音乐拥有悠久的历史,其产生和发展均与人类及其脑活动密切相关。音乐创作是表达音乐艺术的高级认知活动,也是研究脑—音乐交互与脑可塑性的重要模型,近年来受到了音乐家、心理学家及神经科学家等的广泛关注。然而,现阶段对音乐创作的研究结果比较分散,人们对音乐创作活动的脑机制认识也很有限,其中一重要原因可能是以往对音乐创作的研究多以音乐演奏家(如钢琴家)为主,而音乐演奏与音乐创作是两个不同的阶段,以演奏家为对象去研究音乐创作的脑机制显然不及以作曲家为对象来开展研究。作曲家是从事创作的音乐家,他们经历了长期的音乐创作训练,能够更专业地进行复杂音乐素材的组织。本论文以作曲家为主要研究对象,从多角度探索与音乐创作活动相关的脑机制。本论文招募了29名专业作曲家,利用磁共振成像技术,采集了他们大脑的结构像、静息态功能像及音乐创作任务态功能像。同时,招募了31名非音乐家作为控制组,采集了他们大脑的结构像及静息态功能像。此外,在被试中选取了1名作曲家,采集了其同步脑电—功能磁共振信号,用于脑波音乐的制作与分析。首先,本论文利用磁共振实验对作曲家开展了静息态脑功能网络研究,发现了情感、工作记忆及运动相关的脑网络受到了长期音乐创作训练的影响。该工作利用功能连接密度研究了作曲家组与控制组的静息态脑功能网络连接。结果发现,相比非音乐家组,作曲家在静息态时左侧壳核与自身周围的区域,右侧丘脑与自身周围的区域的功能连接减弱;而右侧前扣带回与自身周围的前额叶区域,左侧壳核与左侧海马、左侧中央前回区域,右侧丘脑与双侧脑岛、双侧海马及双侧腹侧壳核区域的功能连接增强,揭示了音乐创作对脑功能网络的可塑性,证实了音乐创作的过程包含了情感、工作记忆与运动功能的调用与整合。其次,本论文利用磁共振实验对作曲家在进行不同任务的音乐创作时功能影像开展研究,验证了在人类复杂认知任务中发挥着重要调控作用的脑多需求系统在音乐创作活动中的参与,并探索了其在音乐创作活动中扮演的角色。本工作通过分析作曲家在根据不同视觉提示进行音乐创作想象的功能影像,主要发现为作曲家在进行音乐创作时(无论根据一段不熟悉的提示动机还是一段熟悉的提示动机)与静息基线状态相比均能激活多需求系统,验证了脑的多需求系统参与了音乐创作任务,并讨论了其在音乐创作中发挥的对音乐素材的创新、工作记忆及注意控制等功能。而将根据不熟悉提示动机创作与根据熟悉提示动机创作状态相比时,发现多需求系统中的顶内沟在根据不熟悉动机创作时有更强的激活,显示作曲家在创作一段全新音乐时需要更多地进行音乐移调操作。与此同时,本工作还发现多需求系统中的部分脑区激活程度与作曲家音乐创作水平测试的结果呈正相关,推断音乐创作水平的高低影响着多需求系统的在音乐创作中的功能表达,而作曲家组的脑多需求系统与脑的其他区域有着比控制组更强的皮层厚度相关,显示了长期音乐创作训练对大脑结构的可塑性。最后,本论文从脑波音乐角度探讨了音乐创作的脑机制问题。该研究首先在无标度脑波音乐技术上,创造性的提出了基于同步采集的脑电与功能磁共振信号生成脑波音乐的方法,即用脑电信号一个事件映射为一个脑波音乐的音符,其中脑电信号的振幅映射为音乐的音高,脑电信号的时间长度映射为音乐的音长,同步的功能磁共振信号(经证实也具有无标度特性)来映射为音乐中的音强,而音色选定为钢琴。经测试,使用该方法制作的脑波音乐能更好地反映大脑生理特性及音乐特性。随后,根据1名作曲家分别在静息态和音乐创作态时的同步脑电—功能磁共振信号并利用上述方法制作不同状态的脑波音乐。结果发现,音乐创作态的音乐具有更高的情绪唤醒度。该工作从“脑—音乐”交互方面为音乐创作脑机制的理解提供了一个新的视角。本论文以作曲家为对象,利用磁共振与脑电技术,围绕音乐创作相关的静息态脑功能网络、多需求系统和脑波音乐等多方面展开,推动了音乐创作这一高级而复杂的认知活动脑机制研究。这些成果有助于深入理解音乐对大脑的可塑性影响,进一步丰富创造性思维活动的研究,为“脑—音乐”交互活动提供更多依据,对音乐教育的指导、创造性思维的开发及音乐治疗的开展等具有潜在的应用价值。