互动科普

人的节奏感是与生俱来的：音乐响起，我们会不由自主地用脚打拍子，甚至左右扭动身躯。无论目的何在，律动都是人类进化的产物。这在哺乳类动物中，甚至是整个动物界，都绝无仅有。这种无意识动作正是舞蹈的精髓所在。舞蹈将运动、节奏、肢体语言融为一体。尤其是复杂的集体舞蹈，需要舞者在时间、空间上高度协调。这在人类的其他社交活动中，也绝无仅有。

尽管舞蹈是人类的一种基本行为，但以前神经科学家对舞蹈的研究并不多。直到最近，研究人员才首次尝试对业余和专业的舞者进行脑功能成像研究，借此研究舞者如何确立方向，调整步伐，并掌握一系列复杂动作。即使最简单的舞步，也需要复杂的神经协调过程。通过脑功能成像，我们对此已经有了初步的认识。

跟上节拍

神经科学家研究单独的肢体动作（如旋转脚踝和轻敲手指）时日已久，并已经了解大脑协调简单动作的基本过程。比如，单腿跳（忽略同时产生的点头动作）需要大脑感觉运动系统进行一系列运算，包括空间定位、平衡身体、确定目标和时机等。简而言之，大脑后顶叶皮层（posterior parietal cortex，位于大脑后部）将视觉信息转化为运动指令，传入皮质运动前区（premotor cortex）和补偿运动区（supplementary motor area）的动作计划区。随后，指令传入主要运动皮层（primary motor cortex），形成神经冲动传入脊髓，引起肌肉收缩（参见第56页框图）。

与此同时，肌肉组织中的感觉器官通过脊髓神经，将身体方位的准确信息传递给大脑。大脑根据收到的信息，不断调整运动指令，改善肢体动作。这一过程需要小脑皮层下神经回路和大脑核心处的基底神经节共同参与。然而，对于皮鲁埃特旋转（芭蕾舞中，用脚尖着地的身体旋转）这样精细、复杂的动作，上述神经机制是否仍然有用呢？

为了回答这个问题，我和位于美国圣安东尼奥的得克萨斯大学保健科学中心的同事迈克尔·J·马丁内斯（Michael J. Martinez）率先采用大脑成像技术来研究舞蹈动作。实验对象是业余探戈舞者。我们用正电子发射断层扫描仪对5位男性和5位女性进行了大脑扫描，记录大脑活动时血流量的变化。脑区的血流增多，即代表该脑区神经元活动增多。受试者平躺在扫描仪内，头部被固定，但腿和脚可以在斜面上自由滑动（参见第57页图）。首先，我们在耳机中播放探戈舞曲，让受试者随着节奏走方步，这种步法是从阿根廷探戈中的撒利达舞步衍化而来的；然后，我们把受试者的腿固定住，让他们的腿只能随着音乐弯曲，而不能翩翩起舞。把两种情况下得到的扫描图相减，就能知道哪些脑区负责腿部的运动方向和特定动作。

正如我们所料，这种处理扫描图的方法排除了大部分基本运动脑区，只剩下一部分顶叶皮层——这正是人类和其他哺乳动物用来感知空间和方位的脑区。跳舞时，空间感主要和肌肉运动有关：即使闭上眼睛，肌组织的感觉器官也能帮我们感知躯干和四肢的位置。感觉器官可以“测出”每个关节的旋转和每块肌肉的收缩，并将这些信息传给大脑，让大脑调整相关的身体部位。我们还注意到，楔前叶（precuneus）在“舞蹈”中特别活跃。楔前叶是顶叶皮层的一部分，紧邻腿部动觉表征区。我们认为，楔前叶内有一张动觉图，帮助身体察觉在周围空间的位置。无论你是跳华尔兹，还是走直线，楔前叶都会以“身体”或“自我”为中心，勾勒出你的路径。

接着，我们对比了受试者听音乐和不听音乐时跳舞的扫描图。我们试图通过排除两种情况下都活跃的脑区，找出负责协调运动和音乐的脑区。图像的主要区别出现在接收脊髓信息的小脑部分。尽管两种情况都和脊髓小脑（spinocerebellum）有关，但听音乐跳舞时，这一区域的血流量明显增多。

以前的计时敲手指实验和我们的实验结果都印证了一个假说：小脑是人脑的计时器。事实上，小脑的确是一个不错的神经节拍器：首先，它接受来自听觉、视觉和肢体感觉系统的大量信息（这对整合外界的各种刺激，如声音、闪光和触觉，指导身体下一步动作非常重要）；其次，它包含全身肢体运动的表征信息；再次，它可以让肢体适应各种节拍。

出人意料的是，上述第二个实验还让我们了解到，为什么人会随着音乐不由自主地用脚打拍子。比较听音乐跳舞和不听音乐跳舞两组受试者的扫描图后，我们发现只有听到音乐时，一个比较低级的听觉通路——内侧膝状核（medial geniculate nucleus，简称MGN，一种皮层下结构）才会激活。起初，我们认为这是听觉刺激，即音乐引起的反应。但另外一组对照试验否定了这一解释：受试者只听音乐不动腿时，内侧膝状核的血流量没有变化。

因此，我们推断内侧膝状核和音乐与动作的同步性密切相关，而不仅和听觉有关。我们由此提出“低路”假说：当神经听觉信息绕过大脑皮层的高级听觉区域，直接传到小脑计时器回路时，脚就会无意识地跟着音乐动起来。

舞林大会

当我们观看或学习舞蹈动作时，还需要另一些脑区的参与。英国伦敦大学学院（University College London）的比阿特丽斯·卡尔沃·梅里诺（Beatriz Calvo Merino）、帕特里克·哈格德（Patrick Haggard）及同事开始研究，人们在观看别人跳自己熟知的舞蹈时，是否有一些脑区特别活跃。换句话说，芭蕾舞演员的一些脑区是否只在观看芭蕾舞时才兴奋，而在观看卡波耶拉舞（capoeira，一种源于非洲，把舞蹈、音乐和武术融为一体的巴西舞蹈）时没有反应？

为了找到答案，研究小组分别对芭蕾舞演员、卡波耶拉舞者和不会跳舞的人进行功能性磁共振成像扫描。扫描期间受试者会观看一段三秒钟的无声视频：要么是芭蕾舞，要么是卡波耶拉舞。结果发现，只有在观看自己精通的舞蹈时，受试者的皮质运动前区才特别活跃。

其他研究也得出类似的结果。有证据显示，皮质运动前区含有镜像神经元。这种神经细胞不仅在人们完成特定动作时发出神经脉冲，在目睹他人完成同样动作时，也会发放神经脉冲。因此，镜像神经元可以在头脑里重现人们观察到的情形，帮助个体理解他人的行为、意图和情绪。

随后，卡尔沃·梅里诺和同事让男、女芭蕾舞演员观看同性或异性的芭蕾舞视频（男舞者只跳男生特有的舞步，女舞者只跳女生特有的舞步），并比较了他们脑功能成像扫描图的异同。结果发现，观看同性做特有动作时，皮质运动前区最为活跃。

在大脑中练习动作是学习运动技巧的基本条件。2006年，英国达特茅斯学院（Dartmouth College）的艾米莉·S·克劳斯（Emily S. Cross）、斯科特·T·格拉夫顿（Scott T. Grafton）及同事开始研究，镜像神经元回路在学习过程中是否也比较活跃。连续几周，研究小组让受试者学习一种复杂的现代舞步，并且每周给他们做一次功能性磁共振扫描。扫描期间，受试者会观看一段5秒钟的视频，内容要么是他们已经掌握的动作，要么是一些不相关的动作。视频结束，受试者需要评估自己完成视频中动作的程度。实验结果与卡尔沃·梅里诺等人的结论一致：随着训练的推进，皮质运动前区的兴奋度逐渐升高，而且兴奋度与个体对自己模仿能力的评估密切相关。

上述两个实验表明：学习复杂运动技巧，不仅能激活控制肌肉收缩的运动系统，还能激活运动计划系统（该系统包含了身体能否完成特定动作的信息）。身体对动作模式越熟悉，人们就越容易想象并完成这个动作。

上述实验还显示，大脑模拟舞蹈步伐、网球发球、高尔夫挥杆等动作，不仅和视觉有关，还和动觉有关。要完全掌握一个动作，需要肌肉的感觉，并且在大脑运动计划区形成这个动作的“图谱”。

舞蹈的起源

也许，神经科学家最关心的还是舞蹈的起源。当然，音乐和舞蹈密不可分，但在很多时候，是先有舞蹈后有音乐。墨西哥城的阿兹特克舞者将橙花夹竹桃的种子装在绑腿內，每跳一步就噼啪作响。在其他国家，人们跳舞时，也会把响板、小珠子之类能发出声响的挂件放在身上或衣服上，不时拍手顿足。因此，我们提出“身体打击乐”的起源假说：舞蹈最初是一种发声手段，它伴随音乐（特别是打击乐）的发展，逐渐成为节奏的补充手段。最早的打击乐器可能就是一种舞蹈装备，就像阿兹特克人的橙花夹竹桃种子。

与音乐相比，舞蹈的表现力和模仿力更强，它很可能是一种早期的语言形式。事实上，舞蹈堪称肢体语言的精华。有趣的是，在我们所有的运动任务实验中，大脑右半球的一个脑区一直很活跃。这个脑区在左半球的对应区域正好是布鲁卡脑区——额叶皮层中经典的语言区。过去十年的研究显示，布鲁卡脑区与手部表征有关，这有力地支持了语言进化中的手势理论。该理论认为，语言以声音形式出现以前，是以手势形式存在的。我们的实验率先表明，腿部运动能激活布鲁卡语言区在右半球的同源区，为舞蹈起源于交流提供了佐证。

布鲁卡语言区在舞蹈中究竟有何作用？答案似乎和语言没有直接联系。2003年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的镜像神经元研究先驱马尔科·亚科博尼（Marco Iacoboni）和同事一起，用脑部磁刺激干扰布鲁卡语言区的功能。结果，受试者手指的模仿能力明显下降。亚科博尼研究小组由此得出结论：布鲁卡脑区对模仿、学习、文化传播都至关重要。尽管我们的实验本质上不涉及模仿动作，我们还是假定跳探戈和手指模仿动作时，大脑需要准确安排复杂的动作顺序。正如布鲁卡脑区在句法中的重要作用一样，它把一系列分解动作排序，使它们连贯而有意义。

我们希望，将来的神经成像研究能进一步揭示舞蹈的大脑机制，以及舞蹈在发展过程中与语言、音乐的关系。我们相信，舞蹈是语言的表现力与音乐的韵律相结合的产物。有了舞蹈，人们不仅可以用身体传情达意，还能在相互协调中增强社会凝聚力。