《iScience》：Distinct neural oscillatory patterns underlying music-evoked emotions: Evidence from MEG and subjective reports
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音乐具有诱发情绪反应的强大能力。本研究探讨了音乐所诱发的愉悦与不愉悦情绪在神经和主观层面的相关特征。30名志愿者（15名女性）在脑磁图（magnetoencephalography, MEG）记录神经活动的同时，聆听了来自电影音乐刺激集（Film Music
音乐具有诱发情绪反应的强大能力。本研究探讨了音乐所诱发的愉悦与不愉悦情绪在神经和主观层面的相关特征。30名志愿者（15名女性）在脑磁图（magnetoencephalography, MEG）记录神经活动的同时，聆听了来自电影音乐刺激集（Film Music Stimulus Set, FMSS）的60段电影音乐片段（30段不愉悦、30段愉悦）。参与者采用九点李克特量表对享乐效价（hedonic valence）、情绪唤醒度（emotional arousal）、愉悦感（happiness）、恐惧感（fear）和音乐偏好（musical preference）进行了自我报告。结果表明，与不愉悦音乐相比，愉悦音乐被评价为更令人愉悦、更令人开心且更受偏好，而不愉悦音乐则被评价为具有更高的唤醒度并诱发更高水平的恐惧感。神经活动结果显示，愉悦音乐在θ和β频段表现出更强的源级振荡功率，且在大脑中呈现不同的区域分布模式。这些发现加深了对音乐诱发情绪的理解，并提示其在治疗情绪障碍和情绪失调方面的潜在临床应用价值。
论文解读
一、研究背景与问题提出
音乐自史前时代以来便是人类经验的基本组成部分。聆听音乐与特定脑功能直接相关，其核心机制在于对奖赏事件的预测——聆听音乐所获得的愉悦感依赖于生成预期、预期进展及其满足。然而，近年来的神经与心理生理学研究表明，当这些预期被违背时，会引发强烈的情绪过程。因此，音乐成为研究情绪过程的宝贵工具。
以往研究已一致表明，享乐效价和情绪唤醒度不同的音乐在体验性自我评分、自主神经反应（皮肤电活动和心率）、反射性反应（惊跳眨眼反应）、躯体反应（面部肌电）以及脑反应等方面均产生显著差异。在脑反应层面，功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）研究显示，聆听情绪音乐可激活皮层和皮层下脑区，包括腹内侧前额叶皮层、杏仁核、脑岛、纹状体、听觉皮层和海马等。近期一项元分析进一步表明，音乐聆听过程中的脑激活模式取决于音乐的享乐效价和情绪唤醒度：前扣带皮层、背侧纹状体和丘脑受唤醒效应影响，而杏仁核和腹内侧前额叶皮层则对音乐刺激的效价敏感。此外，该元分析揭示了音乐内容加工的半球差异：左半球偏好处理不愉悦音乐，而愉悦音乐则存在双侧偏好。
尽管已有大量文献采用fMRI探索音乐情绪诱导的神经机制，但脑电图（electroencephalography, EEG）和脑磁图（magnetoencephalography, MEG）在该领域的应用仍相对不足，尽管它们具有捕捉脑网络功能组织的独特优势。MEG相对于EEG的主要优势在于其具有更好的空间分辨率以分离皮层源，且无需参考电极。两种技术均可与频谱分析结合，将脑活动分解为预定义的特定频带——δ（delta，0.5–4 Hz）、θ（theta，4–7 Hz）、α（alpha，7–13 Hz）、β（beta，13–35 Hz）和γ（gamma，35–100 Hz）——以揭示神经过程的复杂性。已有研究表明，音乐诱发的神经活动已在除δ频带外的所有频谱中被识别。θ频带在音乐诱发情绪中发挥关键作用，θ功率增加与愉悦情绪诱导相关，且右颞叶与右额叶之间θ功率同步化增强与聆听音乐时报告的愉悦感水平升高相关。α功率与音乐诱发的情绪加工密切相关，经典EEG研究观察到愉快音乐聆听时左额叶区域α功率显著下降，而悲伤音乐暴露时右额叶电极α功率显著降低，为“半球效价假说”提供了支持。β功率受节律性刺激呈现速率调制，为维持预测性计时和听觉-运动网络耦合的功能协调提供机制，音乐节奏加快时β波振幅增加，提示β功率与唤醒水平相关。γ频带涉及音乐节拍编码和下一脉冲预期的内源过程。
基于上述背景，本研究旨在通过MEG记录和动态成像相干源（dynamic imaging of coherent sources, DICS）频域源定位技术，考察个体在聆听愉悦和不愉悦音乐时的主观反应及其大脑振荡活动的调制模式，特别关注不同频带（δ、θ、α、β、γ）的神经振荡如何随愉悦和不愉悦音乐加工而变化。研究采用电影音乐刺激集（Film Music Stimulus Set, FMSS）诱发情绪，该标准化数据集具有多重优势：允许研究者考虑音乐偏好这一已知影响情绪反应的变量；允许结合维度模型和离散情绪模型，从而更全面地理解情绪加工；其电影配乐刺激专门为诱发强烈且针对性的情绪反应而创作。
根据先前研究，研究人员预期愉悦音乐相较于不愉悦音乐会诱发更强的振荡脑活动，特别是在θ和β频带；在α频带，预期愉悦音乐聆听时左半球神经α活动更强下降，不愉悦音乐加工时右半球更强下降。
二、研究设计与技术方法
研究招募了30名以德语为母语的参与者（15名女性；平均年龄24.67岁，标准差4.29，年龄范围19–34岁），采用被试内设计。最终21名被试（12名女性）的数据适用于MEG分析。排除原因包括：1名因抑郁问卷高分被排除，3名因个体头模型重建问题被排除，5名因MEG数据中存在强烈伪迹被排除。
研究从FMSS中选取30段音乐片段（15段不愉悦、15段愉悦），基于西班牙语常模的效价和能量唤醒值进行选择。每段刺激呈现8秒，每段刺激重复呈现两次，共获得60段音乐片段（30段愉悦、30段不愉悦）。音乐片段不含歌词或对白。实验采用音乐聆听范式，每个试次后跟随4–6秒随机变化的刺激间隔。
主要技术方法包括：①MEG数据采集使用275通道全头传感器系统（Omega 275; CTF），采样率600 Hz；②数据预处理使用FieldTrip工具箱，包括三阶合成梯度计噪声平衡、去噪主成分分析（denoise_pca）、50 Hz工频及其谐波的离散傅里叶变换滤波、0.5 Hz高通滤波；③源重建采用DICS波束形成器，这是一种频域空间滤波方法，独立应用于δ（0.1–4 Hz）、θ（4–7 Hz）、α（7–13 Hz）、β（13–35 Hz）和γ（35–80 Hz）五个频带，使用多锥形快速傅里叶变换（multitaper FFT, mtmfft）方法进行频谱分解；④个体头模型基于标准化边界元方法（boundary element method, BEM）模型按个体头围缩放生成，源空间使用经非线性变换至个体头空间的标准化皮层网格；⑤调制谱分析用于比较愉悦与不愉悦音乐在0.5–32 Hz范围内的节律调制差异；⑥统计推断采用基于聚类的置换检验（10,000次蒙特卡罗置换）；⑦元分析解码使用NeuroVault平台结合Neurosynth解码器进行认知术语关联分析。
三、研究结果
主观评分结果：分析显示愉悦和不愉悦音乐片段在情感维度和离散情绪以及音乐偏好方面均存在显著差异。愉悦音乐在效价、愉悦感和偏好方面评分显著更高，而不愉悦音乐在情绪唤醒度和恐惧感方面评分显著更高。
调制谱分析结果：愉悦音乐片段表现出显著更强的低频振幅调制，特别是在1–2 Hz频带以及7–8 Hz和20–25 Hz附近的显著峰值。这些低频调制增强与音乐节拍的自然速度（约60–120拍/分钟）直接对应，提示时间结构在塑造音乐感知的享乐效价中发挥作用。相比之下，不愉悦刺激表现出相对衰减的调制能量，缺乏结构化的低频调制。
MEG结果——θ频带：愉悦音乐相较于不愉悦音乐在θ频带表现出显著更强的神经活动，主要分布在右半球额叶、颞叶和枕叶区域（t(20) = 4.49, p = 0.02）。最显著的差异出现在右侧颞中回、右侧额上回、右侧颞上回和右侧额下回。皮层下和边缘区域如右侧尾状核、左侧丘脑和右侧海马也属于显著簇的一部分。不存在不愉悦音乐相较于愉悦音乐表现出更强θ神经活动的簇。
MEG结果——β频带：愉悦音乐聆听时β频带神经活动显著增强，主要分布在双侧半球顶叶区域和后正中线区域，但以右半球优势为主（t(20) = 5.16, p = 0.04）。最强效应出现在右侧顶上小叶、双侧楔前叶和中央后回。其他区域包括后扣带皮层和顶下小叶。不存在不愉悦音乐相较于愉悦音乐表现出更强β神经活动的簇。
MEG结果——δ、α、γ频带：在δ、α和γ频率下，效价条件之间未发现显著差异。
元分析解码结果：θ相关簇的空间区域解码显示与听觉加工、音乐聆听和言语感知相关术语强关联，与θ振荡在听觉相关任务中的已知作用一致。β相关簇的最强关联术语涉及空间注意、视觉运动协调和动作规划，包括顶上小叶、后顶叶、顶内沟、空间注意、眼动、抓握和额顶网络等。
四、讨论与结论
本研究发现愉悦音乐在主观评分、声学调制和神经振荡层面均与不愉悦音乐存在显著差异。在主观层面，愉悦音乐在效价、愉悦感和偏好上评分更高，不愉悦音乐在唤醒度和恐惧感上评分更高，验证了音乐能够可靠地诱发特定情绪状态。在声学层面，愉悦音乐表现出更强的低频振幅调制，与音乐节拍的自然速度对应，支持节奏作为音乐愉悦和参与核心驱动力的理论。
在神经层面，θ频带增强的愉悦音乐神经活动主要分布在右半球额颞网络及皮层下边缘结构，反映了大脑对规律节拍时间模式的跟随能力以及注意和情绪网络的参与。θ振荡在右颞叶和右额叶之间的相位同步化与聆听音乐时报告的愉悦感水平相关，且愉悦音乐比不愉悦音乐具有更大的情绪影响，能更有效地捕获和维持注意。β频带增强的愉悦音乐神经活动主要分布在顶叶和后正中线区域，与感觉运动整合、时间预测和内部计时维持相关。调制谱分析中愉悦音乐表现出的低频调制能量（1–4 Hz，对应约60–120 BPM的节律结构）可作为自下而上的驱动因素，招募听觉和感觉运动区域的β振荡。元分析解码进一步表明，θ簇与听觉和语言加工相关，β簇与空间注意和感觉运动控制相关，两者反映了音乐结构转化为情感体验过程中互补但不同的神经过程。
值得注意的是，研究未发现α频带的效价相关差异，与先前部分研究一致，提示α振荡可能对节奏、唤醒和放松等因素更为敏感，而非情绪效价本身。研究也未发现δ和γ频带的显著差异。
本研究的发现具有重要临床意义。频率特异的神经特征，如愉悦音乐增强的θ振荡功率，可作为评估音乐治疗效果和个体化干预的生物标志物。在情绪障碍（如重度抑郁症，其特征为对负性刺激存在注意偏向）人群中研究音乐聆听过程中的θ频带特征，可为理解这些疾病的病理生理学和音乐干预机制提供有价值的见解。
研究也存在若干局限性：愉悦与不愉悦片段在调制谱上的差异可能与θ和β频带重叠，观察到的神经差异可能部分反映声学而非纯粹的情绪影响；8秒的短刺激时长可能降低情绪沉浸感和神经标记的稳定性；未分析性别对结果的影响；FMSS代表特定音乐类型，结果向其他音乐类型的推广性有待验证。未来研究应采用多模态神经成像（包括同步MEG和颅内记录）以区分皮层与皮层下源，并采用更大样本以检验性别相关效应。
