腦科學 躍動的 舞蹈神經 最新的腦造影研究 揭露了 跳舞時腦部如何編織複雜的舞步 撰文 布朗 Steven Brown 巴森斯 Lawrence M. Parsons 翻譯 涂可欣 重點提要 舞蹈是人類基本的表達方式 複的舞步 這項研究讓我們得以窺見 即 然 讓我們的腳常跟隨音樂打拍 使是最基本的舞步 都需要動用到腦部複 子 身體搖擺而渾然不覺 先不 雜的協調溝通 之一 極有可能和音樂共同 論這種本能有什麼演化目的和用途 它卻 演化 而成為我們產生節奏 是人類獨有的新奇能力 放眼哺乳動物 的方式 抓住節奏 甚至整個動物界 還找不出有誰具備類似 神經科學家很久以前就開始研究一些獨 的天賦 我們這種無意識的誘發行為是舞 立的動作 像是腳踝的旋轉或指尖的敲 體方位的心像 能夠幫助我 蹈的基本核心 而集合了動作 韻律 姿 點 讓我們對腦部如何指揮簡單的動作有 們在空間中運動 此外還有 態表現的舞蹈 是一項最同步的團體活 基本認識 就拿單腳跳來說 先別管還要 動 一起跳舞的人在空間和時間上需要相 邊跳邊用手拍頭 腦部的感覺運動系統 互配合 這在其他社交活動中很少見到 必須計算空間知覺 平衡 意向和時機 儘管舞蹈是人類基本的表達方式 神經 簡單來說 在靠近後腦的地方有一塊稱為 無意識誘發行為 顯露了人 科學家卻一直未深入探究 不過最近研究 後頂葉皮質 posterior parietal cortex 的 類跳舞的本能 而這是因為 人員針對業餘和職業舞者進行了第一次腦 區域 可將視覺資訊翻譯為運動指令 並 接進行對話 避開了較高層 造影研究 討論的問題包括了舞者如何在 將訊號傳送到前運動皮質和輔助運動皮質 的聽覺區 空間中行進 如何調整步幅 如何學習繁 的運動籌劃區 再將指令投射到主要運動 舞蹈需要特化的心智技巧 我們的腦中有著可以反映身 些區域的功能類似校準儀 可讓我們的動作配合音樂的 節拍 讓我們的腳不自覺打拍子的 腦部特定的下層皮質區域直 84 我 們與生俱來的韻律感是如此自 SA078-P084-089.indd 84 2008. 08 2008/8/1 6:14:48 PM
WOODY WELCH Aurora Photos 皮質 那裡產生的神經衝動最後會送到脊 作的腦造影研究 我們以正子斷層造影 髓 命令肌肉收縮 參見86頁 腦部的 PET 掃描男 女各五名舞者的腦部 行動元件 記錄腦部活動時血流的改變 而研究人員 在此同時 肌肉內的感覺器也會提供腦 認為特定區域血流量增加 代表該處神經 部回饋資訊 將確實的空間方位從神經到 元活化較多 我們的受試者平躺在掃描儀 脊髓傳回大腦皮質 位於腦部後方的小腦 內 頭被固定住 但腿仍能活動 腳可在 和腦部核心的基底核 basal ganglia 中 一塊傾斜的平板上滑行 見87頁 神奇 的皮質下迴路 會根據回饋資訊來調整運 舞步 首先 我們請舞者跟隨耳機播 動指令 修正實際的動作 目前我們仍不 放的探戈樂曲節奏 跳一段衍生自阿根廷 清楚的是 是否將相同的神經機制加以擴 探戈的沙來達舞的基本方塊步 接著我們 大 就可以執行像足尖旋轉這樣優雅曼妙 請舞者配合音樂節拍收縮腳部肌肉 但並 的動作 不真的移動 比對這兩種情況下的腦部掃 為了探索這個問題 我們和美國德州大 描結果 刪除單純收縮肌肉時引發的腦部 學聖安東尼分校健康科學中心的馬蒂內茲 活動區 我們即可找出指揮雙腳在空間中 Michael J. Martinez 合作 邀請業餘探 運動和產生特定動作模式的腦區 戈舞者為研究對象 進行了第一個舞蹈動 sa.ylib.com SA078-P084-089.indd 85 舞蹈是最同步的團體活動 神經科 學家正試圖解答我們為什麼跳舞 又如何跳舞 如同我們的預期 這項比對排除了腦部 85 2008/7/22 9:02:52 PM
基本概念 腦部的行動元件 為了找出腦部控制舞蹈的區域 研究人員必須對腦部如何執行自發性運動有基本 概念 以下是簡化的機制 主要運動皮質 腦中負責運動籌劃功能 左圖 的是位 於額葉較外層的前運動皮質 圖中未顯 示 和輔助運動皮質 它們會評估來自 腦部其他區域的訊號 箭頭所示 像 是身體在空間中的位置 以及關於先前 動作的記憶 這兩個區域與主要運動皮 質聯繫後 由主要運動皮質決定哪些肌 肉收縮和收縮的程度 再將指令經脊髓 傳送到肌肉 輔助運動皮質 頂葉 額葉 枕葉 美國聖路易華盛頓大學的厄 哈特 Gammon E. Earhart 和哈 克尼 Madeleine E. Hackney 在2007年12月發表的報告中指 出 探戈可改善帕金森氏症患者 的行動能力 帕金森氏症是因為 大腦底部基底核的神經元退化 阻斷了原本要上傳到運動皮質的 訊息 最後導致病患顫抖 僵 直 難以起始想做的動作 研究人員發現病患在上了20 次探戈舞蹈課之後 身體無法動 彈的情況減少了 而且和參加一 般運動課程的病患相比 學習探 戈的病患有較佳的平衡感 而且 在評量跌倒風險的 起身行走 測試中得分也較高 顳葉 腦幹 脊髓 通往肌肉 基底核 視丘 小腦 當肌肉將資訊傳回腦部時 右圖 腦部會微 調動作 小腦利用來自肌肉的回饋資訊來協助 維持平衡並修正動作 此外 基底核也會收集 來自皮質區的感覺資訊 然後經由視丘轉告運 動皮質 許多基本運動區 最後脫穎而出的是與 86 SA078-P084-089.indd 86 你計畫路徑 人類及其他哺乳動物的空間知覺和定位 接下來我們又要求舞者在沒有音樂的情 有關的頂葉 parietal lobe 當我們跳舞 況下跳探戈舞步 然後比對掃描的結果 時 空間認知主要是靠 動覺 即使閉 刪除掉共同活化的區域後 我們希望找出 上雙眼 憑藉肌肉裡的感覺器 你隨時都 讓人們配合音樂起舞的關鍵區域 這次刪 可察覺軀幹和四肢的位置 這些感覺器會 減法再次扣除了幾乎所有的運動區 剩下 知道每個關節的旋轉和每塊肌肉的張力 最主要的差異為位於小腦接受脊髓輸入訊 將資料上傳回腦部 而在腦部構成了反應 號的區域 雖然在有音樂或沒有音樂的 全身狀態的心像 特別是我們看到 因跳 情況下跳舞 都會動用到小腦的前方蚓部 探戈時而活化的頂葉中有一個稱為楔前葉 anterior vermis 但比起自行打節拍 precuneus 的區域 非常靠近腳部的動 跟隨音樂跳舞時流入這個區域的血液量明 覺區 我們相信在楔前葉裡有著一張人體 顯較多 動覺圖 讓人們在運動時能感知身體在空 儘管研究剛起步 初步結果讓我們相信 間中的位置 不管你是跳著華爾茲或是直 小腦的這塊區域就像是個後勤指揮站 監 線行走 楔前葉都會以身體為中心 幫助 控腦部各處資訊 然後協助規劃動作 參 TAMI TOLPA; PETER MCBRIDE Aurora Photos (dancers) 探戈的撩人功效 2008. 08 2008/7/22 9:02:55 PM
偵測不到血流量的改變 見2003年 9 月號 小腦一點都不小 小 腦符合了優良天然節拍器的所有條件 它 因此我們可以下定論 MGN 的活化並 接收了來自各方的廣泛資訊 包括聽覺 不是因為聆聽音樂所引起的 而是與肢體 視覺和體感覺皮質系統 一種因應聲音 動作及音樂的校準密切相關 這項發現讓 景象和觸覺等各式刺激來調整動作的能 我們提出了一個 降格越界 low road 力 它同時還具有反應全身感覺運動的 的假說 這種無意識的誘發行為 是因為 心像圖 神經聽覺訊息直接投射到小腦的聽覺和計 出乎意料的是 我們的第二項分析也透 大學心理 神經科學和行為學系 時迴路 而繞開了較高層大腦皮質聽覺區 露了為什麼我們會不自覺跟隨音樂打拍 神經藝術實驗室的負責人 他的 所導致的結果 子 在比對跟隨音樂跳舞和自行數拍子 的掃描結果後 我們發現在聽覺路徑中 研究著重在了解語言 音樂 手 勢 舞蹈和情緒等人類交流的神 經機制 巴森斯 右 是英國雪 模仿舞步 有一個稱為內側膝狀核 medial geniculate 菲爾大學心理系教授 研究主題 當我們觀看和學習舞蹈動作時 會利用 nucleus, MGN 的下層皮質結構 只在有 包括小腦的功能 二重唱 兩人 到腦部其他的部位 英國倫敦大學學院的 音樂時才會活化 起初我們以為這只是反 COURTESY OF STEVEN BROWN (Brown); COURTESY OF LAWRENCE M. PARSONS (Parsons and subject in scanner); LUCY READING-IKKANDA (ilustration); FROM THE NEURAL BASIS OF DANCE, BY STEVEN BROWN ET AL., IN CEREBRAL CORTEX, VOL. 16, NO. 8; 2006 (brain scans) 布朗 左 是加拿大麥克馬斯特 對話和演繹推理的神經科學 卡爾沃 梅禮諾 Beatriz Calvo-Merino 映聽覺刺激 音樂 的存在 但比較對照 和海格爾 Patrick Haggard 研究了舞者 組的掃描結果後排除了這個假設 當受試 在觀看要學習的舞蹈時 腦部哪些區域會 者聆聽音樂但不運動腳時 我們在 MGN 受到活化 也就是說 他們想知道當芭蕾 實驗設計 神奇舞步 為了找出與跳舞有關的腦區 本文作者請業餘探戈舞者平躺在正子 斷層掃描儀上 他們的頭部固定 但可以透過耳機聆聽探戈舞曲 雙 腳也可在一塊傾斜平板上滑行移動 如下方照片 主要運動皮質 輔助運動 皮質 僅收縮肌肉時 活化的腦區 楔前葉 跳探戈 活化的腦區減去 肌肉收縮活化的腦區 探戈的舞步 sa.ylib.com SA078-P084-089.indd 87 在一項類似的實驗中 作者掃描了舞者在兩 種情況下腦部的活化 第一種情況是舞者配 合音樂收縮肌肉 但並不真的移動四肢 第 二種情況是跟隨音樂跳一段探戈舞的基本方 塊步 左下角插圖 當作者刪除單純收縮肌 肉時活化的腦區後 剩下的是跳探戈舞步時 會活化的楔前葉 87 2008/7/22 9:02:56 PM
芭蕾舞有助平衡? 美國加州聖地牙哥州立大學的席蒙斯 (Roger W. Simmons) 發現, 當人們失去平衡時, 受過傳統芭蕾舞訓練的人恢復平衡的速度比一般人快多了, 因為他們的神經和肌肉反應都較快 當腦部在學習舞蹈動作時, 似乎也會訓練特定腦區加速更新身體送回的回饋資訊 結果 腦裡的編舞者 舞者或卡波艾拉 ( 源於非洲的巴西戰舞 ) 舞者在觀看這些舞步時, 腦中是否有哪些區域, 只在觀看自己所會的舞蹈時才會啟動, 而在觀看其他舞蹈時則無反應? 這支研究團隊以功能性磁共振造影 (fmri) 來掃描芭蕾舞者 卡波艾拉舞者和一般人 研究人員讓受試者觀看沒有聲音的芭蕾或卡波艾拉舞蹈的三秒鐘短片, 進而發現舞者的專長對前運動皮質的活化有重要影響, 只有當舞者觀看到他們自己也能跳出的舞蹈動作時, 該區域的活化才會增加 其他的研究則提供了一個可能的解釋, 研究人員發現當人們觀看簡單的動作時, 前運動皮質中與執行這些動作有關的區域會活化, 顯示我們會在腦部預演我們看見的動作, 這種做法可能可幫助我們學習和了解新的動作 研究人員正檢查人類有多廣泛地使用這樣的仿效迴路 本文作者發現當我們跳舞時, 下面所述的腦區除了執行動作外, 還 扮演了更多功能 楔前葉 卡爾沃 梅禮諾等人在後續研究中, 比較了男女芭蕾舞者觀看同性或異性舞者跳著性別專屬的舞蹈動作時腦部的活動, 結果同樣是男舞者觀看男性舞步 女舞者觀看女性舞步時, 前運動皮質的活化最多 能在腦中預演動作的能力, 確實是學習運動技巧的關鍵 2006 年時, 美國達特茅斯學院的克勞斯 (Emily S. Cross) 和葛拉夫頓 (Scott T. Grafton) 想知道學習舞蹈時腦中仿效迴路的活化是否會增加, 他們連續數週 每週一次以 fmri 掃描正在學習複雜現代舞的舞者, 在掃描時, 受試者會觀看與自己正在學習或完全不相關的五秒鐘舞蹈影片 ; 在短片放映完後, 受試者會自我評量能否跳出短片裡的動作 結果驗證了卡爾沃 梅禮諾的研究, 前運動皮質在訓練期間會活化升高, 而且與受試者對自己能力評估的高低成正比 這兩項研究彰顯出當我們在學習複雜的一連串動作時, 除了會活化直接控制肌肉收縮的運動系統外, 也會啟動身體完成特定動作的運動籌劃系統 當人們對特定運動模式越專精, 就越能夠想像動作的感覺, 也越可能駕輕就熟地做出那些動作 然而我們團隊的研究也顯示, 在腦中模 擬舞步 網球發球或揮打高爾夫球的能 內側膝狀核 力, 並不像上述研究所認為的是純視覺 前方蚓部小腦的這塊區域會接收來自脊髓的訊息, 它的功能有些類似節拍器, 可幫助跳舞時動作與音前方蚓部樂的校準 內側膝狀核下層聽覺通路中的一站, 這個區域可幫助設定腦內天然節拍器的快慢, 也是讓我們的腳不自覺隨音樂打拍子 身體搖擺的根源, 這是因為它可以直接與小腦聯繫討論節拍的資訊, 而不需要先請示較高層的聽覺皮質區 楔前葉含有完整的人體感覺心像圖, 幫助舞者以自身為中心規劃路徑 性, 它還牽涉了動覺 事實上, 要達到真正精通, 還需要一種肌肉感覺 運動意象以及腦部的運動籌劃區 早期的語言形式 或許對神經科學家來說, 最有趣而值得探究的問題是為什麼人類會開始跳舞 音樂和舞蹈肯定是密不可分的, 而許多舞蹈都會發出聲響, 例如美洲的阿茲特克舞者就會穿上裝飾著哈優由塔樹種子的綁腿 ( 稱為 chachayote, 開心之意 ), 讓每個舞步都喀啦作響 在許多文化裡, 人們跳舞時會在身上和衣服上裝戴可發出聲音的物件, 像是鞋底金屬片 響板和珠子等, 也 tami tolpa; Nancy brown Getty Images (dancer s feet) 88 2008. 08
KEVIN FLEMING Corbis (dancers); DAVID MCNEW Getty Images (detail) 在墨西哥市表演的阿茲特克舞者 會穿上飾有植物種子的綁腿 稱為 chachayote 上圖 讓每個舞步都 能發出聲響 在許多文化中 舞者 會在身體和衣飾上裝戴可發出聲音 的物件 音樂和舞蹈可能曾共同演 化以產生節律 不過與音樂不同的 是 舞蹈能清晰地傳達意念 可能 是早期語言 經常有拍手 彈指和頓腳等有聲動作 因 似乎與語言沒有直接關係 2003年美國 此我們提出 人體打擊樂器 的學說 舞 加州大學洛杉磯分校的艾可邦尼 Marco 蹈最初是從發聲現象演化而來 音樂 特 Iacoboni 以磁性刺激腦部來擾亂布洛卡 別是打擊樂 則是隨舞蹈一起演進以和韻 區或右腦對應區 結果發現在兩種情況下 律互補 最早的打擊樂器很可能是舞蹈服 受試者右手手指模仿動作的能力都變差 飾配件 與阿茲特克的綁腿相差不遠 了 艾可邦尼團隊的結論是 這個區域對 然而和音樂不同的是 舞蹈有非常強烈 模仿極為重要 而模仿是學習他人和傳播 的表徵和模仿能力 舞蹈極可能是早期的 文化的關鍵要素 我們也有一個假說 雖 語言 事實上 舞蹈就是一種典型的肢體 然我們研究本身並未實際探討到模仿問 語言 我們的研究也發現了一個有趣的現 題 但跳探戈舞和模仿手指動作都需要腦 象 在我們所有的研究中 舞者右腦額葉 部對那些相關動作發出正確的一連串指 都有一個區域會活化 對應到左腦的相同 令 就像布洛卡區會幫助我們串連字詞完 位置 就是與語言生成息息相關的布洛卡 成語句一樣 它的對應腦區可能可幫助舞 區 Broca s area 過去10年來 研究人 者將個別動作串連成流暢的舞步 員也發現布洛卡區內含有手的心像圖 我們希望未來腦造影研究能提供更多有 這項發現支持了語言演化的肢體理論 關舞蹈的腦作用機制和演化的知識 而 提倡這理論的人認為語言最初是從動作系 舞蹈的演化又與語言和音樂的誕生密不可 統開始 後來才發展出語音系統 而我們 分 我們認為舞蹈是語言表徵力和音樂韻 的研究則率先顯示腳部動作會活化右腦中 律結合的產物 兩者的交流讓人類不僅能 相當於布洛卡區的神經 益加強化了舞蹈 用肢體來敘說故事 也能在與其他舞伴的 是從表徵性溝通方式開始演化的觀念 同步動作中培養出社會凝聚力 右腦中對應布洛卡區的這個腦區 對於 一個人是否擅長跳舞有沒有影響 答案 sa.ylib.com SA078-P084-089.indd 89 涂可欣 陽明大學神經科學研究所碩士 美國伊利 諾大學遺傳所博士研究 現專事科普翻譯工作 延伸閱讀 Action Observation and Acquired Motor Skills: An fmri Study with Expert Dancers. Beatriz Calvo-Merino, Daniel E. Glaser, Julie Grèzes, Richard E. Passingham and Patrick Haggard in Cerebral Cortex, Vol. 15, No. 8, pages 1243 1249; August 2005. Building a Motor Simulation De Novo: Observation of Dance by Dancers. Emily S. Cross, Antonia F. de C. Hamilton and Scott T. Grafton in Neuroimage, Vol. 31, No. 3, pages 1257 1267; July 1, 2006. The Neural Basis of Human Dance. Steven Brown, Michael J. Martinez and Lawrence M. Parsons in Cerebral Cortex, Vol. 16, No. 8, pages 1157 1167; August 2006. Seeing or Doing? Influence of Visual and Motor Familiarity in Action Observation. Beatriz Calvo-Merino, Daniel E. Glaser, Julie Grèzes, Richard E. Passingham and Patrick Haggard in Current Biology, Vol. 16, No. 19, pages 1905 1910; October 10, 2006. 89 2008/7/22 9:03:07 PM