關於唱歌的神經學

  從古至今，唱歌是人類一種用來表達自我的重要方式。究竟我們是如何擁有唱歌的能力的呢？究竟動人的旋律是如何產生的？以下讓我們看下去。

  首先，跟我們講話最相關的器官是聲帶，我們是藉由氣體通過聲帶的時候產生震動而發出濁音的。聲帶 (vocal cord) 位在喉部，氣管的上端。從外表看大約是在甲狀軟骨後面的地方，差不多是喉結後面。因為血管分布稀少，聲帶通常看起來是白色。它是兩片對稱的膜狀結構，男性約 23mm，女性約 17mm。因為女性平均聲帶比較短，所以一般而言女性的聲音比較高。

  控制聲帶的變化分成四種：張開、閉合、縮短、拉緊。張開聲帶的是後環杓肌 (posterior cricoarytenoid muscle)。閉合聲帶的有外環杓肌 (lateral cricoarytenoid muscle) 和橫杓肌 (transverse arytenoid muscle)，其中橫杓肌 (transverse arytenoid muscle) 也會拉緊聲帶。縮短聲帶的是甲杓肌 (thyroarytenoid muscle)。拉緊聲帶的是環甲肌 (cricothyroid muscle)。這些肌肉都是由第十對腦神經(迷走神經， vagus nerve) 的分支控制的，其中除了環甲肌由迷走神經喉上支 (Superior laryngeal nerve) 控制之外，其他的都是由喉返神經 (recurrent laryngeal nerve) 控制。

  人體的感覺從身體各處經由感覺神經傳到大腦的初級感覺皮質，經過其他感覺皮質分析，並統合各種其他神經訊號，最後由運動皮質發出指令，傳到身體的各個肌肉，完成動作。而感覺與運動皮質由身體各部位對應到大腦的位置有特殊的分布，稱為 cortex homunculus 。越精細的動作需要越多的神經來管控，所佔的大腦皮質範圍越大。

  人類跟其他靈長類很不一樣的一點就是學會了很精細的控制音調的改變。以前認為這樣的變化是因為喉部的解剖構造的改變，但是近年來發現可能是因為演化上關於發聲的神經有所不同造成。一般推測是皮質對於控制喉部肌肉的功能變得更好，所以可以產生各種韻律，進而加速人類發展出語言。

  目前研究已經發現兩個腦區跟喉部的運動有關。ventral laryngeal motor cortex (vLMC) 在 cortex homunculus 的底部，是其他靈長類管控喉部運動的中心。而另一個稱為 dorsal premotor region (dLMC) 的腦區也被發現可能是嘴唇和手的表徵。研究人員分析一般人在講話時不同腦區活化的程度，發現跟大腦雙側 dorsal premotor region (dLMC) 有關的是音高而不是喉部運動。這邊的神經控制短音調來表達強調句子中的特定的字詞。喉部皮質表徵控制清濁或是短音調來勾勒語調的部分被發現在其他不同的地方， dLMC 也負責控制歌唱的音調。最後，如果直接刺激 dLMC ，也會產生喉部的運動與不自主發生，代表 dLMC 在是大腦自主控制語調的腦區。

Reference: 10.1016/j.cell.2018.05.016