心跳速度與壽命長短的關係密切

• 文／林懷亞

音樂，是人類身體的本能。我們的談吐語調、呼吸、器官與細胞的週期以及心跳，都擁有自然和諧的韻律。這些原始的「生物律動」是人類創作、欣賞音樂的基底，當我們不僅僅以耳朵接收或創作音樂，而進一步以身體參與音樂的高低起伏、快慢跌宕，你也許會發現，音樂與我們的生命原來「聲聲相依」。

音樂結合生物體感、觸覺及心理的相關研究近年備受關注，許多跨界音樂創作者更以人類與音樂互動的關係為創作元素。音樂不僅僅是藝術領域的一環，也提供了身心調適與治療之用。本文將從人類的心跳講起，認識音樂與人體的種種美好連結。

人類的「節拍偏好」

2002 年比利時根特大學的 Dirk Moelants 的研究發現，人類的「節拍偏好」（Preferred Tempo）速度為 120 至 130bpm（BPM全稱為「beats per minute」，即每分鐘節拍速度） ¹，像是走路、鼓掌皆是這個速度。同時，Moelants 統計了「1960 至 1990 年中最流行的七萬四千首歌曲」，其中最多的速度也落在 120 bpm，兩者不謀而合。

在 Moelants 之後，2016 年音樂串流公司 Spotify 統計了美國該年五至九月一萬首熱門歌曲，發現多數歌曲速度落在 70 至 180bpm，與一般人的安靜心率 60 至 100bpm 範圍十分接近，更值得注意的是，這一萬首歌的拍速也以 120 至 130bpm 為大宗。²

跟著音樂動次動！音樂真的能幫助我們增加運動效率嗎？

音樂與運動的研究最早可以追溯到 1911 年，當時的科學家就已發現自行車騎士在聽音樂的情境下，踩踏板的速度比平時快。³  2012 年，英國雪菲爾哈倫大學實驗顯示，若自行車騎士與背景音樂的韻律同步，相較沒聽音樂或是沒與音樂同步的騎士，耗氧量少了 7% 之多。在這樣的情境下，音樂就像身體的節拍器，穩住節奏並減少耗損體力。⁴

以上的實驗結果，都是源於聽覺神經元與運動神經元的直接連結。當我們接收聲音時，兩種神經元會互相牽動，使我們自然而然想跟著音樂擺動身體，這在對音樂毫無認知的嬰幼兒身上就可以看到，並非後天習得。

近年有氧舞蹈課程、韻律課程越來越熱門多元，健身房裡不是大聲放著動感音樂，就是人人一副耳機栽在自己的世界裡，「運動音樂」隨著人們對音樂調適身體韻律的認知漸漸成為音樂產業大熱門。Spotify 的〈Groove in the Heart〉計畫，就集結該年前一萬名熱門曲目，依速度排列為極輕、輕、適中、強、極強五個級別，讓使用者根據自己的運動型態搭配音樂（例如適中級音樂適合有氧，強度音樂助於激烈的短程周期式運動等）。只要輸入自己在該運動狀態下的最大心率，便能從中找到適合歌曲，編輯個人專屬的運動歌單。

另外，運動品牌 Nike 也曾與美國獨立唱片公司 DFA Records 旗下樂團 LCD Soundsystem 合作，於 2006 年在 iTunes 推出為跑者量身打造的 Original Runs 系列音樂，譬如〈45:33〉這支 45 分鐘半的作品就是根據慢跑完整週期心率製作；從堆疊的暖身、穩定的高峰再到漸緩沉澱的音樂。⁵

聽莫札特不會變聰明，但聽音樂確實可以治療你我

我們身體對音樂本能性的連結與反應，使音樂成為了調適身心的利器，音樂治療的研究與應用越為普及，並常使用於心臟疾病治療。

例如美國醫療機構 Mayo Clinic 的團體 Healing Enhancement Program 與音樂家 Chip Davis 合作，鼓勵病患在手術過程與手術前後聆聽音樂。⁸柏克利音樂學院音樂治療系的 uzanne Hanser 及其團隊研究更證實音樂對於心臟疾病治療復原期間的身體與心理狀態有所幫助，可以穩定血壓、睡眠品質、舒緩壓力與焦慮。⁹

音樂不僅應用在病況控制，也可以協助病人親屬處理情緒。美國音樂治療師 Brian Schreck 曾與醫療中心暨小兒科醫院 Cincinnati Children’s 合作，替失去孩子的家人製作音樂，協助他們面對孩子離世的悲傷。Schreck 認為心跳聲是世上最美的聲音，而所有韻律都由此而生，因此他錄製病危孩童的心跳聲，根據心跳的節拍改編他們生前最喜歡的歌曲，讓親屬仍能感受、回憶與逝去親人的親密互動。

當心跳與音樂相遇：既能翻轉音樂又能科普！

除了研究既有音樂與生物律動的關係，也有許多人結合兩者創作多媒體藝術，打破藝術與科學的藩籬，為彼此增色。最後，我們來認識兩個讓你意想不到的跨界作品！

「聽你」創作的歌：音樂的樣貌由你的心跳決定！

儘管我們每個感官接收到的訊息都由大腦的不同部位分別處理，但我們聽音樂當下接收到的視覺、觸覺甚至嗅覺，卻可以影響我們對音樂的感受。Luciano Bernardi 與他的團隊在 2011 年研究發現，不僅音樂引起的情緒會造成心血管運動的改變，音樂對心血管的生理影響也會改變我們的情緒。⁶因此不僅文化、時空背景會影響人對音樂的感受，人的身心狀態也會。同一首曲子，不只一百個人聆聽會有一百種感受，一個人聽一百次也可能次次感受不同。⁷

紐約音樂家 J. Views 就以音樂和生理、心理的連結，創造了音樂實驗計畫〈The DNA Project〉，解構組成音樂的元素之一——節奏，反轉聽者只能「聆聽」的立場，讓他們成為創作的一分子。 2016 年以實驗成果集結發行的專輯《401 Days》，歌曲〈#Almostforgot〉，便使用聽者心跳為節拍，創造出各種版本。聽者只要將指頭置於手機鏡頭，讓它偵測隨心跳細微改變的指頭顏色，就能以心跳作為歌曲的 BPM，改變歌曲的節奏。偵測心跳後，螢幕也會出現搭配的動畫，並隨著聽者的心跳決定播放節奏。⁸這支作品不僅強調了聽者為音樂不可或缺的角色（若沒有「聽者」，仍會有音樂嗎？），也具體呈現了每個人對音樂的不同感受。

音樂沒有絕對，心跳也是：音樂與醫療聯手讓心律不整不再難以理解

穩定的節奏使我們得以跟上音樂的韻律，但有時來點不規律，也充滿驚喜。2017 年英國倫敦大學瑪麗王后學院教授 Elaine Chew 與她的團隊進行了一項計畫〈Arrhythmia Suite〉，收錄了不同心律不整的心電圖數據做為節拍依據，再尋找有相似節奏的音樂，並將音樂調整成與對應心跳節拍完全相同的歌曲。¹¹最後這個計畫集結成一系列的鋼琴曲目，例如 Larsen〈Penta Metrius〉便被改編成〈Mixed Meters〉；Piazzolla〈The Grand Tango〉也變成了〈III Tango〉。其實 Chew 自己也有心律不整，她與心臟專科醫生希望藉此計畫認識更多心律不整的情狀，並透過曲子改編的對比，幫助病患及家屬認識這個疾病，進而有益於醫生判定病情的不同階段，制定療程。

出生之前，我們從心跳開始認知世界；出生之後，我們從心跳開始認知音樂，甚至創作音樂。原始的「生物律動」使我們天生就能與音樂連結。因此，我們除了能利用音樂調適身心，也能透過音樂更深刻地傳遞彼此的話語、情感、記憶，與人同理、共感。

注解

1. Rob, M. (2016, November 01). Groove is in the Heart: Matching Beats Per Minute to Heart Rate.

2. Moelants, D. (2002). Referred Temo Reconsidered. Proceedings of the 7th International Conference on Music Perception and Cognition.
3. Ayres, L. P. (1911). The Influence of Music on Speed in the Six Day Bicycle Race. American Physical Education Review, 16(5), 321-324.

4. Bacon, C. J., Myers, T. R., & Karageorphis, C. I. (2012). Effect of music-movement synchrony on exercise oxygen consumption [Abstract]. The Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 52(4), 359-365.
5. Leone, D. (2006, October 20). LCD Soundsystem: 45:33.
6. Bernardi, L., Porta, C., Casucci, G., Balsamo, R., Bernardi, N. F., Fogari, R., & Sleight, P. (2009). Dynamic Interactions Between Musical, Cardiovascular, and Cerebral Rhythms in Humans. Circulation, 119 (25), 3171-3180.
7. Szendy, P., & Nancy, J. (2011). Listen: A history of our ears. Preceded by Ascoltando / by Jean-Luc Nancy. New York, NY: Fordham Univ. Press.
8. Blake, E. (2016, April 07). See the first-ever music video controlled by your heartbeat.
9. Hanser, S. B., & Mandel, S. E. (2005). The Effects of Music Therapy in Cardiac Healthcare. Complementary and Integrative Therapies for Cardiovascular Disease, 320-330.
10. Mayo Clinic. (2007, November 05). Complementary Therapies Help Patients Recover After Heart Surgery.
11. Chow, E. (2018, October 24). The Music of Arrhythmia.

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

藍鯨是種非常矛盾又迷人的存在，牠們居住在深深的海中，卻需要呼吸新鮮空氣；體型稱得上是目前世上已知最大的生物，卻幾乎僅需依靠小不隆咚的磷蝦為生。

最近，科學家還發現了一個關於藍鯨的有趣事實，那就是：牠們的心跳超、級、慢。

想聽見藍鯨的心跳？你需要神奇吸盤

修但幾勒，你說要偵測藍鯨的心跳？那要用怎麼個測法？我們既不能把牠抓起來、也沒辦在海面上用聽的，難不成要派個潛水員下海跟蹤牠（喂）

為了順利解開藍鯨的心跳秘密，由史丹佛大學的海洋生物學家 Jeremy Goldbogen 所帶領的團隊，特別打造了客製化心電偵測裝置 (ECG)。心跳會在皮膚表面引起極小的電學變化，而 ECG 所做的，便是捕捉這些變化，並將其放大描繪成心電圖。

研究員將帶有電極的感測器裝在吸盤中，而後利用 6 公尺長的碳纖維桿子，將器具裝在加州蒙特利灣一隻 15 歲的藍鯨身上。他們特製的器具除了能偵測心律，還帶有 GPS 追蹤器，在記錄下各種數據後，會脫落、浮上海面，再由研究人員追蹤回收、分析數據。

這些新型器材，不僅能讓研究人員研究鯨魚的生活，也不會過度打擾牠們，對於鯨魚來說，就像是輕輕地拍了牠們的肩膀一樣。

問鯨能有幾多愁，恰似兩下心跳每分鐘

最後，這些器具收集到了約 8 個半小時的數據，研究團隊發現到，藍鯨的心跳頻率變化極大，從一分鐘跳 2 下到一分鐘 37 下都有可能。當鯨魚下潛時，牠的心律也會跟著大幅下降。在下潛的時候，心律約是一分鐘 4-8 下，偶爾會一路下降到一分鐘 2 下。

不過，為什麼牠們的心臟要跳得這麼緩慢？一般而言，維持較低的心律有助海洋哺乳類保存氧氣，讓牠們可以在水面下待更長的時間。

不過啊，科學家們看到數據後的感想是：這也實在是太慢了吧，這遠低於科學家最初的預估──每分鐘 11 下。（鯨魚表示：11 太多了，2 還差不多）。更驚人的是，即便是進行捕食這種需要耗費大量精力的事情時，藍鯨的心律也不過 8.5 下／每分鐘，拜託，牠們吃飯的時候可是得衝進磷蝦群中，大大張開嘴巴一口吞下磷蝦呢！

不過，藍鯨的心律也不是一直這麼慢，當逐漸上浮時，牠的心律會重新上升。到達海平面時，牠的血液流動會變得較快，努力再充氧 (reoxygenizing)，為下一次的下潛做準備，而被偵測的鯨魚在此階段的心跳，紀錄可達巔峰的一分鐘 37 下，這麼快速的心律，基本上已經達到了鯨魚心臟的極限。

你以為一分鐘 37 下已經是最極限的事了？才不呢！藍鯨心臟從慢速跳動到快速跳動，兩者間的轉換其實非常快速，有的時候只需要 1、2 分鐘內就可以轉換完成，而牠們進行這種轉換的頻率其實還挺高的。若真要比喻，這種感覺就像是你在躺椅跟百米衝刺中反覆切換，而牠們竟然可以日復一日地從事這樣的轉換。

世上最大的心臟，還藏著各種未解的謎題

藍鯨身型最大可以到 30 公尺長、200 噸重，可想而知，牠們心臟也超大顆，目前發現過最大的藍鯨心臟約 200 公斤重，快要跟一台高爾夫球車一樣大。

藍鯨的心臟有非常靈活的主動脈弧 (aortic arch)，可以讓牠們在心跳沒有劇烈跳動的情況下，維持 90% 的血液，而後緩慢地釋放，這或許是為什麼心臟可以跳得這麼慢的原因。

而對於藍鯨的心跳，其實還有著很多需要被解答的秘密，像是：牠們的神經系統是如何控制這種快速的心律變化？而抹香鯨這種一次可以下潛一個小時以上的鯨魚，牠們心臟又在做什麼呢？

科學家們正打算四處蒐集更多鯨魚心律的資料，說不定可以更了解這些巨大又神秘的生物。

參考文獻：

1. J. A. Goldbogen, D. E. Cade, J. Calambokidis, M. F. Czapanskiy, J. Fahlbusch, A. S. Friedlaender, W. T. Gough, S. R. Kahane-Rapport, M. S. Savoca, K. V. Ponganis, P. J. Ponganis (2019) Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.1914273116
2. Blue Whale Hearts May Beat Only Twice a Minute During a Dive nytimes 2019.11.27
3. A Blue Whale Had His Heartbeat Taken for the First Time Ever — And Scientists Are Shocked livescience 2019.11.27
4. A blue whale’s heartbeat has been recorded for the first time – and the results are fascinating CNN 2019.11.26
5. With suction cups and lots of luck, scientists measure blue whale’s heart rate reuters 2019.11.28

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

• 2019/11/27 編註：文章內的公式僅適用於 1 歲以上的狗，原文沒有明確標明使用限制，特此更正。此外，7 周幼犬的年齡轉換是基於甲基化數據，亦同時修正原文敘述。

你是否曾經聽人跟你說「我們家狗狗現在 14 歲。」聽到這種說法，你會不會覺得好奇：欸？這樣是老還是年輕？

如果參考過去坊間流傳的說法「狗狗的一歲等於人類的七歲」，那我們可以推知這隻狗狗已經是隻百歲「狗」瑞了。這種換算法的道理其實十分簡單粗暴：狗的平均壽命大約為 10 年，人類則可以有 70 年，一歲等於七歲的換算大概就是這麼來的。

不過，現在科學家提出了另外一種更科學的換算方式，就讓我們一起來看看這條公式是怎麼來的吧！

到底有多老？DNA 甲基化告訴你！

這種新的算式背後，主要是參考了「表觀遺傳時鐘」(epigenetic clock) 這個概念，這種方法可以利用人類 DNA 的「甲基化」(methylation) 來判斷人類的生理年齡。有些組織會將人的 DNA 甲基化狀態換算成年齡預估，甚至藉此預測我們所剩的生命。（這些做法也是有些爭議的，部分倫理學家擔心這些資料可能被保險公司等單位濫用QQ）

而除了人類以外，有些其他物種也像我們一樣，會在年齡增長的過程中有 DNA 甲基化的現象，像是：老鼠、黑猩猩、狼，還有本篇的主角──狗，也就是說，牠們似乎也都有這個「表觀遺傳學時鐘」。

為了要知道動物們的時鐘和人類的時鐘有何不同，UCSD 的遺傳學家 Trey Ideker 和他的同事們就嘗試以狗為研究對象，至於選擇狗的原因，主要是因為牠們跟人類時常居住在相同的環境，接收的健康資源也不相上下。

你的老不是我的老？來對比一下吧！

無論是什麼品種的狗狗，基本上發展的軌跡都大同小異：在 10 個月左右進入青春期，在 20 歲前過世。不過，為了要更明確地找到跟老化有關的基因因素，Ideker 的團隊主要將研究對象鎖定在拉不拉多犬上。

研究人員掃描了 104 隻拉不拉多的 DNA 甲基化模式，這些狗的年齡跨距從 4 周到 16 歲都有。而後，研究者將數據與過去已經公開的 320 位人類（1 到 103 歲）和 133 隻老鼠的甲基化資料進行比對。

這項分析發現了狗（至少拉布拉犬是如此）和人類的確在特定基因組有著類似的年齡相關甲基化現象。當研究員對比年輕人與年輕狗狗、老年人與老年狗狗的時候，這些相似之處則更加明顯。

更重要的是，他們發現到，在人與狗衰老的過程中，與發育有關的基因會有類似的甲基化，這代表什麼呢？這表示「衰老」有某些方面其實是發育的延續，而不是另一個獨特的過程，而這些轉變，至少在部分哺乳類變化並不大。

人們原本就知道，當狗狗變老的時候，牠們會患上與人類相似的慢性疾病，生理功能也會因此退化。而這項研究則讓我們更加確定，在老化的過程中，類似的分子變化也會隨之產生。未參與研究的生物老年學家 (biogerontologist) Matt Kaeberlein 則表示：「實驗美好地展現出人類和狗共享了表觀遺傳時鐘的保守特徵」。

新算式出爐啦！快來算算看！

實驗團隊對比了狗兒甲基化變化的比率與人類的表觀遺傳時鐘，而後得出了一個比坊間版本來得複雜一些的公式。如果你想知道如何換算，公式長這樣：

狗狗的人類年齡=16 （狗實際歲數的自然對數）+31^註

根據甲基化的數據，人類的生命階段和狗狗的年齡似乎就可以搭得上線了。舉例來說，一個 7 周大的幼犬跟 9 個月大的人類寶寶差不多大（沒錯就是那個流著口水準備長牙齒的階段）。再對比一下拉不拉多的平均壽命（12 歲）和全球人類的平均壽命（70 歲），有沒有發現也對得上呢！

總體而言，犬類的表觀遺傳時鐘轉得比人類來得快多了，如果依照公式來看，一隻兩歲的拉不拉多雖然看上去還像隻小狗狗，但牠其實已經中年了，而後，時鐘的變化會逐漸趨緩。

另一位演化生物學家和老化專家 Steve Austad 則對於實驗的結果其實並不感到意外，另一方面，他認為這種技術如果應用於不同品種的生命週期等相關研究的話，說不定會有更多更加有趣的發現。

相關的新研究現在也正不斷進行，像是 Kaeberlein 所帶領的「狗狗年齡計畫」，就準備為不同品種的狗狗們的表觀遺傳資料建檔。他們希望透過這種方式，可以找出為什麼有些狗會在年紀比較小的時候得病或較早死亡，而其他的狗狗卻能活得健康長久。

不過，在更多新研究出現之前，相信現在的公式已經很能夠滿足你的好奇心了，所以，你家的狗狗到底是人類年齡的幾歲呢？

註解：

直接套公式（此公式僅適用一歲以上的狗）：狗狗的人類年齡=16* ln（狗實際歲數）+31

ln為自然對數，就是以 e 為底的對數，至於常數 e 到底是什麼，這就說來話長了……（延伸閱讀：史上最多產的數學家，歐拉忌日｜科學史上的今天：9/18）

套用這個公式的計算方式，基本上也可以理解成從人類的角度來說，狗狗長大的速度很快：第一個半年就等於人們的 19.9 歲，第一年等於 31 歲，第二年等於 42 歲；但之後的老化速度相較來說就比較慢：活了十五年的狗狗等同人類 74.3 歲，活了二十年則等同 78.9歲。

參考資料：

1. Here’s a better way to convert dog years to human years, scientists say Science
2. What’s The Real Human Equivalent of Your Dog’s Age? Here’s a New Formula sciencealert
3. DNA時鐘：從DNA甲基化來觀察老化現象 investigator
4. 表觀遺傳學 維基百科
5. 甲基化 維基百科