Successions of tones are motions … in respect to an order based on forces in tones… Musical tones point to one another, attract and are attracted … The dynamical quality of musical tones makes melodies out of successions of tones, and music out of acoustical phenomena.
音调的连续变化是一种运动……基于音调中力量的秩序……音调相互指涉，相互吸引并被吸引……音调的动态特性使音调的连续变化形成旋律，并使声学现象转化为音乐。
— V. Zuckerkandl
音乐是人类文化中最古老、最广泛的语言之一。无论是巴赫的赋格、非洲部落的鼓点，还是婴儿听到摇篮曲时的笑容，都让人不禁思考：为什么音乐如此有力量？
过去的研究多认为，音乐带来的共鸣来自我们大脑的预测机制——我们之所以被“节奏感”打动，是因为我们喜欢“猜中”旋律的发展。但，真的是这样吗？
2025年3月，一篇发表于《Nature Reviews Neuroscience》的综述性论文提出了不同的答案。这项研究由康涅狄格大学、麦吉尔大学等多所高校组成的研究团队完成，他们基于神经科学和非线性动力学的原理，构建了一个全新的理论体系：神经共振理论（Neural Resonance Theory, NRT），从底层生理机制解释音乐为何能够打动人心。
从古至今，音乐都能激发情绪、连接人心，并促进群体协调。几乎所有文化的音乐中都存在“节拍”和“调式”结构，这一跨文化的普遍性，令人好奇： 音乐感知是否与人类神经系统的基本结构密切相关？
此前许多理论认为，大脑通过预测（predictive coding）来感知音乐：我们根据过往经验预测旋律的走向，然后用偏差来修正。但作者指出，这一理论忽略了音乐感知的身体性与生理基础。
于是，他们提出NRT，认为：
🧊 “音乐不是我们预测出来的，而是我们“共振”出来的”。
也就是说，我们的神经系统和身体，会自发地与音乐产生同步，形成稳定的认知状态和感知结构，这种神经共振本身就构成了音乐体验的基础。
Fig.1|Timescales of neural oscillations and music（神经振荡与音乐的时间尺度）.
图注：音乐如何“敲打”我们的大脑？慢速音乐节奏（< 12 Hz）会同步大脑皮层的低频振荡（δ, θ波）。更快的节奏和音高信息则激发高频脑波（α, β, γ波）的强度变化，并依赖听觉神经和脑干对声音波形（最高达~4 kHz）的精确响应。超过~4 kHz，我们主要感知音高而非节奏细节。
NRT融合了动力学、神经生理学和音乐理论，强调音乐感知是多层次神经振荡系统之间的 非线性共振 结果，主要包括以下重要特征：
🧊 非线性共振 ：神经系统可以“锁定”在特定频率上，甚至自动“推断”出节奏中并未真实存在的“缺失节拍”。
🧊 稳定与吸引力 ：神经系统更倾向于同步到“简单整数比”的频率组合，这也解释了为何某些节奏和音程更易被接受。
Fig. 2 | Stability predictions across timescales（不同时间尺度下的稳定性预测）.
图注： 稳定性的数学核心：简单即稳定。 数学模型显示，当两个振荡频率成简单整数比（如1:1鼓点对齐、2:1八度音程），它们的同步最稳定（图中彩色区域更宽），抗干扰能力强。这一原理统一解释了： 上图 慢速复节奏的清晰可辨，与 下图 快速和声中协和音程（如八度、五度）的悦耳稳定。复杂比例则稳定性较差。
⏱️ 自我调谐 （Attunement）：通过文化经验、练习与感知习得，我们的神经振荡结构逐步与音乐世界“对齐”。
⏱️ 强预期 （Strong Anticipation）：基于传导延迟，我们的大脑会自发“抢拍”，例如提前打鼓或手舞足蹈。
神经共振理论（NRT） 以非线性神经动力学（特别是神经振荡）的数学原理为核心 ， 构建了一个 统一的框架 。这个框架的强大之处在于，它 用一个理论透镜 ，既能解释人类音乐性的 普遍生物基础 （自然约束），也能解释其 多样的文化表现形式 （文化变异），并且 弥合了 音乐处理中 节奏（慢速）和音高/调性（快速）这两个分离时间尺度之间的鸿沟 。 它强调动力系统理论是研究相关神经机制（振荡、可塑性、延迟）的关键工具，并指出NRT建立在早期关于音乐预期、协调和预测研究的基础之上。
Fig.3| Rhythm and temporal structure（节奏与时间性结构）.
图注： 你的大脑，天生懂节奏！ 音乐一响，脚就跟着抖？这背后是大脑强大的“节奏预测系统”在工作！神经共振理论揭示了其中的奥秘：
🧊 a. 节拍预测器： 简单规律的节奏（上图）会在大脑里形成清晰的“节拍期待”（下图波峰），像闹钟一样准时预测下一个鼓点。
🧊 b. 心跳脉冲： 复杂节奏（如切分音）中，大脑也能找到隐藏的“心跳脉冲”（下图虚线）。即使鼓点打在“弱拍”上（切分音），我们依然能感觉到那股推动力——虽然可能踩不准点（“缺失脉冲”）。
🧊 c. 抖腿的魔力 (律动感)： 想跟着音乐摇摆（Groove）？大脑得先“听”到那个脉冲心跳，才能感受到节奏的“意外惊喜”！
🧊 d. 切分音的困惑： 节奏切分得太复杂（下图），大脑找不到“心跳脉冲”了？这时候，身体想抖腿的冲动反而会降低——因为“踩不到点”让人迷茫！
🧊 e. 节奏感是天生的吗？ 婴儿听到音乐也会扭！被动聆听或被抱着蹦跳，都能塑造节奏感。大脑天生更容易学会“咚-哒咚”（2:1）这种简单比例，复杂的“咚-哒-哒咚”（3:1）就需要多练练了——大脑里的“节拍器”需要时间磨合。
🧊 f. & g. 独奏 vs. 合奏： 自己弹琴（上图），节奏随心走；三人合奏（下图），高手们却能像“共用大脑”一样精准同步（看整齐的波动线！），这就是神经共振产生的默契耦合。
3.1 节奏感从何而来？
🧊脑电研究表明：我们的 δ、θ波段（0.5–8 Hz）会与音乐节奏自然同步 ，即使音乐本身节奏不规则，我们仍可“构造”节拍。
🧊“缺失节拍”现象：即使某个节拍在声音中不存在，神经系统仍可生成该频率的共振。
3.2 “Groove” 的秘密？
🧊稍复杂但有规律的节奏最容易激发“groove感”，引发听者“想动起来”的冲动。
🧊 神经成像研究显示，当这种感觉发生时，听者的运动皮层与听觉皮层都产生了增强共振。
3.3 音高与和声：背后的数学规律
🧊和声音程如纯五度（3:2）与八度（2:1）是神经系统最稳定的共振模式。
🧊 无论是在脑干频率跟踪反应（FFR）还是主观和谐感受中， 小整数比都更容易产生愉悦感。
3.4 文化塑造：我们“听懂”自己的音乐
🧊 神经系统在婴儿时期就开始“调谐”文化特定的节奏与音高结构。
🧊 学过西方音乐的人更容易在复杂节奏中感受到“律动”，即文化经验提升共振系统的适应力。
本研究提出了一个极具颠覆性的观点：
音乐不仅是听觉刺激，更是一种“神经动力学体验”。
动态系统作为音乐认知神经科学工具的应用仍处于起步阶段。音乐与大脑中的神经振荡系统产生深度耦合，我们通过非线性共振机制，与音乐同步，从而感知、记忆、预测和共情。
🧊这不仅改变了我们对“音乐认知”的理解，也对儿童音乐教育、跨文化音乐体验、神经康复训练等领域提供了科学支持。
Fig. 4 | Consonance, melody and tonality（协和性、旋律与调性）. 大脑的“音乐解码器”有多强？神经共振理论告诉你！
🧊 a. 音乐信息高速路： 声音从耳朵（耳蜗）出发，经过脑干、丘脑，直达听觉皮层，层层解码。
🧊 b. 脑干的“自动复读机”： 听到复杂声音（灰色波形）？脑干不仅能捕捉所有频率（红色响应），还能“脑补”出更多细节！NRT模型（蓝色）完美预测了这一切，揭示了听觉系统天生的“共振”能力。
🧊 c. 听旋律，猜和弦！ 听巴赫的旋律（上图）时，大脑如何瞬间感知到隐藏的和弦（E, G#, B）？NRT神经网络模型（下图）就像大脑的“和声侦探”：属于主和弦的音符持续活跃（黑色），其他音符迅速被抑制（黄色）——精准预测了我们的听觉体验！
🧊 d. 跨越文化的“好听”标准！ 为什么某些音符听起来更“安定”？NRT模型（蓝色大点/线）不仅精准预测了西方C大调（左图）的音阶稳定性，连印度拉格“雅曼”（右图）的复杂美感也能完美匹配人类感受（灰色大点）！比单纯统计音符时长（紫色小点）准多了！ 大脑对和谐的理解，竟有普世的“共振”法则？
⏱️ NRT 的强大之处：它用一个基于“神经共振”的模型，从底层听觉响应（脑干）到高层音乐理解（和声、调性），甚至跨越文化差异，都能做出惊人精准的预测！
Harding, E. E., Kim, J. C., Demos, A. P., Roman, I. R., Tichko, P., Palmer, C., & Large, E. W. (2025). Musical neurodynamics. Nature Reviews Neuroscience, 26(5), 293–307.
原文详情请戳 👇
https:///10.1038/s41583-025-00915-4
