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音乐的表现形式是声波，作为一种物理量，声波对人体生理结构可以产生物理和化学两种作用。声波以其有规律的频率振荡，通过人的耳朵，再经由听觉神经传入大脑，首先作用于人的精神，继而对人体生理发生影响。
人的听觉分析器包括3个部分，一是“声波接收器”——人耳；二是“中转站”——传递神经，包括感觉神经的传入纤维和脊髓、脑干、丘脑等担任联络任务的神经组织；三是“最高统帅部”——位于大脑皮质颞叶的听觉中枢。
人耳的结构从解剖和生理结构上可分成3个组成部分：内耳、中耳和外耳。
外耳即耳壳和耳道，到鼓膜为止。
中耳包括鼓膜、鼓室和咽鼓管。鼓室在鼓膜的下面，像一个小房间，里面有3块人体最小的骨头：锤骨、砧骨和镫骨。锤骨连接鼓膜，砧骨像“砧”一样接受“锤”，“砧”又安放在“镫”上。这3块小骨头组成了一个“听小骨系统”。镫骨末端紧贴鼓室的“窗口”——“卵圆窗”，窗外便是咽鼓管。咽鼓管是沟通咽腔和鼓室的管道。中耳的结构特点是每个组成部分都紧密相连，丝丝入扣，所以能很好地完成传导声波的生理作用。
内耳由耳蜗、前庭及半规管3部分组成。内耳虽然是“耳”的一部分，但功能却不仅仅是听声音。人体能否保持平衡，需要有一个感受平衡的感受器，前庭和半规管就是人的感受平衡的感受器，一旦这两个部分出现问题，人就会感到天旋地转，站立不稳，耳中鸣响，出现“美尼尔氏症”的症状。在内耳中，耳蜗是听觉的重要器官，耳蜗内部充满淋巴液，起听觉感受器作用的那部分称为“科蒂氏器”。该器官由支持细胞和末端具有纤毛的毛细胞组成，毛细胞成排分布，共有2万余个，听神经即以这些细胞为开端。科蒂氏器收到信息后，即将声音转化成为神经能，进入听神经。听神经穿过耳蜗底部，汇入第八对脑神经进入大脑的听觉中枢。
大脑的左右两个皮质可各划分为4个叶：额叶，在大脑半球的前部，主管运动、语言、智能、情感等；顶叶，在大脑半球的后顶部，主管感觉、阅读等；颞叶，在大脑半球的外侧，人们感受声音、确认自己的空间位置的最高中枢就在这里；枕叶，在大脑半球的后部，主管视觉、阅读等。
此外，大脑半球内侧面的一部分皮质称为边缘叶，它和下丘脑、中脑的部分结构联系在一起，称为边缘系统，除与内脏活动的调节有关外，尚与许多心理活动如情绪、记忆有关。
在人的大脑中，左右两个半球的功能并不完全对称。左半球主要具有逻辑思维、数学计算和分析判断功能；右半球主要具有感知立体形象功能，是多数人的艺术和音乐技能的控制中枢。总之，左半球的功能是语言、理念、分析、连续、计算等；右半球的功能是音乐、绘画、综合整体性、几何空间等，所以人们又称右半球为“音乐脑”。尽管音乐的主管中枢在右半球，但是，由于人脑中的神经纤维互相联系，所以音乐的作用也就不仅对“音乐脑”起作用，也能作用于整个大脑乃至全身。
可以说音乐对所有有生命的物质都有影响。
我国西双版纳地区有种小树，对音乐声波有着特殊的感受能力，如果在小树旁播放优美的音乐，它的树枝和小叶子就会随着音乐的节奏婆娑摇曳，音乐越是优美动听，其动作越是婀娜多姿，因此人们赋予它“风流树”的美名。植物学家还观察到，给萝卜、甜菜、西红柿“听音乐”，植物果实会长得更加饱满，超过同类植物的生长状况。动物学家给奶牛、母鸡播放优美、抒情的乐曲，其出奶量、产蛋量都会大大增加。音乐竟然也能对这些没有思想、没有感情的生物体产生实质性的影响，倒是证实了“对牛弹琴”的典故。在日常生活中，“对牛弹琴”这个成语给人以“动物听不懂音乐”的概念，实际上，这个成语只说了古代音乐家公明仪对牛弹琴这个故事的上半部分，下半部分说的是公明仪扭转弦柱，重调音调，老牛居然耸起两耳，甩着尾巴倾听起来，实在有趣，原来老牛也有喜欢和不喜欢的乐调！
音乐对人体的影响更是显而易见的。
首先，音乐传入体内，会引起人体组织细胞发生和谐的同步共振，就像一颗石子激起一泓湖水，涟漪振荡，从而调节人的生物节律，适当的声波能使各系统组织的生理功能处于一种和谐的状态，如脉搏起伏，心率快慢，呼吸节奏，胃肠蠕动，甚至肌肉的收缩舒张，都能得到良好的调节。音乐声波也是一种能，可以激发人体潜在能量的发挥，使机体更加焕发生机。其次，音乐声波对中枢和内分泌系统也是一种良性刺激，能促进神经内分泌系统分泌出有益于健康的激素、酶、神经介质等生命活性物质，从而促进人体的新陈代谢。由此可见，音乐节奏与人体节奏和谐，正是音乐疗法能促人奋发，令人健康的奥秘所在。根据医学家观察，机体的反应状态与音乐确实密切相关。以心电图和血压的改变为例，节奏快而有力的音乐与节奏慢的音乐比较，前者明显使心率、脉搏加快，而平缓、抒情的音乐则可以使高血压患者血压下降；对呼吸道反应进行观察，还见到音乐能使呼吸道平滑肌松弛，减小呼吸的阻力，改善气喘症状。
音乐对人体的生理作用，其机制比较复杂，有较多的理论阐释。下面介绍几种具有代表性的学术观点：
1.边缘系统学说 在解剖学上，大脑边缘系统由岛叶、颞叶、眶回、海马、齿状回、扣带回、海马回等皮质下部分和杏仁核、隔区、下丘脑、丘脑前核、中脑的中央灰质和被盖等皮质下结构组成，这些部位主要接受各种感觉（来自躯体及内脏），临近新皮质及边缘系统内部的传入纤维，同时又向视丘下部、纹状体、脑干网状结构发出纤维，调节、抑制大脑皮质的功能。大脑边缘系统的主要功能是控制机体的本能活动，调节内脏活动和情绪活动，并参与记忆活动。音乐可以通过该系统来调节躯体运动、自主神经及大脑皮质功能，促进身心健康。
2.脑干网状结构学说 脑干网状结构指脑干中央部分灰白质相互交织的区域，由来自躯体各部的神经纤维交织成的网络和散布在其中的神经细胞及核团构成。脑干网状结构在脑中枢统一过程中发挥重要作用，它的上行激活系统可以影响大脑皮质的活动水平，调节意识活动；下行投射系统可以调节躯体活动。音乐刺激可以通过网状结构提高或降低中枢神经系统的活动水平，通过网状结构对特殊投射系统、非特殊投射系统、心理过程、内脏和内分泌、注意力等发生影响，可以纠正新皮质与大脑边缘系统之间的功能失调，消除干扰网状结构的不良因素。
3.非特殊投射系统学说 非特殊投射系统的中心是不同的感觉区，它接受视觉信号，并把这些信号输送到听觉中枢，使后者的感受性升高或降低；或者接受听觉中枢一部分信号，通过该系统提高视觉中枢的感受性，在各种感觉间起媒介作用。音乐也能通过该系统发生效用。
还有人认为，人们的各种功能障碍不是单一致病因素的作用，而是由多种因素，且往往伴有社会因素和情绪因素而造成。音乐类似新鲜空气、阳光等良好刺激，能协调生理功能，消除不良的社会、情绪因素，促进身心健康。这实际上是把音乐作用于人体生理的机制理解为一种综合的生理、心理调节的结果。
不管其作用机制如何复杂，音乐对生理功能的影响却是毋庸置疑的。以秃发为例，明显是生理发生了病变，然而，音乐却能神奇地使秃发者长出秀发：日本第一制药公司最近推出一种防止头发脱落的莫扎特音乐激光唱片。这种唱片发出的阿尔法音波，可以使血液畅通，消除疲劳，有稳定血压和脉搏的效果。据研究，头发脱落多由精神紧张所致，因此，多听音乐，使人心情放松，情绪稳定，促进血液循环，这样有助于防止头发继续脱落。通过这一事例，很明显可以看出音乐治疗的生理效应。
音乐的声响对人的内心活动有着强烈的影响。
音乐是人类心声的表露、情感的外泄，所以古人说“乐者，意也”。表达情感的音乐又可以延伸扩散，影响他人和人群的情感和心理。《乐记》认为仅仅“知声”者，是动物；“知音”者，只是普通人（“众庶”）；而“知乐”者，才是“君子”。可见“乐”是具有情感和文化内涵的。
《乐记》精辟地论述了音乐作用于人精神、心理的机制：“诗言其志也，歌咏其声也，舞动其容也，三者本于心，然后乐器从之。是故情深而文明，气盛而化神。”其中“情深”“文明”“气盛”“化神”的递进关系，就是音乐作用于情志，情志影响到脏腑，脏腑功能振奋，产生可视的人体状态改变的过程。
《左传》中的名篇《曹刿论战》中就讲述了通过鼓声削弱敌军实力，从而使弱小的鲁国击败强大的齐国的故事。战斗在长勺打响时，鲁庄公迫不及待地就要击鼓进军，谋士曹刿说：“还不行。”待齐军击鼓三次之后，曹刿说：“可以击鼓进军了。”齐军被打得大败而逃。战后，鲁庄公问取胜的原因，曹刿回答说，打仗是靠勇气的，“一鼓作气，再而衰，三而竭，彼竭我盈，故克之”。他的意思是说，第一次击鼓，能够振作士兵的勇气，第二次击鼓后，士兵的勇气就减弱了，第三次击鼓后，士兵的勇气就用完了，而我军还未击鼓，勇气正旺盛，所以当战鼓擂响时，便一鼓作气战胜了他们。“一鼓作气”的典故就出自这个故事。
“四面楚歌”也是大家非常熟悉的成语，出自历史上楚汉相争时的一个著名故事。刘邦与楚霸王项羽交战多年，最后刘邦设下十面埋伏，与项羽决战于垓下，但是久攻不下，十分焦急。刘邦的军师张良足智多谋，且精通音乐，尤善吹箫。他向刘邦献出“攻心为上”的策略，组织兵士和着他的箫声唱起楚国的歌曲，歌声此起彼伏，连绵不绝，越唱越悲，越唱越响，从四面八方席卷楚营。楚军从梦中惊醒，听着这四面楚歌，勾起了他们对家乡和亲人的思念，顿时军心涣散，士无斗志，纷纷溃散，项羽自刎而亡，刘邦大获全胜。
这两个故事充分显示了音乐对于人心理影响的强大威力，说明了音乐“入人也深，化人也速”的神奇。一首好的乐曲，可令人流连忘返，物我两忘，如醉如痴，荡气回肠。嵇康《琴赋》称“处穷独而不闷者，莫过于音声也”，当音乐的情绪感染和物理能量共同作用于人体，心理影响生理功能，物理谐动生理节律（心率、心律、呼吸、血压、脉搏等），效果便会出现。
医学专家认为，从疾病发展史来看，人类已经从“传染病时代”“躯体病时代”进入“精神病时代”。时代造成疾病谱的变化，给我们的音乐疗法开辟了无比广阔的空间。
音乐的心理作用是多方面的，它通过对人的情感、智力结构和行为等因素发生影响而表现为心理作用。
1.音乐能调节情绪 20世纪20年代就有人研究音乐对人情绪的影响，研究者播放200余种名曲，测试2万余人，结果表明，每一首乐曲都能引起听者的情绪变化。当然，情绪变化的大小与欣赏能力有一定的关系。同时也发现，音乐只能引起抽象的情绪，如平静、激昂、欣喜、凄凉、眷恋等，而不能引起愤怒、嫉妒等特殊情绪。
音乐对人情绪活动的作用，与内分泌、自主神经系统、丘脑下部、边缘系统有着密切的关系，正因为生理、心理两方面共同作用，才能表现出控制和增进人体内脏系统正常活动的作用。
2.音乐能改善行为 音乐能使人全身心投入，从头至尾注意乐曲的内涵，体会乐曲的意境，这实际上是训练人们专心致志，集中注意力的过程。这一点对精神病患者尤其有帮助，恰当的音乐可以使他们的大脑处于有序状态，在音乐中不自觉地约束自己。在疾病状态下，音乐可以使患者增加生活乐趣，增进自信心和生活能力，有利于身心康复，例如，孤独症患儿，倾听了音乐后，首先促进了对周围环境的认识，消除对周围环境的理智障碍，从而改善孤僻行为。
3.音乐能开发智力 音乐对人类智力的作用，首先表现在增强记忆力上。进行音乐欣赏，或从事音乐演奏时，强化了精神神经系统的功能，使视听觉记忆得到锻炼，情绪体验记忆得到加强。事实表明，长期进行音乐实践的人不仅有较强的记忆力，而且记忆的敏捷性、持久性、准确性都比正常人突出。意大利著名指挥家托斯卡尼尼能在24小时内背熟一部交响乐的几十页总谱，不仅掌握该总谱的全部音符，而且连所有表情记号及作曲家的一切指示都能熟记于心。
从生理机制看，大脑边缘系统与记忆过程关系最为密切，音乐刺激可以使这些部位的乙酰胆碱类神经递质分泌增多，进而对中枢神经系统的功能产生广泛的影响，促进人的记忆能力。
4.音乐能培养创造力 音乐具有提高想象和联想的能力。科学与艺术创造过程中极需想象力、直觉与灵感，这些能力的培养与触发“音乐脑”——右脑的开发有密切关系。音乐欣赏或音乐演奏可以调节左右脑半球的活动节奏，诱导其有规律、有节奏地交替运动，协调工作，提高大脑的工作效率。音乐的实践活动，特别是乐器的演奏，左手的作用很突出，而左手的灵敏可以促进大脑右半球的发展。美国科学家对爱因斯坦的大脑进行观察，发现他的大脑神经突触远多于普通人，认为这是因为爱因斯坦常演奏小提琴，左手频繁地活动使脑的神经元受到刺激，于是脑的神经元数目增多，功能增强，反过来进一步提高了大脑的储存和传递信息的能力。
我国历史上许多文学家、科学家、思想家都是音乐理论家或音乐爱好者。孔子、庄子、荀子、蔡邕、白居易、范仲淹、王安石、沈括、朱熹、王夫之等，都曾在中国音乐史上发出灿若星辰的光辉，这也是众所周知的。近代许多优秀的科学家也与音乐结下了不解之缘，如著名的数学家华罗庚会拉二胡，钱学森能弹钢琴，而他的夫人蒋英是著名的女高音歌唱家，李四光的小提琴也拉得不错。还有钱伟长、梁思成等科学家，他们不但热爱音乐，且都有很高的音乐修养，音乐是他们业余生活中最亲密的朋友。