摘要：音乐可以对人类健康和福祉产生强大的影响。 这些发现激发了一个新兴的研究领域，该领域专注于音乐对动物福利的潜力，大多数研究都在调查音乐是否可以提高整体幸福感。然而，仅仅专注于发现音乐对动物的影响在科学和实践上不足以促进理解音乐如何用作环境丰富工具，并且还会导致实验设计和解释方面的问题。本文主张采用不同的方法来研究音乐促进福利，其中音乐用于解决特定的福利目标，考虑到动物听到音乐内容，选择或创作“音乐”作品来测试当前关于音乐如何影响动物的行为和生理。在这个概念框架内，我们概述了感知能力影响福利结果的过程，并建议将福利研究的音乐重新定义为听觉丰富研究，该研究采用有针对性的方法，不将音乐作为全面的福利增强剂，而是调查听觉丰富是否 可以根据特定物种的感知能力、需求和福利目标来改善特定的福利问题。最终，我们希望这些讨论将有助于在该领域带来更大的统一性、远见和方向性。

关键词：声学丰富  音乐  感知  认知  福利

简介：在过去的 50 年里，人们对音乐在人类中的治疗应用的兴趣不断增长。 其中一些研究涉及患者积极参与音乐的制作，但许多研究涉及被动聆听，也称为音乐医学干预。许多关于音乐医学干预对阿尔茨海默病和急性疼痛等疾病的疗效的临床研究表明，音乐医学干预对各种结果测量有积极影响。由于这种对人类的影响，有人假设被动接触音乐可能会对非人类动物（以下简称动物）产生类似的影响。人们越来越关注被动音乐暴露在广泛的圈养环境中改善动物福利或生产力的效用，因为它具有成本效益、即时且易于实施。因此，研究被动音乐暴露对动物的影响的研究数量逐年增加，导致人们普遍认为音乐可能有益于动物福利。然而，缺少对音乐如何对动物产生影响的批判性评估。我们认为，了解音乐如何影响动物势在必行，因为音乐是否“有益于福利”取决于目标动物的具体福利目的和目标、相关物种的特征以及它所居住的环境。例如，音乐可用于减少豢养动物的压力和焦虑的狗的觉醒，以及增加实验室饲养大鼠的觉醒和感官刺激。 从机制上讲，这两个例子旨在对唤醒产生相反的影响。这表明，音乐影响动物的方式——无论是机制还是观察到的结果——都不是直截了当的，因此需要更深入地了解音乐是如何工作的以帮助破译，也许更重要的是，什么类型的音乐可以 用于优化动物福利。我们的目标是改变研究人员研究音乐对动物福利影响的方式，挑战音乐可以改善动物福利问题的基本假设，因为它可以改善人类的福祉。相反，我们鼓励从另一个方向出发：根据我们对音乐如何对动物产生影响的了解，音乐能否改善特定的福利问题？我们认为，几乎完全专注于“音乐对动物有什么影响？”这个问题。 没有对诸如“音乐如何对动物产生影响？”等问题进行补充调查。 不足以促进对音乐作为一种丰富工具的效用的科学或实际理解。我们首先重点揭示实验设计和数据解释的一些方法问题，并认为这些问题阻碍了对音乐是否以及如何影响动物健康的清晰理解。我们回顾了关于音乐影响动物的机制的主要假设，并建议考虑动物的感知能力以了解音乐是如何工作的，以及我们如何利用音乐改善福利。最后，我们介绍了听觉强化研究的概念框架，强调音乐不一定是特殊的，应该被视为任何其他听觉刺激，并认为在研究如何利用音乐或其他声音改善动物福利时，必须考虑特定的福利目标、动物的感知能力和音乐特征。

音乐福利研究中的问题：缺乏声音对照：没有对照组暴露于非音乐声音，例如白噪声（或其他）是一个贯穿音乐福利文献的问题，并且很难辨别是否真的是音乐影响了动物。如果没有这样的对照组，我们不能得出结论，是音乐，而不是任何任意声音的存在引起了观察到的效果。缺乏这种非音乐声音对照组的研究普遍存在。例如，在Alworth和Buerkle的综述中，36篇动物实验论文中只有11篇（31%）评估了音乐暴露对非音乐控制条件的影响。Kühlmann等人（2018年）最近对音乐对啮齿类动物的影响进行了系统性综述，38项研究中有19项（50%）也没有包括非音乐或噪音对照。如果这些评论中的数据也能代表关于音乐影响的其他研究，那么我们肯定无法确信将观察到的对福利的影响归因于音乐本身。音乐的积极作用可能是因为向环境中添加任何声音都能改善福利，这一观点得到了研究的支持，研究表明，即使是白噪音也能对福利措施产生积极影响，例如，减轻行为应激反应，改善非人类灵长目动物的短期记忆。仔细考虑哪些刺激是适当的控制是必要的，并且这种控制应该特定于正在测试的假设。 根据假设具有影响的音乐特征，控制刺激应尽可能与音乐刺激相匹配，除了感兴趣的特征，包括其响度。

有偏见的刺激选择和结果的过度概括：研究证明选择特定作品或音乐类型的动机的程度各不相同，选择往往看似随意。例如，在Snowdon审查的 62% 的研究中，西方古典音乐是一种刺激，其中近一半的研究使用了莫扎特的作品，还有相当多的研究使用了特定的作品，莫扎特 K.448。这种对莫扎特的关注可能是由 Rauscher 和同事关于“莫扎特效应”的报告推动的，即人类和老鼠在听完莫扎特 K.448 后空间能力的提高。复制这种效应一直很困难，一项荟萃分析表明，莫扎特效应在人类中可以忽略不计，但这并没有阻止研究人员在音乐福利研究中使用莫扎特K.448。仅根据过去使用过的内容来选择实验刺激可能会造成伪复制并限制结果的泛化。选择短小的音乐片段，如莫扎特K.448的一个片段，会增加效果由该片段附带和特定的东西引起的可能性，因此不适用于其他音乐刺激，甚至不适用于同一作品的其他片段。此外，如果我们不理解莫扎特 K.448 为何以及如何促进认知表现，那么几乎没有理由相信莫扎特的所有作品或作为一种流派的古典音乐都会产生相同的促进效果。研究人员警告说，不要在音乐素材方面过度概括研究结果。然而，“古典音乐”有益的观念依然存在。音乐流派是一个主观的人类定义，是一个高度异质的范畴，几乎总是基于西方音乐传统。如果不考虑“类型”对动物是否有任何意义的问题，特定类型的音乐可以是好的或不好的想法就没有明确的科学依据。将暴露于单一音乐片段或音乐片段的结果推广到整个音乐类型类别的难度，由于对音乐的反应存在潜在的个体差异，许多研究的规模较小，导致效应大小较小，且缺乏有效计算，进一步加剧了这一困难。在大多数研究中，刺激选择的试错法对于探索音乐的效果是有用的，但我们认为现在有必要超越这个阶段。刺激选择必须基于关于音乐特征的明确假设，这些特征可能会影响与福利相关的利益变量。

音乐刺激的信息不足：对音乐的描述有时是一个通用的标签或流派名称，例如“古典音乐”，而没有进一步详细说明是哪一首曲子，甚至是播放音乐的音量。我们认为，报告尽可能多的关于音乐或声音刺激的信息是很重要的，无论是未经修改的商业录音还是合成的配乐。这些细节将有助于对不同研究的结果进行比较，并暴露出可能会被忽视的混杂因素。例如，减少动态范围（乐曲中最响亮和最安静的段落之间的差异）可以使段落中的所有声音都同样响亮，并给人一种音乐整体听起来更响亮的印象。动态范围可能因音乐类型而异，古典流派（例如室内乐、合唱团、歌剧）显示出比摇滚或说唱等更现代流派更大的动态范围。虽然不清楚音乐中动态范围的降低是否会在动物身上产生相同的感知效果，或者动态范围是否是一种对动物来说甚至很重要的声学特性，但古典音乐的增强效果有可能是由于动态范围的差异，而不是其他特征。

机制：是什么产生了观察到的效果？在本节中，我们描述了三种潜在的机制，这些机制经常被提出来解释音乐福利研究中观察到的效果（但很少直接测试）。 我们将讨论支持和挑战这些假设的证据，目的是找出我们知识上的差距以及需要回答的问题类型，以便更清楚地了解音乐如何影响动物。 这些机制不是相互排斥的，可以同时运行。

掩盖厌恶或压力的声音：在圈养环境中，通风、人类活动、施工、建筑物维护等产生的噪音通常是不可避免的。由于这些声音可能会给动物带来压力，音乐可以通过掩盖这些不受欢迎的环境声音来改善动物的福利（声学掩蔽假说）。这一假设意味着动物根本不需要以与人类相似的方式感知音乐，因为音乐可能只是另一种压力较小和/或更容易忍受的噪音形式。如果音乐对动物来说只是噪音，那么非音乐声音或不同类型的音乐都应该产生类似的行为和生理效应。事实上，非音乐声音对动物有好处。例如，白噪声似乎能让猕猴在采血时更平静，并改善它们的认知能力。然而，有一些迹象表明，音乐的影响可能不仅仅是掩盖噪音。在Alworth和Buerkle的评论中，11篇论文中包括了非音乐性的声音控制，其中10篇报道说音乐比非音乐性的声音控制产生了更强的效果。不同类型或不同的音乐似乎也会对某些动物的行为和生理产生不同的影响，这进一步表明音乐对福利的影响不仅仅是由于声学掩蔽。然而，使用音乐掩盖背景噪音会引起两个问题。首先，在许多研究中，音乐的音量在60到75分贝之间，比35到65分贝的环境背景噪音至少高10分贝。这表明音乐不仅可以掩盖不需要的背景噪音，还可以掩盖有意义的交流声音。 在野生动物中，有意义的声音的声学掩蔽被认为是人为噪声有害的主要原因之一。第二，支持声音掩蔽假说的直接证据相当有限，因为研究并没有明确地对其进行检验（它更多地被用作对结果的事后解释）。此外，很少有研究表明音乐在降低压力的行为和生理指标方面与播放任何掩蔽噪音一样有效（或更有效）。

感官刺激：音乐作为感官或认知丰富的一种形式的能力是另一种广泛使用的解释，解释了为什么音乐对动物有益。根据这种观点，在圈养环境中，动物接触到的感官线索的数量和种类都会减少。 音乐通过增加动物能够感知和响应的环境的复杂性（“丰富性”）来提高福利，这可能会刺激大脑发育和各种行为的表达。从机制上讲，这个假设是可行的，因为听觉系统非常具有可塑性，对鸟类和哺乳动物的研究表明，声音的皮层表现会随着成人的声学环境而变化，尤其是在发育中的个体。暴露于 EAE 的幼猫的听觉神经元实际上对 EAE 中的频率反应减弱，但最初调谐到 EAE 频率的神经元对 EAE 频谱附近的频率变得更加敏感。这表明将听觉输入的种类和数量与大脑之间的关系概念化为“越多越好”是过于简单化了，并且将声音添加到环境中可能会对大脑产生意想不到的后果，至少对于音调组织而言。如果动物被动地暴露于声音并且无法控制暴露的时间和程度，“越多越好”的概念也可能不适用。 即使在人类中，被动接触音乐似乎也对大脑没有长期的有益影响。感官刺激假说没有具体说明通过音乐增加听觉刺激将如何改善福利，即它没有定义音乐的哪些方面是丰富的，以及为什么。目前尚不清楚音乐是应该被视为这样的声音，还是被视为一种随机的声音，以便获得效果。这使得很难正确地证伪感官刺激假说。例如，如果发现音乐可以改善成年实验室大鼠的空间记忆，是因为音乐提供的丰富感官体验增加了神经激活和/或生长，还是因为环境中的声音增加了唤醒和注意力，从而有利于学习任务？这些解释表明，音乐不需要被视为音乐才能产生效果。此外，如果大鼠将音乐视为随机和非结构化的噪音，那么音乐可能会通过随机共振影响行为，这是一种在物理和生物系统中发现的现象，非线性系统中的随机噪音可以增强对微弱信号的检测。在这种情况下，白噪声可以被定义为感官刺激，因为它在光谱和时间内容上都包含很大的变化。 显然，非常需要发展这一假设并制定明确的预测，以测试和验证音乐如何通过感官刺激来改善福利。

唤醒调节：我们使用“唤醒调节假说”这个总括术语来指代说明音乐通过改变唤醒而有益于动物的假说。在人类身上，音乐对唤醒的生理指标如血压、心率、呼吸频率和体温（这被认为是音乐暴露的好处的基础）有强烈的影响。McConnell注意到，某些声音特征能够改变动物的觉醒和行为，他发现，在不同的文化和物种中，动物训练员倾向于使用较短且重复的声音来指示动物开始运动，并使用较长且持续的声音来指示动物停止或停止行为。这表明一些声音可能与特定的唤醒状态有关，因此更容易学会与这些状态相关的行为联系起来。此外，她还提供了实验证据，表明如果声音指令是短的、重复的、基频上升的音符，而不是单一的、基频下降的长的、连续的音符，狗更有可能学会向实验者靠近。后来使用更复杂的音乐刺激和测量更复杂的行为的研究表明，结果喜忧参半，音乐通常会减少狗的焦虑行为，但增加了鸡的应激相关行为。同样，音乐对不同动物的心率、血压和心率变异性等生理唤醒的影响并不总能找到唤醒调节效应。音乐似乎能够调节行为和生理唤醒，尽管研究之间的不一致可能是由种间差异引起的。

音乐感知与音乐对福利的影响：关于音乐影响动物的机制的假设需要进一步研究。 我们相信这可以通过了解人类和动物音乐感知之间的异同点来帮助实现。当人类听音乐时，我们会听到一首乐曲、一种音调安排、旋律和节奏。我们能够将这些特征视为一个统一的整体，而不是任意的非连接维度的集合，这使我们能够识别音乐旋律，即使旋律的某些方面，例如节奏和音调发生了变化，这有助于我们将音乐分为不同的音乐类型。但是动物会像我们一样感知音乐吗？ 他们是否也以类似的方式对作品进行分组？ 乍一看，一些实验表明情况可能如此。 例如，鲤鱼学会了区分布鲁斯和古典音乐，并能够将这些流派中的新刺激分类到正确的类别。因此，为了理解动物在音乐中能感知到什么，我们需要遵循一种实验方法，在这种方法中，音乐被解构为其组成部分，如频谱特征、旋律和节奏，并对其敏感性进行检查。值得注意的是动物区分不同声音参数的能力并不能说明它们对某些声音特征的偏好，也不能说明潜在的福利应用。

频谱特征感知：许多动物发声中的频谱特征通常包含生物学相关信息。 例如，音调可以传达有关信息或体型提示。不同的物种似乎对绝对音高和相对音高有不同的敏感度。与人类和大鼠相比，鸟类在区分不同频率范围的纯音方面更胜一筹。动物与人类在音色、八度音阶和和声的感知上也有所不同。因此，对复杂声音的不同频谱特征的感知涉及不同类型的机制，显示了不同物种之间的差异和相似性。

节奏感知：动物可能在其自然行为中表现出节奏元素，但这并不能揭示它们对音乐或其他人造声音中存在的节奏结构的感知。一些动物可以区分由相同声脉冲构成的规则（等时）序列和不规则（非等时）序列，但有些动物表现出较差或无法区分这些序列，或无法将区分推广到间隔缩短或延长的序列，可能是因为它们使用了局部线索，而不是全局模式。节拍和节拍的感知是人类音乐性的基础，但仅在少数物种中发现。感知节拍并将动作与不同节奏同步的能力最初被认为仅限于鹦鹉等声音学习物种。然而，在加利福尼亚海狮（不发声模仿声音）身上发现的节拍感知表明，捕捉节拍的能力可能比之前认为的更广泛。然而，与频谱特征类似，对节律特征的感知也显示出物种间的巨大差异。

音乐可能通过声音表达和感知的共同原则影响动物：关于动物音乐感知能力的总结可能表明，音乐感知的物种差异可能非常大，因此无法概括音乐对福利的影响。然而，这种观点可能过于悲观，因为还有一些基本的感知原则似乎适用于不同物种。如上所述，觉醒调节假说假设人类音乐可以改变其他动物的（情感）觉醒，因为传递觉醒的声学特征在不同物种之间是相似的。因为还有一些基本的感知原则似乎适用于跨物种。这些相似性源于脊椎动物发声系统的相似性，以及情绪和生理状态对这些系统的影响，从而对发声产生的声音产生影响，从而允许物种间识别发声中的情绪唤醒。如果表示情绪唤醒的声音特征在不同物种之间也一致，那么具有与情绪化发声类似特征的音乐可能会对不同物种的唤醒产生类似的影响。

音乐如何深入人心：从感知到反应和幸福感

感知是音乐可以改变动物行为和生理的第一步，并预测哪些音乐特征可能会产生影响。正如我们所概述的，对各种声学特征的感知敏感性的主要限制和种间差异可能会影响动物对音乐的反应。感知到的内容接下来会受到进一步的认知处理（“评估”），它会改变唤醒并将影响行为和生理反应的类型和程度的刺激分配效价（“反应”）。这里的一个主要影响将是音乐在多大程度上与该物种的发声或其他具有生物意义的声音共享某些声学特征。评估还可能受到先前经验、社会线索（如观察他人反应）和个人倾向（如乐观或悲观偏见）的影响。上述因素使得很难有一种单一的音乐或类型的音乐可以普遍应用并在所有情况下改善所有动物的福利。

图1、感知能力影响福利结果的过程。

在执行生理和行为反应后，动物可以评估并了解其反应的有效性或适当性，尤其是是否在未来修改其评估和对刺激的反应（“反应评估”）。该反馈步骤涉及使用个人和公共信息（分别通过直接经验或观察他人经验获得的信息），并可能解释行为习惯化或对音乐效果的敏感。对于福利应用来说，能够预测习惯化对于理解保持效果的重要程度或必要程度至关重要。反馈也发生在评估和感知水平之间，在评估和感知水平之间，对某些线索的感知可能会受到指定刺激的效价影响。最终，感知、评估、响应和评价对音乐的反应的整个过程将决定音乐是否以及如何改善福利，例如通过增加放松行为、表达所需活动以及体验足够的感官刺激。

目前关于音乐体验、个人倾向（即个性或气质）、年龄、性别、社会因素和社会信息使用如何影响动物对音乐的感知、解释和反应的数据很少。即使在人类中，音乐体验量的变化也会调节音乐对健康和生理的影响，而熟悉度可以调节唤醒和愉悦之间的关系。这些问题在听觉掩蔽、感觉刺激或觉醒调节假说中没有得到解决，这表明现有假说有很大的扩展空间或探索新的假说。认识到这些问题，例如经验/熟悉度对感知的影响（以及由此产生的福利结果），也可能促使研究人员考虑区分音乐接触的短期和长期影响，以及这些影响所产生的福利效益预期是即时的还是延迟的。例如，如果掩蔽可以缓解可怕的声音，那么声音掩蔽的效果和益处可能会立竿见影。感官刺激对发育中的大脑的影响可能需要更长的暴露时间，并产生更持久的影响。另一个需要探索的主题是能动性，动物有机会选择、控制和修改自己的声学环境，例如在各种声音中进行选择或调整播放给它们的声音的特性。

声学富集研究的概念框架：基于上述观点，我们提出了一个听觉丰富研究的概念框架，该框架将特定福利或商业生产目标与动物听觉感知知识以及使用具有可感知特征的音乐刺激联系起来。根据这个框架，如果我们想用音乐来丰富我们的生活，我们不应该一开始就假设音乐会改善总体福利，而是必须首先仔细确定几点。首先，具体的福利目标是什么？也就是说，我们想通过向动物播放音乐来实现什么？我们希望看到哪些行为增加或减少？这些问题的答案将取决于物种和环境。一旦确定了这些目标，就必须考虑动物的感知能力与播放给它们的声音之间的关系：动物可以感知哪些音乐特征？ 他们是否表现出对某些功能的偏好？最后，应该选择或构建适当的刺激：刺激是否包含可以产生所需行为或生理反应的特征？音乐或任何其他声音刺激在改变反应方面的有效性将取决于其特征与动物交流系统中包含的声学特征和其他具有生态意义的声音的重叠程度。创造新的人工声音刺激以确保这些特征突出，而不是假设现有的作品会达到预期的响应，可能会更有效。创造这样的刺激可能受到关于特定物种的生物声学知识的指导，并谨慎地应用一些更一般的原则，如动机结构规则或一般韵律模式。因此，有必要对专门用于环境丰富内容的“音乐”的效果进行系统的研究。

图2、听觉强化研究的概念框架，包括动物福利音乐研究。

结论：将音乐用于动物福利需要超越简单的想法，即音乐可以在任何情况下对所有动物都有益。具体来说，使用音乐来提高动物福利或生产力必须考虑到重点动物物种能够感知哪些特征，以及音乐特征如何与其自然听觉世界中有意义的声音相关。动物声学交流系统和听觉感知的比较研究提供了经常被忽视的资源，这些资源对于开发、扩展和测试关于音乐如何用于改变行为以实现特定福利目标的假设非常重要。关注动物的感知能力和音乐刺激之间的关系也可以阐明对音乐反应的种间差异，并考虑声音体验和环境的个体差异，可以改进声音刺激的声学特征和时间安排，以优化其效果。

简言之，当使用音乐丰富声音时，我们需要问：哪些声学特征对动物很重要，即它们发出什么信号？动物能在音乐中感知这些特征吗？具有这些特征的音乐是否利用了动物的相关感知能力，从而导致可预测我们可以用来改善福利？最后但并非最不重要的一点是，我们必须对进一步研究可能证明精心构建的声音、针对特定物种和目的量身定制的声音可能比播放任何现有音乐更有效的可能性持开放态度。