大家可能都經歷過賣力回憶和朋友幾天前的談話，談話內容卻從記憶中消失一般想不起來，或者一本小說讀完了一半，前面的情節已經記不清。這個時候一定也幻想過擁有電視劇快樂星球中的記憶麵包吧，雖然現實生活中沒有記憶麵包，但科學家也在琢磨怎麼才能讓我們的認知能力有所提升。

近日，發表在Scientific reports上的一項研究Regulation of brain cognitive states through auditory, gustatory, and olfactory stimulation with wearable monitoring論文，發現音樂可以有效增強人腦的認知能力，並且充滿活力的節奏音樂提升效果更好。

 

圖源：Regulation of brain cognitive states through auditory, gustatory, and olfactory stimulation with wearable monitoring

該團隊招募受試者完成n-back任務的工作記憶實驗，在完成實驗的過程中，受試者會感受到認知負荷或者認知壓力，透過給受試者聽不同型別的音樂，喝咖啡和聞香水作為一些安全的驅動，使用可穿戴技術對受試者的資料進行採集，研究者發現，以上行為提高了人的認知喚醒水平，能夠提高大腦的認知能力。

根據心理學中的耶克斯-多德森定律，一個人的認知表現水平會隨著其認知喚醒狀態的變化而變化，呈”U”型反比關係。透過將內部喚醒狀態保持在最佳範圍內，可以最大限度地提高認知能力。為了研究認知表現與內部喚醒狀態之間的關係，該團隊分析認知負荷下認知喚醒狀態的變化。在本研究中，使用 Empatica E4 腕帶和 muse 頭帶收集受試者的資料，Empatica E4 腕帶收集多種生理訊號（即心率（HR）、血容量脈衝（BVP）、皮膚電活動（EDA）和光電血壓計 (PPG)和三軸加速度計資料），muse頭帶透過無創腦電圖方法直接記錄腦電活動。

在先前的多項研究中也提出音樂對人的積極影響，包括Lehmann等人發現背景音樂對提高工作記憶能力有積極作用；Du等人利用從記錄的腦電圖資料中提取的眨眼資料分析了高喚醒度和低喚醒度音樂對神經反應的影響。除了聽音樂之外，還有其他型別的安全驅動會影響人類的認知行為。攝入咖啡鹼和嗅覺刺激物就是可以有效調節大腦狀態的安全行為。Porcherot等人研究聞香水後的情緒變化；Saeki 等人研究了吸入喜愛的香料對緩解刺痛有積極影響，還有研究稱薄荷具有增強認知情緒的巨大潛力。

在本研究中，受試者都被要求完成工作記憶的 “n-back “任務。

實驗1聽音樂：在實驗1中分析了受試者在執行認知任務和認知負荷時聆聽不同型別音樂的影響，受試者經歷無音樂、放鬆音樂、興奮音樂和新產生的放鬆音樂4個過程。每個環節結束後，參與者被要求坐下來放鬆三分鐘。實驗1的參與者被要求在執行記憶任務時聽不同型別的音樂，觀察到他們在聽音樂時的認知表現狀態有所增強。聽音樂可以提高表現狀態，幫助他們更好地專注於記憶任務。聽輕鬆的音樂可以將3-back任務的平均表現水平提高了34%；受試者在聽節奏較強等激動人心的音樂時表現出更高的進步，使表現狀態的平均水平從0.55和0.38提高到0.63和0.56，分別為1回和3回任務，聽令人興奮的音樂的反應時間分別快了5.9%和16.5%；受試者在聽使用深度學習方法產生的放鬆音樂，參與者表現出更高水平的表現狀態。

實驗2喝咖啡和聞香水：在實驗2中，探索喝咖啡和聞香水作為閉環的安全驅動的影響。在實驗2中，受試者經歷無驅動、聞香水和喝咖啡三個階段。當參與者被要求聞香水和喝咖啡作為安全驅動時，觀察到他們的平均表現狀態水平有所提高。聞香水使表現狀態的平均水平從0.55和0.39提高到0.61和0.47，分別為1回和3回任務；喝咖啡還能將1回和3回任務中的平均表現水平分別從0.55和0.39提高到0.62和0.52。因此聞到香水或喝咖啡後，受試者在進行記憶相關任務時的認知表現狀態會得到改善。

 

圖源：Regulation of brain cognitive states through auditory, gustatory, and olfactory stimulation with wearable monitoring

研究者還發現，腦電訊號的β波段功率與預估的運動水平呈倒u型關係。這意味著在效能狀態下達到最大水平需要在一個適中的範圍內調製β波段功率。

在這項研究中，該團隊的最終目標是在人體實現可穿戴裝置介面架構。該團隊研究了聽覺、味覺和嗅覺驅動對大腦內部狀態的調節作用，設計並進行了兩組實驗來系統地評估安全驅動在調節大腦狀態中的作用，使用可穿戴裝置收集人體生理資料，同時要求他們執行與記憶相關的認知任務。

分析各種生理資料並探索相應的生物標誌物是今後研究的一個重要方向。雖然該研究報告了安全驅動在提高所有參與者的平均認知表現狀態水平方面的總體積極影響，但在實驗過程中也觀察到在不同人身上不同型別的生理反應。

具體到個人，聽音樂能不能提高認知水平，還是要看個人的感受。如果你在工作或學習的過程中，聽點喜歡的音樂，來杯咖啡，點上香薰，說不定你的認知能力已經提高了。

參考文獻 ：Regulation of brain cognitive states through auditory, gustatory, and olfactory stimulation with wearable monitoring

來自： 生物谷