音乐能力遗传机制的研究进展

一、研究背景及研究问题

音乐能力作为人类认知与艺术表达的核心维度之一，长期受到音乐学、教育学和心理学科的关注。对于音乐能力的传统研究多聚焦环境因素（如训练时长、教育投入）的影响。音乐能力究竟是与基因有关，还是与训练和环境刺激有关？近年来行为遗传学与分子遗传学的突破性进展，为揭示音乐能力的遗传基础提供了全新视角。

从技术角度来看，对于音乐能力的遗传学研究最初多为行为研究，例如家族聚集研究、双胞胎研究、分离分析和系谱研究。随着遗传学研究技术进步，更侧重于分子遗传学方法，例如全基因组连锁研究（GWLS）和全基因组关联研究（GWAS）。除此之外，还有基因-环境交互机制研究和神经影像研究。

过去 10 年，国内外学者从不同的角度对音乐遗传学以往研究展开系统综述。Tan 等人 2014 年对音乐能力的遗传基础进行了首次全面综述。王天燕 2017 年的综述提出，先将音乐才能解构为必需的最小功能单元，然后分别构建各功能单元的动物模型，再以动物模型对各功能单元进行分子遗传学研究，并最终确定音乐才能的进化路线。Laura Navarro2021 年分别从一般音乐能力、音乐感知、音乐记忆、音乐创意、音乐节奏等方面综述。他指出音乐记忆的遗传背景是一个尚未开发的领域，甚至这种能力的特征也没有得到很好的确定，音乐节奏也是一个几乎未被探索的遗传学研究领域。

理解音乐能力的遗传机制不仅有助于揭示人类音乐行为的生物学本质，还能为音乐教育个性化策略的制定提供科学依据，尤其对早期音乐潜能开发、特殊音乐障碍干预（如先天性乐盲）具有重要实践意义。本文通过整合回顾近年来该领域最新的研究范式演进与核心发现，重点关注遗传贡献的量化、关键基因位点的识别以及基因-环境交互机制，并对未来研究方向提出建议。

二、行为遗传学双胞胎研究进展

20C 初，双胞胎研究被用于估计遗传和环境因素对个体行为差异的重要性。共卵双胞胎（MZ）共享约 100% 的分离基因，异卵双胞胎（DZ）平均分享约 50% 的分离基因。此外，他们共享子宫、家庭、邻居等环境因素。双胞胎研究通过比较同卵（MZ）与异卵（DZ）双胞胎的表型相似性，可有效区分遗传与环境效应，当 MZ 相似性高于 DZ，可以得出结论，遗传因素影响了行为的变化，反之表明共同环境影响了行为变化。

Mosing 和 Ullen2018 年对大约 10，000 名瑞典双胞胎（同卵双胞胎与异卵双胞胎）进行了比较，探讨遗传因素对音乐专长选择（如乐器类型和音乐流派）的影响。结果表明同卵双胞胎在乐器选择（ ′OR=2.92，95%CI=1.76 -4.85 ）和乐器类型（ OR=3.15 ， 95%C[=1.96-5.06） ）上的一致性显著高于异卵双胞胎（ （P<0.001 ），说明在音乐专长的选择上有显著的遗传影响。LauraW.Wesseldijk 等人 2020 年结合专业音乐家与大规模双胞胎样本，区分遗传与环境的对音乐成就的贡献。音乐成就与训练起始年龄的关联由遗传（ 49% ）和共享环境（ 51% ）共同解释，音乐的遗传倾向可能使儿童在更小的年龄开始音乐训练。

Heidi Marie Umbach Hansen 等人 2024 年对 2600 名挪威成年同卵（MZ）与异卵（DZ）双胞胎研究发现音乐敏感性（musical sensibility）具有强遗传基础。遗传效应通过一般因素广泛作用与参与者的音乐敏感性（遗传率64% ），环境塑造具体 4 个子维度差异：情感敏感性（如音乐引发强烈情绪）；个人承诺（如“不能没有音乐”）；音乐记忆与意象（如音乐触发回忆与想象）；聆听复杂性（如对新音乐的好奇心）。研究系统揭示了音乐感性的遗传结构：遗传效应广泛重叠，环境则细化差异。该研究为“音乐为何动人”提供了遗传学解释，强调先天与后天的协同作用，为跨学科探索音乐的本质与价值奠定基础。

尽管遗传影响的确切程度取决于所测量的音乐的方面、测量和评分者的主观性、双胞胎样本的年龄范围和性别分布，但双胞胎研究一致表明，广泛的音乐技能和与音乐相关的行为具有相当大的遗传基础（范围从 0% 到86% ，所有研究的平均值为 42% ）。

三、分子遗传学研究进展

分子遗传学方法早期研究通过连锁分析与候选基因策略（linkage andcandidate gene studies），发现了多个可能与音乐能力相关的基因位点。例如，Theusch 等人 2009 年研究发现染色体 8q24.21 区域的ADCY8 基因与绝对音高相关，其编码的腺苷酸环化酶参与学习记忆通路；Ukkola 发现 AVPR1A基因（12q14.2）则通过影响社会认知与空间记忆，与音乐感知和创作能力存在关联。先前的元分析研究基于对人类和其他动物物种进行的 105 项分子研究，在染色体 4q21-q24 中发现了与人类音乐能力相关的顶级候选者，该区域包含 7 个主要候选基因，即 MAPK10、SNCA、ARHGAP24、TET2、UBE2D3、FAM13A 和 NUDT9。

节奏，被理解为关于音乐节拍的同步运动，是一种基本的音乐特征，相较于音乐感知、音乐创作等表型，它曾是一个几乎未被探索的遗传学研究领域。但近年来 GWAS 对其展开了一系列大样本量研究。2019 年，Niarchou 等人通过首个全基因组关联研究（GWAS），揭示人类音乐节奏能力的遗传基础，识别与音乐节奏表型相关的常见遗传变异。筛选了全基因组范围内显著的单核苷酸多态性（SNP），有 68 个独立 SNPs 达到全基因组显著性（ p<0.05⋅ ）。2022 年他们对大样本量（ N=606 ，825）展开的节奏同步能力的 GWAS 的进一步研究，识别出 69 个显著关联位点，多基因评分（PGS）可解释音乐能力变异的 12%-31% 。研究发现 4q22.1 （CCSER1）附近的基因存在一些复制，但没有发现与以前与音乐性相关的许多其他候选基因的复制。这些结果可能表明节奏作为一种音乐特征具有高度多基因的性质。

四、神经影像研究进展

Rajan 等人 2019 年的研究为音乐教育中个体化训练策略（如针对节奏或音高的强化）提供了神经科学依据。为区分先天和后天因素对音乐节奏感知能力的影响，对音乐背景不同的 29 名健康右利手成年参与者（年龄24.7±3.66 岁），使用了 PROMS-S 测试音乐感知能力，并进行了扩散张量成像（DTI）分析。结果表明，个体音乐节奏感知能力的差异与胼胝体前部交叉纤维的复杂性密切相关，说明先天神经结构可能在节奏处理中起主导作用。

五、基因-环境作用的交互机制研究进展

行为遗传学和分子遗传学的研究成果证实了音乐能力相关表型的遗传程度。但遗传和环境因素在音乐技能的发展中总是以复杂的相互作用存在，也就是说虽然音乐能力很可能需要给定的遗传背景，但也需要环境因素来驱动其发展。音乐教育或教学体验可能是音乐能力真正的触发因素。例如，如果一个人在给定的基因倾向上叠加了足够的音乐训练，这将会发展他们成为音乐家的潜力。因此，在研究音乐能力相关表型与其他变量的关系时，要考虑遗传和环境因素以及它们之间的相互作用（ G×E 和 rGE）。 G×E 相互作用是指音乐练习调节基因对音乐成就的影响；rGE 是指基因通过影响练习倾向间接作用于成就；被动 rGE 是指孩子继承的基因型与孩子成长环境之间的关联。例如，有音乐倾向的父母不仅会把他们的音乐天赋传给孩子，而且还可能为自己和孩子创造一个更具音乐色彩的环境，从而在孩子的音乐天赋和音乐家庭环境之间建立相关性，这通常也被称为遗传培养。

DavidZ.等人 2014 年首次整合了 rGE 与 G×E ，揭示基因通过行为（练习）与环境（家庭支持）的双路径影响音乐成就。基因-环境相关性（rGE）结果显示：练习仅中介约 25% 的遗传对成就的影响，剩余 75% 对音乐成就的影响源于其他遗传因素（如音乐天赋）。基因-环境交互作用 （G×E） ）结果显示：练习显著放大遗传效应，练习者的遗传贡献达 43% ，而未练习者的遗传效应只有仅 1% ，此结果说明遗传对音乐成就的影响固然重要，但遗传潜能的表型表达高度依赖环境触发。

家庭环境作为遗传与环境的交汇点，产生被动 rGE 效应。Wesseldijk等人 2019 年发现，音乐启蒙年龄的遗传率（ 39% ）与家庭音乐资源（如唱片数量、音乐会参与）显著相关（ β=0.05 ， p<0.001 ），这表明遗传倾向通过家庭文化资本间接影响技能发展。

六、研究局限与未来方向

首先，音乐能力的遗传学相关研究在方法论上有待完善。现有音乐能力遗传研究测量粗糙化，多依赖自我报告或简化测验（如瑞典音乐辨别测试），难以捕捉即兴、表演等高阶能力。调查样本存在同质性问题，现有研究多集中于欧洲人群，缺乏跨文化验证。对于音乐能力遗传基础的探索在中国处于研究空白，在行为遗传学和分子遗传学领域尚未对中国群体展开音乐能力遗传的相关研究，其遗传机制可能不同。现有研究中纵向数据匮乏，多数研究为横断面设计，无法追踪音乐能力基因-环境交互的动态过程。

未来可以将音乐遗传学研究成果结合个性化音乐教育，例如基于多基因评分识别遗传倾向，优化音乐训练介入时机与方式。

七、研究结论

本文系统回顾了音乐能力遗传机制的多元研究范式与核心发现，证实遗传因素在音乐能力发展中具有不可忽视的作用，但其效应高度依赖环境条件的协同。行为遗传学通过双胞胎设计量化了音乐能力的遗传贡献，分子遗传学则逐步揭示了多基因位点与神经通路的生物学基础，而基因-环境交互模型为理解天赋与练习的复杂关系提供了理论框架。然而，现有研究仍面临方法论挑战，未来研究需扩展跨文化样本、开发多维表型评估工具，并探索遗传表型在音乐教育个性化及心理健康干预中的应用。通过深化对遗传-环境协同机制的理解，音乐能力遗传研究有望为艺术潜能开发与特殊音乐障碍干预提供更具科学依据的实践路径。

参考文献

[1]王天燕，冯圣中.进化音乐学的现状及挑战[J].心理科学进展，2017，25（11）：1831-1843.

[2]侯建成，董奇.音乐活动的行为遗传学机制研究进展综述[J].星海音乐学院学报，2009（3）：31-38.

[3]李小诺，白心玉.19 世纪以来西方音乐表演能力影响因素实证研究述评[J].南京艺术学院学报（音乐与表演），2023（5）：99-104.