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桑德拉·特雷胡布（Sandra Trehub）在多伦多大学研究音乐在婴儿中的发展起源。根据她对研究的总结，六个月以上的婴儿拥有相对音高：即使一段旋律是用另一个音调演奏出来的，婴儿们也可以识别出这是同一段旋律75。而其他哺乳动物唯一一次表现出相对音高是在一项只有两只恒河猴作为受试者的实验里76。而且这些猴子也没有婴儿厉害。它们能够识别用八度音阶弹奏出的旋律是一样的，但如果用不同音调或无调音阶演奏的话，它们就识别不了了。婴儿们还能识别用不同节拍演奏出的旋律。这并不是因为他们无法分辨快慢——事实上他们对此很在行。他们可以区分音阶里的半音程、音色、节拍、韵律、音符组合以及音符长度的变化。在两个月大的时候他们就能区分协调和不协调的音乐，并且更喜欢协调、和谐的音乐 [57]。这些能力似乎与文化无关，但是这一点很难证明。从来没有听过任何形式音乐的婴儿很少见，就连胎儿也会在听到音乐时出现心跳变化的反应77。
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音乐是一个很难研究的主题，因为我之前提到的那些因素——音高、音色、韵律、节奏、协调、旋律、响度以及节拍，这些都太过复杂。这些因素是音乐的语法，同时也是言语语法的一部分。
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你有没有试过说外语呢？在一个雨天里，我曾经试图在意大利跟一个巴士司机闲聊。我简短地问道：“Dov’e il sole?”（太阳在哪里？）他疑惑地看着我。我对自己想道：我知道这些词肯定说得没错，他装作没听懂肯定是故意跟我作对。但紧接着我又想到有些人用外语节奏跟我说英语的时候，我也没办法听懂他在说什么。我说的词确实没错，但重音可能放在了错误的音节，或者重读了句子里错误的词，再或者组合的方式不对。我意识到自己重读了“sole”的第二个音节，而不是第一个音节，听起来好像是在说法语词“soleil”。如果想说“周日是个出海的好日子”，却说成了“周，日是个出，海的好日，子”，你的同伴也会满头雾水的。
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韵律（prosody）是语言的音乐线索：旋律、节拍、节奏以及音色。韵律可以为词和短语描绘出边界。有一些语言非常旋律化，比如意大利语。而如中文一类的语言则更加音调化，也就是说同一个词的不同音高就可以代表不同的意思。有一些研究者认为，至少在人类童年时期，大脑是把语言当作一种特殊的音乐来对待的78。
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我们知道音乐是可以表达情绪的，正如其他动物的叫声一样。然而除了情绪之外，音乐还可以表达其他意思79。它可以启动你去识别文字。
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有一种方法可以用脑电图测量大脑如何识别单词的语义有多相似。正如当一个人看到一个句子“天空是蓝的”之后，会认为“颜色”这个词比“公告牌”在语义上与之关系更紧密，一段特定的音乐也可以启动你，使你在识别一些特定词语时认为它们的语义比起其他词语而言与音乐更接近。打个比方，在听过像是一声惊雷的旋律后，你会觉得词语“雷声”比起“铅笔”来说更接近这个声音。事实上，当作曲者自己说出想表达的词（比如缝合）时，这些词往往也是听众认为与其音乐相关的词。许多音乐是全人类通用来表达特定意思的。
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跟语言一样，音乐也有短语结构和循环结构。通过把不同的音符和音节进行组合，你可以创作出无限多个音乐片段。正如人类能很容易地将短语组合成无限多个有意义的句子一样，我们也能构造并加工多个音乐短句。人类似乎是唯一可以构造并加工言语和音乐短句的物种80。
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认识人类The Science Behind What Makes Us Unique
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音乐和语言还会激活一些同样的神经脑区。丹·列维京和斯坦福大学的维诺德·梅农（Vinod Menon）发现，前额叶区域的两个部分 [58]与加工语言紧密相关，同时也会在听没有伴奏的古典音乐时被激活。他们推测这个脑区用于加工随时间变化的刺激——不光是字词，还有音符81。其他研究者发现，如果听到一个“不对”的和弦——也就是大脑没有预期会听到的东西，你的右侧前额叶皮层的一个区域 [59]会被激活，同时激活的还有左侧的相应脑区，也就是可能负责语言网络的脑区82，83[60]。左脑的这个对应脑区还会在你听到一个错误的短语结构时被激活，比如“狗遛公园他”。这些脑区似乎对违反预期的结构很敏感，且在左脑中，音乐和语言加工所激活的脑区有重叠。
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听音乐带来好心情
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正如我们喜欢听好故事或是看满天繁星一样，我们演奏音乐是因为我们喜欢听。我们喜欢听什么呢？我之前提到过，我们喜欢协调的音乐。而且，虽然我这么说可能会吓到你，但音乐还涉及另一个分形。尺度噪声（scaling noise）是一种音质不会被其播放速度所影响的声音。白噪声就是最简单的例子，它不论以任何速度播放都是没有变化的。它位于尺度噪声音谱的一个极端，由完全随机的频率所组成。另一个极端则是完全可以预测的噪声，比如水龙头漏水。在音谱的中间是被称作1/f谱的噪声，一半随机一半可被预测。自然声音的响度和音高变化，如流水、雨、风，通常属于1/f谱84，85。也就是说，在自然中，大量、迅速的音高和响度变化比温和、平缓的波动更加少见。很多音乐也属于1/f谱84。而且，比起音高和响度更快或更慢变化的旋律，人类听众报告说更喜欢属于1/f谱的旋律。许多听觉皮层的神经元都是与自然声音环境的动态属性相对应的86，这也解释了为什么对自然振幅刺激的加工明显好于其他刺激87。这又回到了那个加工理论的老调重弹：加工越容易，我们越喜欢。有趣的是，我们的听觉系统和视觉系统都存在这种对自然风景和声音的先天偏好。同样有趣的是，词典上对“艺术”的一种解释正是“人类模仿自然的努力”。
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所以我们才会听音乐，这让我们心情不错。至少石器时代的人是这么觉得的。但有些时候音乐会让我们难过。还有电影《大白鲨》里的那些音乐呢？那会让我们紧张。音乐可以引发情绪88。事实上，音乐引发的情绪能强烈到让你产生生理反应，比如脊背发凉以及心跳变化89。但更有趣的是，你可以通过注射纳洛酮来阻止这些反应90，这种药物会阻塞身体中鸦片剂受体的连接。身体会在我们听到喜欢的音乐时产生一种自然的过瘾感觉。纳洛酮正是治疗因海洛因过量而被送去急诊室的病人的药物，它也会阻碍你身体中自然产生的鸦片剂与受体的结合。研究者在音乐家听让他们感觉很“爽”的音乐时扫描其大脑91，从而发现了大脑中所发生的事情的第一个线索。能够引起欢愉的活动——比如进食（脂肪和糖分）、性，再到所谓的毒品等，这些活动所激活的大脑结构 [61]在听音乐时也被激活了。
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梅农和列维京在非音乐家人群里开展了更细致的扫描，发现下丘脑（调节心跳、呼吸以及“爽”的脑区）这个对奖赏加工很重要的神经脑区也被激活了。他们还发现，多巴胺分泌和对令人愉悦的音乐的反应之间存在相关。这是一个重大发现。已知多巴胺是用来调节鸦片剂类物质的传输的，增加多巴胺分泌理论上可以正性地影响情绪92。多巴胺分泌在人们喝水和进食时也是一种奖赏，同时还可以强化服用成瘾药物的行为。那么音乐是否也是一种与生存相关的刺激，所以也会获得奖赏呢？还是说它只是听觉的芝士蛋糕，跟毒品一样？这个问题尚未获得解答，但有一件事是毋庸置疑的：音乐确实跟一些视觉刺激一样，可以正性地影响情绪。
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不论是通过听觉、视觉，还是任何其他感觉体验，增加正性情绪是一件好事。在好心情中，人们在许多不同场景中的认知灵活性和创造性问题解决能力都会增强。好心情还能增强言语灵活性。有正性情绪的人可以通过找到物体、人或社会群组之间的更多相似之处来扩大分类组，使得社会性上的组外群组被归类到一个更大的共同组内群组中来——“好吧，我知道他是湖人的粉丝，但至少他喜欢鱼啊！”这可以减少冲突。正性情绪会让任务变得更加丰富有趣，而有趣的任务会使工作变得值得去做，并使人们在问题解决中寻求更好的结果。一个好的心情会鼓励你去安全地探寻各种变化，让你在约会的时候更独出心裁。它会把你变成一个更讨喜且更灵活的人。这显然是有潜在的适应性的。
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音乐会影响我们的思考能力吗
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空间能力可以用来创造、思考、记忆和改变一个人脑中的视觉图像。打个比方，通过空间能力，人们可以看着一张二维地图，将其信息想象为三维，从而在城市里找到该走的路。一些年前，有人说听某些古典音乐可以增强空间能力93。这个效应被称为莫扎特效应。然而，这一效应难以得到证实。后续研究发现，不是听古典音乐或是莫扎特让你变得聪明，而是听你喜欢的音乐会让你的心情更好。当你心情好的时候，你的唤醒水平提高，而这可以增强你在许多认知能力测试中的表现。唤醒刺激不仅限于音乐。一个人可以通过其他自己喜欢的刺激被唤醒，比如舔舔手指上的能多益巧克力酱，或是喝咖啡94。
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还有，听音乐和上音乐课对人脑的作用是两回事。多伦多大学的格伦·舍伦贝格（Glenn Schellenberg）随机分配6岁儿童接受电子键盘、声乐、戏剧课程，或是不接受任何课程，结果发现，智商与童年时期上音乐课有很小但很持久的正相关（他还无意中发现，戏剧课会增强社会行为，但不能提高智商）。这种增强不会被家庭收入或父母教育影响，同时其他课外活动并没有这种效果。学习音乐会让你变得聪明点儿。可想而知，这些发现激发了很多有趣的研究方向。在一个领域的训练可以被迁移到其他领域的证据是很难找的。
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迁移效应是指将在一个情境中获得的知识迁移应用到另一个相似的情境（近迁移）或是不同的情境（远迁移）中的能力。在一篇有关迁移效应的详尽综述中，史蒂夫·切奇（Steve Ceci）和他的同事们95在一个世纪以来的前人研究中都没能找到远迁移现象的证据。虽然如此，但人们还是广泛相信远迁移是存在的，这种想法植根于西方的教育理念之中。
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舍伦贝格指出，正式教育的目标不仅是构造阅读、写作以及算数的能力，还要发展推理和批判性思维的能力。他那些表明音乐课增加智商的数据是远迁移存在的稀有范例，且有可能是导致这个现象存在的原因之一96。我们是否应该把乐队和音乐课放回学校课程里，而不是为了削减预算而删掉它们呢？音乐训练会对大脑产生什么影响呢？我们知道一些现象，但并不明确地知道为什么它可以提高我们的智商。
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我们知道音乐家会在同一时间运用很多技能。他们会边看乐谱上的音符，边把它们翻译成时间线上的一种特定运动活动。这要涉及双手，有些时候还有腿和脚、嘴巴、肺。音乐家会用声调和节奏来表达情绪，他们可以把音乐转换成不同音调，还可以即兴创作旋律与和声。这里要大量使用记忆。音乐家还经常边唱边演奏。他们的特定脑区要比非音乐家更大一些。我们尚不知道这是学习演奏乐器的结果，还是因为选择学习乐器的孩子的神经最初就与常人不一样。但是，有许多证据表明，是学习演奏导致了这些变化。
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早期就开始音乐训练的人的特定脑区大小会有更大的差异。打个比方说，小提琴演奏者控制左手手指的脑区会更大，而控制不怎么使用的大拇指的脑区则要小一些，但从小开始学习的小提琴家的脑区的整体增加要更大97。在人的一生中，音乐训练的强度与对应脑区的大小呈正相关。专业音乐人（电子键盘师）在运动、听觉以及视觉-空间脑区的灰质比业余音乐人和非音乐人要更多一些98。这些研究和其他一些相似的研究表明，音乐训练可以增加特定神经结构的大小。
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还有人认为，除了提高智商以外，音乐训练还可以增强言语记忆（你可以更好地记住一个笑话）、运动能力（你跳舞会跳得更好）、视觉-空间能力（你变戏法会更厉害）、复制几何轮廓的能力，还可能增强数学能力。
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海伦·内维尔在俄勒冈大学的研究小组正在研究那个古老的先有鸡还是先有蛋的问题：是音乐导致了认知提升，还是有很强认知技能的人更可能努力去学音乐呢？学习音乐需要专注、抽象和关系思维，以及大脑中被称为执行控制能力的功能。是学习音乐的孩子们已经具备了这些能力，还是说他们是在学习音乐的过程中发展出这些能力的呢？
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