ÂM NHẠC TRỊ LIỆU TRẺ EM

Đại cương về âm nhạc

Nguồn gốc của âm nhạc

Hiệp hội tiếp nhận và cảm thụ âm nhạc (Society of Music Perception and Cognition) năm 1997, Steven Pinker, nhà khoa học nhận thức, cho rằng âm nhạc là sản phẩm phụ của quá trình hình thành ngôn ngữ ở loài người. Michael Gazzaniga (2008) và các tác giả khác cho rằng suy nghĩ nghệ thuật là quá trình thiết yếu trong giai đoạn phát triển ban đầu của con người. Khả năng tưởng tượng giúp loài người đưa ra các tính huống giả định và cách đối phó với nguy hiểm trước khi nó xảy đến, mà không cần phải thử với nhiều lựa chọn trong những tình huống cấp bách. Âm nhạc, hay tất cả các hình thức nghệ thuật khác, đều bắt nguồn từ ba năng lực đặc trưng cho quá trình nhận thức của loài người: lý thuyết về tâm trí (theory of mind), đệ quy (recursion), và đại diện trừu tượng (abstract representation). 

Sáng tác và ngẫu hứng âm nhạc có thể được xem là một hoạt động để rèn luyện tính linh hoạt trong nhận thức – sự sắp xếp và tái sắp xếp các yếu tố về cao độ và nhịp điệu theo thời gian được cho là dùng để luyện tập mạng lưới chú ý và theo quan điểm tiến hóa có thể được xem là một "tín hiệu trung thực" cho sự linh hoạt về tinh thần và cảm xúc và sức khỏe thể chất.

Sự nhận thức và cấu trúc của âm nhạc

Âm nhạc được đặc trưng bởi tám thuộc tính, các thuộc tính này độc lập với nhau, bao gồm: cao độ (pitch), nhịp điệu (rhythm), âm sắc (timbre), tốc độ (tempo), số nhịp (meter), đường nét (contour), âm lượng (loudness), và vị trí âm thanh (spatial location). Mỗi nền văn hóa sẽ phát triển nên bản sắc riêng của mình trong cách thức sử dụng tám thuộc tính trên đề sáng tạo ra âm nhạc. Hệ thống các quy tắc của mỗi nền văn hóa mà trong đó các âm thanh được kết hợp với nhau được gọi là ngữ pháp của âm nhạc hay phong cách âm nhạc. Ngữ pháp của âm nhạc và ngôn ngữ cho phép tạo ra vô số các câu hoặc tác phẩm thông qua sự kết hợp và sắp xếp của các yếu tố nói trên.

Các nghiên cứu cuối thế kỷ XX cho rằng âm nhạc chủ yếu là hoạt động của bán cầu não phải, và ngôn ngữ ở bán cầu não trái, đối với người thuận tay phải. Tuy nhiên, nhận định này là quá giản lược, vì quá trình xử lý âm nhạc phân tán rộng hơn trên não bộ vì mỗi phần của não sẽ xử lý một yếu tố khác nhau trong tám yếu tố cấu thành nên âm nhạc. Việc nghe nhạc, sáng tác, và biều diễn liên quan đến các vùng não, ở cả hai bên, bao gồm vỏ não, tân vỏ não, tân tiểu não và tiểu não cổ. Bên cạnh đó còn nhiều quá trình xử lý bổ sung khác. Ví dụ các nghiên cứu về hình ảnh cộng hưởng từ của não đã chỉ ra rằng quá trình ghi nhớ lời bài hát liên quan mạnh đến bán cầu não trái, trong khi sự nhận thức về việc các nốt nhạc mong đợi bị sai lệch chủ yếu là do chức năng bán cầu não phải. Hoạt động học tập âm nhạc gây ra sự biến đổi ở bán cầu não trái, đặc biệt trong giai đoạn định danh các khái niệm (như quãng âm, dây, v.v). Các bằng chứng hỗ trợ cho quá trình chuyên biệt hóa của thùy thái dương giữa (mesial temporal lobe) bên phải và trái trong việc học tập các giai điệu (melody) mới trong bối cảnh có âm điệu (tonal context) hoặc không có âm điệu (atonal context). Khi giao nhiệm vụ học tập giai điệu mới ở bệnh nhân bị tổn thương thùy thái dương giữa bên phải hoặc trái thì khả năng nhận biết các quãng của họ bị suy giảm so với người bình thường. Tuy nhiên, khi ghi nhớ giai điệu (melody) trong bối cảnh có âm điệu, bệnh nhân nếu bị tổn thương thùy thái dương giữa phải không thể dùng sự bù trừ từ kiến thức về âm điệu của âm nhạc Tây phương để hỗ trợ ghi nhớ giai điệu này.

Mặc dù trải nghiệm chủ quan về âm nhạc của con người dường như là hoàn chỉnh và liền mạch, nhưng sự thật là quá trình nhận thức các thành phần được xử lý riêng biệt nhau. Vỏ não thính giác sơ cấp ở cả hai bán cầu não ở các động vật có vú chứa bản đồ tonotopic – một bản đồ về cao độ của âm thanh từ thấp đến cao, phản ánh bản đồ cao độ của các neuron trong ốc tai và cho phép mã hóa các cao độ này (thành phần nhận thức về cao độ có liên quan đến tần số). Nhận thức của con người về âm nhạc dựa trên các mối quan hệ về cao độ cũng như thông tin về cao độ tuyệt đối, điều này cho thấy rằng nhận thức về âm nhạc của con người có thể khác biệt về tính chất so với hầu hết các loài động vật khác. Ở loài người, các giá trị tuyệt đối về cao độ và thời lượng của tone được xử lý, và khi có nhiều hơn một tone xuất hiện thì quá trình xử lý tone tương đối được khởi động dẫn đến sự đánh giá về giai điệu (melody). Ở một mức độ mở rộng, tone tương đối được tính thậm chí khi chỉ có một tone đơn độc hiện diện, ví dụ khi người nghe nhận thức được rằng sự hiện diện của tone là cao hơn hay thấp hơn, dài hơn hay ngắn hơn, so với tone trung bình mà họ gặp phải trong suốt đời sống của họ.

Các tone tương đối, hoặc quãng âm (trái ngược với cấu trúc âm nhạc quy mô lớn), được chứng minh là ưu thế được cung cấp bởi các mạng lưới ở vùng thái dương phải và vùng vỏ não trán trước lưng bên bên trái (left dorsolateral prefrontal) và vùng vỏ não trước trán dưới phải (right inferior frontal cortex), đặc biệt các khiếm khuyết được ghi nhận khi tổn thương của phần trước bên bên phải của hồi Heschl (right anterolateral part of Heschl’s gyrus).Các nghiên cứu về hình ảnh học thần kinh đã chỉ ra rằng dường như tồn tại một hệ thống phân cấp các hoạt động xử lý về cao độ. Các cao độ cố định và tiếng ồn được xử lý ở hổi Heschl hai bên. Vùng sau của vỏ não thính giác thứ cấp xử lý chiều cao của cao độ (pitch height) và vùng trước xử lý tính tinh khiết của cao độ (pitch chroma). pitchQuãng (interval), đường nét (contour) và giai điệu (melody) hoạt hóa hồi thái dương dưới (superior temporal gyrus) và planum polare. Ngoài ra, một số nghiên cứu hình ảnh học thần kinh khác cũng chứng minh rằng vùng sau của vỏ não thính giác thứ cấp xử lý chiều cao của cao độ và phần trước xử lý độ tinh khiết của cao độ hoặc lớp cao độ (pitch class).

Các nghiên cứu dựa trên khảo sát về đáp ứng phụ thuộc nồng độ oxi hóa máu (blood oxygenation level dependent, BOLD) dùng cộng hưởng từ chức năng (functional magnetic resonance imaging, fMRI) chứng minh rằng âm sắc (tonalities recruit) trưởng (major) và thứ (minor) liên quan đến hồi trán dưới hai bên (inferior frontal gyrus), đồi thị giữa medial thalamus), và vỏ não lưng đai (dorsal cingulate cortex). Điều này cho thấy vùng trán và đồi thị liên quan đến đánh giá âm sắc, trong khi hồi đai có liên quan giải quyết xung độ tinh thần khi người tham gia phân biệt các mô thức. Dây thứ, so với dây trưởng, cho thấy hoạt hóa chọn lọc hạch hạnh nhân (amydala), vỏ não retrosplenial, thân não, và tiểu não, và trong một nghiên cứu hình thức của các giai điệu, sự hoạt hóa được thấy ở hồi cạnh hải mã bên trái (parahippocampal gyrus), hồi trước đai phần bụng (ventral anterior cingulate), và vỏ não trước trán vủng giữa bên trái (medial prefrontal cortex). Sự nhận thức và tạo ra nhịp điệu (rhythm) liên quan đến các vùng ở tiểu não, hạch nền (basal ganglia), một số vùng vận động như vỏ não tiền vận động (premotor cortex) và vùng vận động bổ sung (supplemental motor area). Thời gian (timing), sự đồng bộ (synchrony), và sự cuốn theo (entrainment) có thể liên quan đến các hệ thống dao động được kiểm soát theo phân cấp trong tiểu não giúp con người cảm nhận được tốc độ (tempo). Nhịp điệu đơn và phức dưới khảo sát fMRI cho thấy liên quan đến vùng vận động như vùng vận động bổ sung, hạch nền và tiểu não. Tuy nhiên, đối với các nhịp điệu đặc biệt mà trong đó có các điểm nhấn ở những quãng đều nhau (chúng đem lại cảm nhân như nhịp đơn giản), các vùng bao gồm hạch nền, pre-SMA/SMA, hồi thái dương trên trước cho thấy hoạt hóa mạnh mẽ. Các nghiên cứu trên cho thấy rằng về mặt giải phẫu thần kinh có các mạch thần kinh riêng biệt để xử lý các yếu tố như nhịp điệu và tốc độ trong âm nhạc.

Sự nhận thức về cấu trúc của âm sắc (tone) và nhịp điệu (rhythm) (ví dụ như quãng tám tương đương) là bẩm sinh. Trong giai đoạn đầu đời, trẻ sơ sinh thích các quãng dễ chịu hơn là các quãng khó chịu. Trẻ sơ sinh cũng có khả năng nhận thức được sự vi phạm trong các nhịp phức tạp (complex meter), điểm đặc trưng cho các loại hình âm nhạc ngoài âm nhạc Tây phương, khả năng này giảm dần và mất ở cuối năm đầu tiên. Điều này gợi ý rằng sự trưởng thành liên quan đến việc trở nên nhạy cảm hơn với âm nhạc trong nền văn hóa mà trẻ tiếp nhận ở năm đầu đời, và con người có thể được sinh ra để học bất kỳ hình thức âm nhạc nào đó trên cả thế giới. Khi 5 tuổi, trẻ có đáp ứng điện sinh lý giống người trưởng thành, gọi là đáp ứng âm tính hóa vùng trước phải sớm (early right anterior negativity), và đáp ứng điện thế âm xấp xỉ 500 ms sau sự kiện, gọi là N5, đối với các vi phạm cú pháp âm nhạc của âm nhạc trong văn hóa của họ. 

Cách thức mà các cao độ và nhịp điệu có thể kết hợp với nhau theo quy luật nhất định sẽ tạo ra ngữ pháp của phong cách hoặc văn hóa âm nhạc. Hiện nay đã chứng minh được rằng trẻ ở 9 tháng tuổi nhạy cảm với đặc trưng của thang đo của nền âm nhạc trong văn hóa của chúng. Trẻ em từ 5 đến 7 tuổi có khả năng phát hiện những thay đổi trong giọng điệu và hòa âm trong âm nhạc bẩm sinh của chúng. Các quá trình học tập kiến thức về văn hóa âm nhạc của trẻ có thể liên quan đến sự học hỏi thống kê. Những người nghe ban nguyên thủy trong hệ thống âm nhạc của họ, sau khi tiếp xúc với hàng ngàn chuỗi âm sắc, sẽ ngầm học hỏi được âm điệu và hợp âm nào có khả năng hoàn thành chuỗi âm nhạc nhất.

Các thí nghiệm sử dụng kích thích là chuỗi hợp âm vi phạm ngữ pháp âm nhạc nhằm điều tra quá trình não người xử lý cấu trúc âm nhạc. Khi hiện diện một vi phạm trong chuỗi hợp âm, đáp ứng ERAN được gợi lên. Đáp ứng này không được gây ra do biến đổi âm thanh trong chuỗi hợp âm, nhưng xày ra với sự bất thường của ngữ pháp âm nhạc của chúng hoặc sự vi phạm kỳ vọng.

Bối cảnh âm nhạc đã được chứng minh là rất quan trọng đối với nhận thức âm nhạc. Ví dụ, trong các nghiên cứu về dò tone trong âm nhạc cổ điển, những người tham gia đánh giá sự phù hợp về mặt cảm nhận của các hợp âm sau khi được huấn luyện qua bằng các thang âm cụ thể, tạo ra trong họ một không gian cảm nhận cho sự ổn định của hợp âm về cơ bản giống như lý thuyết âm nhạc phương Tây sẽ dự đoán; nói cách khác, người nghe bình thường đã mặc nhiên tiếp thu các quy tắc của âm nhạc phương Tây. Một nghiên cứu điều tra đáp ứng thần kinh đối với phương pháp dò tone cho thấy rằng sự thay đổi bối cảnh (trưởng hoặc thứ) khi có huấn luyện nhận thức trước đó sẽ ảnh hưởng đến sự tiếp nhận tone của hợp âm, khi đo lường sự hoạt hóa ở cấp độ vỏ não thính giác.

Nội tâm hóa các quy tắc của văn hóa âm nhạc của một người làm cho việc xử lý các cấu trúc âm sắc trong âm nhạc đó trở nên tự động và hiệu quả hơn. Điều này không có nghĩa là một người không thể thưởng thức âm nhạc ngoài nền âm nhạc trong văn hóa của họ, nhưng để làm như vậy họ cần huy động nhiều khả năng nhận thức hơn. Các nghiên cứu chứng minh rằng, âm nhạc bản địa sẽ kích hoạt vỏ não trước trán vùng bụng giữa (ventro-medial prefrontal cortex, VMPC), một khu vực được hoạt hóa khi cá thể xử lý những thông tin dễ dàng, hoặc “cảm giác đã biết”, cũng như các vùng vận động trong lúc nghe nhạc. Một nghiên cứu điều tra sự hiện diện và vắng mặt của ranh giới giữa các cụm từ trong âm nhạc bản địa và không bản địa. Vùng planum temporale (PT), một cơ chế tích hợp ở thùy thái dương ngay phía sau hồi Heschl ở trung tâm của vùng Wernicke, càng được kích hoạt khi ranh giới cụm từ trở nên khó xác định hơn trong âm nhạc bản địa. 

Việc trích xuất các ranh giới các cụm là một hoạt động chuẩn bị cần thiết cho mã hóa trí nhớ: Để một sự kiện được lưu trữ, nó cần được phân đoạn theo thời gian thành phần bắt đầu và phần kết thúc. Cơ sở thần kinh cho sự phân đoạn sự kiện như vậy trong quá trình chuyển đổi các chuỗi âm nhạc đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng fMRI và phát hiện có liên quan đến các cấu trúc khác biệt và có thể phân tách được của vùng lưng và vùng bụng thùy trán thái dương (fronto-temporal). Mạng lưới ở phần bụng vùng trán-thái dương (vetral fronto-temporal network), bao gồm vỏ não bụng bên vùng trước trán (ventrolateral prefrontal
cortex, vlPFC, BA 47, và BA44/45) và vỏ não thái dương sau (posterior temporal cortex, pTC, BA 21/22) hoạt hóa trong giai đoạn sớm của mỗi chuyển tiếp, và mạng lưới ở vùng lưng của vùng trán đỉnh (dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC, BA9) và vỏ não đỉnh sau (posterior parietal cortex, PPC, BA 40) hoạt hóa trong giai đoạn sau. Sự hoạt hóa này ưu thế ở bên phải.

Sự dự đoán và chờ đợi là trung tâm của trải nghiệm âm nhạc. Thậm chí người không phải là nhạc sĩ cũng tham gia tích cực trong việc theo dõi sự tiến triển liên tục của một bản nhạc và hình thành các dự đoán về phần tiếp theo, ít nhất là trong tiềm thức. Điển hình trong âm nhạc, khi biết một điều gì đó sẽ đến là do mạch hay nhịp điệu ẩn bên dưới âm nhạc (nhạc sĩ gọi đó là tactus). Có mối liên hệ trọng yếu giữa quá trình dự đoán nói trên và sự hình thành ranh giới giữa các sự kiện: trong âm nhạc, vùng VLPFC luôn liên quan đến việc nhận ra các vi phạm trong kỳ vọng hoặc dự đoán âm nhạc (như sự vi phạm vè trả nghiệm của hợp âm và hòa âm), thậm chí đối với những người nghe chưa từng học về âm nhạc.

Sự vận động và đồng bộ hóa

Mối liên hệ giữa âm nhạc và vận động cả về mặt hành vi và thần kinh (qua các nền văn hóa và xuyên suốt lịch sử) cho thấy mối liên hệ tiến hóa cổ xưa giữa âm nhạc và khiêu vũ, hay nói chung hơn là giữa âm thanh và chuyển động. Các nghiên cứu đã tìm ra tế bào thần kinh gương (mirror neuron) và chứng minh sự hiện diện của chúng trong vùng Broca, điều này cho thấy có mối liên hệ về mặt giải phẫu thần kinh giữa âm nhạc và khiêu vũ. Khi nghe nhạc sẽ làm hoạt hóa tế bào thần kinh gương làm chúng ta suy nghĩ (ít nhất là trong tiềm thức) về các vận động để tạo ra âm nhạc đó. Khiêu vũ có thể được hình thành như là phần mở rộng hoặc tương quan bổ sung của các vận động cần thiết tạo ra âm nhạc. Các quan sát ở trẻ sơ sinh cho thấy trẻ dễ dàng hát lại những giai điệu mà trẻ nghe được, tiếp nhận thông tin đầu vào từ một giác quan (thính giác) và sản xuất thông tin đầu ra ở một giác quan khác (vận động dây thanh) một cách liền mạch. Vùng Broca có thể là nơi có khả năng này. Nếu vậy thì mối liên hệ giữa âm nhạc và khiêu vũ có thể được xem là phần mở rộng của các chuyển động cần thiết để phát âm được áp dụng đơn giản cho các vùng cơ thể khác. Chuyển động tự ý của các chi theo âm nhạc, đặc trưng cho khiêu vũ, sẽ kích hoạt hồi trước chêm (precuneus) thuộc thùy đỉnh.

Điều đáng chú ý là âm nhạc không thể tồn tại nếu không có chuyển động. Bởi vì âm thanh được truyền qua các phân tử dao động nên cần phải có một số chuyển động vật lý để khiến các phân tử đó rung động ngay từ đầu—đánh, gảy, cúi đầu, thổi hoặc đẩy không khí qua dây thanh âm. Ngay cả khi nằm yên hoàn toàn, những người nghe trong các nghiên cứu fMRI cho thấy sự kích hoạt ở những vùng não thường điều phối chuyển động vận động theo âm nhạc, bao gồm tiểu não, hạch nền và vùng vận động vỏ não, nên dường như không thể ngăn chặn được sự chuyển động khi nghe nhạc. Khi gõ nhịp đồng bộ theo nhịp của chuỗi âm nhạc sẽ kích hoạt vùng vận động tiền bổ sung (presupplementary motor area), vùng vận động bổ sung (supplemental motor area), vùng lưng của vỏ não tiền vận động (dorsal premotor cortex), vỏ não trước trán phần lưng bên (dorsolateral prefrontal cortex), thùy đỉnh dưới (nferior parietal lobule), thùy VI của tiểu não, khi đo bằng BOLD. 

Lý thuyết vận động tổng quát có thể giải thích mối liên hệ giữa âm thanh và chuyển động. Khi nghe nhạc, nhiều người cho biết họ khó tránh khỏi những chuyển động của cơ thể, cho dù đó chỉ là một cái gật đầu đơn giản theo nhịp điệu, một cái lắc lư cơ thể hay một nhịp chân. Chuyển động này được xử lý thông qua nhân gối trung gian (medial geniculate nucleus), một trạm chuyển tiếp thính giác dưới vỏ não; nếu không có sự liên kết với các cấu trúc ở vỏ não thì chuyển động tự động và đồng bộ theo âm nhạc có thể là vô thức về mặt sinh học cũng như về mặt hành vi.

Mối liên hệ giữa âm nhạc và chuyển động cũng thể hiện trong các nghiên cứu về nhận thức trực quan của các buổi biểu diễn âm nhạc. Xem một buổi biểu diễn âm nhạc, ngay cả khi âm thanh đã tắt, vẫn truyền tải rất nhiều thông tin về cấu trúc và cảm xúc, hỗ trợ thêm cho các kết nối tiến hóa giữa âm nhạc và chuyển động.

Mối liên hệ giữa thính giác và vận động đã được khám phá trong một loạt các nghiên cứu với cả trẻ sơ sinh và người lớn. Trong nghiên cứu, người tham gia đã nhảy (người trưởng thành) hoặc nẩy minh (trẻ em) theo nhịp khi nghe nhạc. Quá trình tương tác này được chứng minh là trung gian qua hệ thống tiền đình: chuyển động toàn thân là hiệu quả nhất trong sự tương tác giữa âm thanh và vận động, tuy nhiên chỉ duy nhất chuyển động của đầu mới là sản phẩm của tương tác này, trong khi chuyển động chỉ của thân minh (mà không có tham gia của đầu) thì không phải là sản phẩm của tương tác này. Các bằng chứng cũng cho thấy có sự tham gia của vùng vỏ não tiền vận động vùng lưng (dorsal premotor cortex, dPMC) trong việc đồng bộ hóa nhịp điệu. Người tham gia gõ theo nhịp với các độ khó khác nhau theo số nhịp (meter), tương ứng với độ khó cao hơn là sự tăng hoạt hóa dPMC mạnh hơn.

Cảm xúc

Âm nhạc là tiến trình động học của cảm xúc. Chuyển tải cảm xúc là mục đích chính của âm nhạc và đây là lí do hầu hết mọi người đều dành lượng lớn thời gian của họ để nghe nhạc. Các khía cạnh về nhận thức và cấu trúc của âm nhạc đã được nghiên cứu rộng rãi nhất, có lẽ bởi vì các phương pháp nghiên cứu về chúng đã trở thành một phần trong mô hình tâm lý nhận thức tiêu chuẩn trong vài thập kỷ. Nhưng chỉ gần đây, với các tiến bộ trong khoa học thần kinh về cảm xúc (affective neuroscience) cũng như các liên kết mới giữa hóa thần kinh và nhận thức đã tạo ra công cụ để nghiên cứu cảm xúc của âm nhạc một cách rõ ràng hơn.

Về mặt lịch sử, các nghiên cứu khoa học thần kinh về cảm xúc tập trung hầu hết về tiến trình xử lý các cảm xúc âm tính. Một vài nghiên cứu về cảm xúc dương tính có xu hướng dùng các thuốc gây nghiện để tạo ra cảm xúc dương tính nhân tạo, và chỉ gần đây các nghiên cứu về cảm xúc dương tính theo hướng tự nhiên và sinh thái hơn mới được tiến hành. Nghe nhạc cổ điển (classical music) có khả năng gợi lên cảm xúc mạnh mẽ, gồm cả cảm giác hài lòng (pleasure). Hơn nữa, các trải nghiệm này thường đi kèm với các đáp ứng cơ năng khác như rung minh, hồi hộp, ớn lạnh, thay đổi nhịp tim, và có thể bị ngăn ngừa bằng cách dùng naloxone, một chất đối kháng opioid. Các trải nghiệm cảm giác hài lòng hoặc êm dịu là do tác dụng hoạt hóa của âm nhạc đến các vùng não như vùng trán thị (orbitofrontal), vùng vỏ não thể chai dưới đai (subcallosal cingulate), and vỏ não cực trán (frontal polar). Cảm xúc hung phấn (chill) được chứng minh có liên quan đến sự hoạt hóa của vùng thể vân bụng trái (left ventral striatum), vùng não chịu trách nhiệm về thưởng, vùng lưng trung gian của não giữa (dorso-medial midbrain) và sự bất hoạt trong vùng hạch hạnh nhân (amygdala). Sự lan truyền opioid ở vùng NAc có liên quan đến sự giải phóng dopamine trong vùng trần bụng (ventral tegmental area, VTA), và cùng với nhau chúng liên quan đến việc điều hòa đáp ứng não với phần thưởng. Trong quá trình nghe nhạc, VTA làm trung gian sự hoạt hóa của NAc, vùng dưới đồi (hypothalamus), vùng đảo (insula), vỏ não trán thị (orbitofrontal cortex); mạng lưới này đại diện cho nền tảng thần kinh và chất dẫn truyền thần kinh (thông qua con đường dopaminergic) của các báo cáo về cảm xúc hài lòng khi nghe nhạc. Ngoài ra, vùng hải mã (hippocampus) cũng được chứng minh qua các nghiên cứu bằng PET (positron emission tomography), và hồi cạnh hải mã (parahippocampul gyrus) có liên quan đến quá trình xử lý cảm xúc, đều hoạt hóa trong khi nghe âm nhạc chói tai. Mạng lưới các cấu trúc này, thêm hạch hạnh nhân và cực thái dương (temporal poles), được cho là nền tảng thần kinh cho quá trình xử lý cảm xúc âm nhạc. Bổ sung cho nghiên cứu về nền tảng thần kinh của cảm giác chill khi phản ứng với âm nhạc là một nghiên cứu gần đây về các khía cạnh sinh lý và tâm lý, cũng như các đặc điểm của âm nhạc tạo ra phản ứng thúc đẩy cảm xúc này. Về mặt tâm lý, những cá nhân cảm thấy chill không nhất thiết phải là những người tìm kiếm cảm giác mạnh; họ có xu hướng nhạy cảm hơn với kích thích từ các giác quan. Những người cảm thấy chill có nhiều khả năng phụ thuộc vào phần thưởng từ môi trường hơn, theo nghĩa là dễ đáp ứng hơn với môi trường; rất quen thuộc với âm nhạc cổ điển (một thể loại được đưa vào như một phần của các tác nhân kích thích trong thử nghiệm); họ xác định rất rõ ràng sở thích âm nhạc của họ; và thường nghe nhạc một cách cô lập. Về mặt tâm lý thính học (psychoacoustic), không có kiểu mẫu cụ thể trong các đoạn nhạc tạo ra cảm xúc chill, nhưng một phần nhỏ có lẽ bao gồm các đỉnh về âm lượng, sự sắc nét, và sự dao động. Về khía cạnh âm điệu, những đoạn gây chill thường là đoạn vào của giọng hát, độ lớn, đoạn vào của chủ đề cụ thể, và trải nghiệm thính giác với hai giọng tương phản nhau. Đây là những âm điệu độc đáo được các nhà nghiên cứu coi là đại diện cho sự gia tăng sự chú ý, mang lại trải nghiệm cảm xúc, trong đó đáp ứng thể chất với cảm xúc chill là hệ quả. Do đó, người nghe được coi là một người tham gia tích cực không chỉ phản hồi mà còn tạo ra trải nghiệm cảm xúc với âm nhạc thông qua sự chú ý, dẫn đến cảm xúc chill như là một tác dụng phụ.

Nhiều thính giả cho biết họ sử dụng âm nhạc để điều chỉnh tâm trạng và có thể tìm thấy sự thoải mái khi nghe nhạc buồn. Có thể cho rằng những người buồn sẽ được nâng đỡ khi nghe âm nhạc vui vẻ, nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Huron (2006) đưa ra một lời giải thích cho việc này. Prolactin, một hormone tạo cảm giác yên lòng và an ủi, được sản xuất bởi tuyến yên trước khi con người buồn. Mục đích tiến hóa của nỗi buồn là hỗ trợ bảo tồn năng lượng và cho phép đánh giá lại các ưu tiên cho tương lai sau một sự kiện đau buồn. Prolactin được giải phóng sau khi cực khoái, sau khi sinh và trong thời kỳ cho con bú ở phụ nữ. Một phân tích hóa học cho thấy rằng prolactin không phải lúc nào cũng hiện diện khi có sự bài tiết nước mắt—nó không được tiết ra khi nước mắt được tiết ra để bôi trơn mắt, hoặc khi mắt bị kích ứng, hoặc khi khóc vì vui sướng; prolactin chỉ được giải phóng khi khóc vì đau khổ. Huron đưa ra suy đoán rằng nhạc buồn cho phép chúng ta “lừa” bộ não giải phóng prolactin để đáp lại nỗi buồn an toàn hoặc tưởng tượng do âm nhạc gây ra, và sau đó prolactin đảo ngược tâm trạng của chúng ta. Bên cạnh khía cạnh hóa học thần kinh, có một lời giải thích mang tính tâm lý hoặc hành vi về lý do tại sao chúng ta thấy âm nhạc buồn có tác dụng an ủi. Khi cảm thấy buồn hoặc bị trầm cảm, con người thường cảm thấy bị cắt đứt mối liên hệ với những người khác, cảm thấy như thể không ai hiểu họ. Âm nhạc vui vẻ có thể đặc biệt khó chịu vì nó khiến họ cảm thấy thậm chí còn ít được hiểu hơn. Nhạc buồn mang tính an ủi vì nó kết nối người nghe với những người khác dường như cũng đang trải qua trạng thái cảm xúc tương tự.

Khi lĩnh vực nhận thức âm nhạc tiến bộ, các nhà nghiên cứu có được sự hiểu biết sâu sắc hơn, dựa trên kinh nghiệm về sự phức tạp của cảm xúc, được thể hiện như một quá trình theo ngữ cảnh. Ví dụ: hạch hạnh nhân cho thấy tăng hoạt động khi âm nhạc được nghe đồng thời với kích thích âm thanh-hình ảnh giúp cung cấp thêm thông tin về bối cảnh diễn ra. Không có sự hoạt hóa nào như vậy được tìm thấy khi nghe âm nhạc tích cực hoặc tiêu cực khi chỉ được nghe mà không có các kích thích giác quan khác, cho thấy rằng bối cảnh trong thế giới thực hỗ trợ xây dựng cảm xúc có ý nghĩa hơn, có khả năng tác động đến hạch hạnh nhân một cách khác biệt hơn. Có lẽ, tính thích ứng của hạch hạnh nhân (trung tâm của sự sợ hãi và tránh né, mạng lưới chiến đấu hoặc bỏ chạy ở động vật có vú) được tăng lên nhờ sự chứng thực các mối nguy hiểm tiềm ẩn từ tín hiệu của các giác quan khác.

Cơ chế tác động âm nhạc

Âm nhạc có tính lôi cuốn

Tính lôi cuốn (engaging) của âm nhạc hiện diện ở cả hai cấp độ tâm lý học và thần kinh học. Về khía cạnh thần kinh học, sự lôi cuốn của âm nhạc thể hiện qua việc chức năng nhận thức được kích hoạt và lôi cuốn ở cả chiều rộng và chiều sâu dưới hình thức chủ động hay bị động của âm nhạc, bao gồm sự tập trung, học hỏi, trí nhớ, cảm xúc, phân tích thính giác, lập kế hoạch và sự kỳ vọng, kèm theo đó các chức năng thể chất và hành vi như đáp ứng vận động, hô hấp và nhịp tim cũng chịu ảnh hưởng bởi sự lôi cuốn này. Các hiệu ứng này cho thấy rằng âm nhạc có khả năng hoạt hóa nhiều khu vực của não, bao gồm các khu vực vỏ não lan rộng từ thái dương, trán, đỉnh, chẩm và vỏ não vận động, cũng như các cấu trúc sâu hơn ở vùng dưới vỏ (như hạch nền) và cả tiểu não. Về mặt tâm lý học, sự lôi cuốn của âm nhạc thể hiện ở việc âm nhạc có khuynh hướng thu hút sự tập trung, dẫn đến trải nghiệm âm nhạc tạo ra sự đắm chìm hoặc say mê hơn các trải nghiệm khác. Việc thu hút sự chú ý của âm nhạc mạnh mẽ hơn kích thích từ các giác quan khác bởi chính sự kết hợp các thành phần biến thiên theo thời gian của âm nhạc như harmony, tempo, timbre, meter, phrasing, consonance, dissonance, và dynamic, chúng làm cho não phải làm việc liên tục để dõi theo, tiếp nhận và phân loại.

Hiệu quả dài hạn của tính lôi cuốn mà âm nhạc tác động lên não bộ bao gồm việc thanh đổi tính dẻo của hệ thần kinh (neuroplastic) tạo ra các lợi ích đối với chức năng vận động và thính giác. Những hiệu quả này được chứng minh qua sự khác biệt về cấu trúc cũng như chức năng của não bộ ở những người làm việc liên quan đến âm nhạc (cả người chơi nhạc cụ và ca sĩ) so với những người không trong lĩnh vực âm nhạc. Các nghệ sĩ trẻ cho thấy có khả năng thực hiện tốt hơn những người không phải là nghệ sĩ trong nhiều tác vụ nhận thức khác nhau bao gồm chức năng đánh giá thính giác, từ vựng, toán học, lí giải trừu tượng và vận động. Một số cấu trúc não bộ cũng cho thấy sự khác nhau giữa những người chơi nhạc cụ và người không phải nghệ sĩ. Một nghiên cứu báo cáo cho thấy những nghệ sĩ chơi nhạc cụ bộ dây có chức năng cảm giác bản thể ở các ngón tay mà được sử dụng để chơi nhạc cụ cao hơn so với các ngón khác. Một minh chứng khác cho thấy thể tích chất xám ở các khu vực như vùng vận động nguyên phát, tiền vận động, vùng cảm giác bản thể, và tiểu não tăng lên theo kinh nghiệm của nghệ sĩ, và thể tích lớn nhất được quan sát thấy ở những nghệ sĩ chuyên nghiệp, giảm dần ở nghệ sĩ không chuyên và cuối cùng là những người không trong lĩnh vực âm nhạc. Các tác động lên cấu trúc não bộ của âm nhạc vẫn tiếp diễn đến cuối đời, điều này có nghĩa là một nghệ sĩ càng lớn tuổi thì thể tích chất xám ở hồi trán dưới lớn hơn so với những người cùng tuổi nhưng không phải là nghệ sĩ. Do đó, luyện tập âm nhạc có thể đóng vai trò như là một hình thức làm phong phú hóa môi trường, và được xem như là chiến lược điều trị làm tăng cường tính dẻo của hệ thần kinh bằng cách đặt một cá thể vào nhiệm vụ đa tác vụ bao gồm giác quan, nhận thức, vận động, điều này làm thúc dẩy nâng cao năng lực bình thường của họ. Âm nhạc là hình thức làm giàu môi trường đặc biệt có lợi ích vì bản chất kích thích đa giác quan và khả năng lôi cuốn sự tham gia số lượng lớn các khu vực của não bộ.

Làm giàu môi trường (environmental enrichment) bằng âm nhạc đã chứng minh đuco75 lợi ích trong việc cải thiện các khiếm khuyến do dột quỵ gây ra như khả năng tập trung, chức năng ghi nhớ ngôn ngữ, mất chú ý thị giác một bên. Nghiên cứu của Sarkamo và cs cho thấy hiệu quả của việc nghe nhạc mỗi ngày so với nghe đọc sách mỗi ngày, trong giai đoạn hồi phục sớm ở bệnh nhân đột quỵ do nhồi máu động mạch não giữa giúp cải thiện trí nhớ ngôn ngữ, khả năng tập trung. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã đánh giá mối liên quan giữa các lợi ích và các chỉ số cận lâm sàng thần kinh học dùng voxel-based morphometry (một kỹ thuật máy tính dùng MRI để điều tra những khác biệt cục bộ trong giải phẫu bộ não) và tìm thấy rằng có sự tăng thể tích chất xám vỏ não vùng trán-viền của những người trong nhóm nghe nhạc. Đặc biệt, thể tích tăng này ở nhóm nghe nhạc lớn hơn nhóm nghe đọc sách và nhóm không nghe ở vùng trán (hồi trán trên trái và phải - left and right superior frontal gyrus, và hồi trán trên giữa – medial superior frontal gyrus) và vùng hệ viền (vỏ não trước đai phần bụng trái/phần chi dưới - left ventral/subgenual anterior cingulate cortex, và thể vân bụng phải/cầu nhạt - right ventral striatum/globus pallidum). Ngoài ra, việc tăng có ý nghĩa thể tích chất xám ở vùng hồi trán trên có liên quan với sự cải thiện chức năng nhận thức, ngôn ngữ định danh, trí nhớ ngôn ngữ và khả năng tập trung chú ý. Các phát hiện này chứng minh rằng thuộc tính thu hút cao của việc nghe nhạc có thể thúc đẩy sự mềm dẻo của hệ thần kinh (neural plasticity), dẫn đến sự tái cấu trúc của não và cải thiện chức năng về nhận thức sau nhồi máu động mạch não giữa. Hơn nữa, việc tăng thể tích chất xám ở vùng vỏ não trước đai phần chi dưới trái có liên quan đến giảm điểm tự đánh giá của bệnh nhân trong các lĩnh vực như trầm cảm, căng thẳng, mệt mỏi, hay quên, kích thích và lú lẫn.

Các nghiên cứu cũng chứng minh rằng khiếm khuyết thị giác sau khi đột quỵ bán cầu phải được cải thiện sau khi nghe âm nhạc cổ điển và âm nhạc tạo cảm giác dễ chịu. Trong một nghiên cứu với 19 bệnh nhân có khiếm khuyết thị giác một bên, quan sát thấy rằng nghe âm nhạc dễ chịu so với nghe âm nhạc khó chịu hoặc không nghe nhạc sẽ làm cải thiện việc tìm kiếm các mục tiêu tương phản bằng thị giác. Tương tự, một nghiên cứu của Tsai và cs (2013) so sánh nghe nhạc cổ điển, white noise hoặc yên lặng, trên 16 bệnh nhân và thấy rằng có sự cải thiện trong việc phân chia các dòng kẻ và tác vụ báo cáo các vật thể trong nhóm nghe nhạc cổ điển. Các phát hiện này cung cấp minh chứng sơ khởi rằng âm nhạc có thể giúp cải thiện khiếm khuyết thị giác sau đột quỵ bán cầu phải, nhưng tương lai các nghiên cứu cần tiến hành với thiết kế RCT để xác nhận các kết quả trên.