对行为与情感疾患进行复健与治疗，也能用来治些身体上的小病小痛。
其它关于音乐与大脑的研究当中，最显而易见的例子就是音乐心理学，这也是许多音乐疗法发展的基石，同时是一个有待探勘的深邃领域。
生物音乐学也关切音乐的心理面向，但更着重音乐之于人类的生物与生理面向。动物音乐学与生态音乐学则分别检视音乐与动物、音乐与环境之间的关系。
最后，民族音乐学研究音乐的社会与文化脉络，也包括音乐经验的心理学与神经科学面向，因为来自不同音乐文化圈的人演奏并体验音乐的方式，不仅在外显的行为与反应上有不同表现，在大脑运作层次也有所不同。
音乐有各式各样的应用方式能让我们的每日生活变得更好，而认识大脑则是了解音乐如何改善生命的关键一步。
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