音乐是高级认知，而人脑是最复杂的器官，要了解其中的原理，先了解一下基础知识：
—-音乐基础的分割线—-
音高(Pitch)，即音的频率；
拍子(Beat)，也就是一小节有几拍；
律动(Rhythm)，即每一拍细分下来的情况/用强弱组织起来的音的长短关系/音乐的模式；
节拍(Meter)，律动中有规律的强弱模式；
速度(Tempo)，即每分钟多少拍；
旋律(Melody)，特定的高低关系和节奏关系联系起来的音的序列。
以莫扎特K330为例
这里的拍子是四二拍（B，每小节两拍，每拍对应一个四分音符），速度是每分钟126拍(A)。每个音符在五线谱上的”线”和“间”的位置标示了它的音高。在E部分可以观察到节奏和节拍，模式非常的简单，演奏中我们会不经意的随着E打拍子。C是一段旋律，构成一个主题，D也是一段旋律，与C基本相同但是有一点变化，为主题的再现。
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要感知节奏，先得能识别音高(pitch)的不同，即音与音之间的频率关系。
人的听觉感知的神经传导通路大概为耳->神经核团->初级听觉皮层->其他脑皮层。其他脑皮层的处理结构复杂，暂且不考虑。
声音通过耳部的耳蜗听毛细胞(hail cell)感知，转换为神经信号，经过脑干神经核团的调制再传递到初级听觉皮层(Primary Auditory Cortex, A1)，A1区域内部可以进一步细分为子区域，各自对不同的频率最敏感，该结构被称为Tonotopy (听觉频率拓扑)：
借助于功能磁共振技术，人们已经能够将频率与皮层的关系绘制出来[1]：
有了这样的结构，人就能感知不同的频率并且不会弄混了。这方面能力强大的人，甚至有绝对音高感知能力，听到一个音，就能说出这个音的音名 (CDEFGAB)。
但是还不够，我们还需要知道音与音之间的时间关系，即律动（Rhythm）中去除强弱关系之后的部分，但是人们一般不这么严格的说，直接把这种关系称为Rhythm了。
上图中的上面一排是有规律的律动，下面是作为对照的无规律律动。可以看到，有规律律动中的模式重复了一次，分别是A和B。研究发现，在听到有规律律动时候，大脑的壳核(Putamen) 区域会变得活跃[2]：
而且Putamen不是在第一次听到律动模式时候活跃(A)，而是在重复听到律动模式(B)时活跃。也就是说Putamen在处理律动过程中，也会有记忆的因素参与进来。
有了处理音与音之间频率和时间关系的能力，我们就能感知和学习节奏。然后我们可以讨论该能力到底是天生的还是可以锻炼的。
我们在练习和演奏的过程中，要操控乐器发声，我们听到这声音，会感知其频率、节奏等信息，大脑因此得到反馈。如此不断练习，动作控制能力越来越强。另外不可避免的，我们会听音乐家是怎么演奏的，然后我们会把自己的演奏跟音乐家的比对，从而不断的修正。
研究发现，经过练习，我们在只听到特定的音乐（下图中b）和只在乐器上演奏对应的音乐（下图中c），脑中的激活模式是类似的，都有听觉区域和运动区域，并且比没有练习时候更活跃（下图中a）[3-4]。
一如既往的，我们总是能发现脑是有很高的可塑性的，虽然先天的因素重要，但是只要没有严重的损伤，相关的能力都可以在后天之中通过练习得到加强。
—-总结—-
- 人脑本身能产生一定的’节奏‘，如脑电的阿尔法、贝塔波。
- 人本身有一定的节律。我们在走路、骑车等重复性活动的时候，这些节律被激活。
- 我们有产生和感知节律的神经基础，通过练习，节律控制能力会得到强化。比如，如果每天准时休息、吃饭、起床，那通过一段时间，就能形成所谓的“习惯”，到一定的时候就会困、饿、醒。在脑电上的表现: 在相应的事件下，神经放电更同步、更规律。
- 音乐节奏的控制能力基于类似的神经基础，能得到锻炼。久而久之，“节奏”可以不再是脑皮层产生的，而是存储在其他地方，大脑所做的只是发出指令，激活相应的节奏。即我们所说的“肌肉记忆” 。
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[1] Da Costa, Sandra, et al. “Tuning in to sound: frequency-selective attentional filter in human primary auditory cortex.” The Journal of Neuroscience 33.5 (2013): 1858-1863.
[2] Grahn, Jessica A., and James B. Rowe. “Finding and feeling the musical beat: striatal dissociations between detection and prediction of regularity.” Cerebral cortex 23.4 (2013): 913-921.
[3] Peretz, Isabelle, and Robert J. Zatorre. “Brain organization for music processing.” Annu. Rev. Psychol. 56 (2005): 89-114.
[4] Zatorre, Robert J., Joyce L. Chen, and Virginia B. Penhune. “When the brain plays music: auditory–motor interactions in music perception and production.”Nature Reviews Neuroscience 8.7 (2007): 547-558.
来源：知乎 www.zhihu.com
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