موسیقی و مغز دانشی است که در آن به مطالعه مکانیسم های عصبی که زمینه ساز رفتارهای موسیقی در انسان و حیوانات هستند پرداخته می شود. این رفتارها عبارتند از گوش دادن به موسیقی، اجرای موسیقی، آهنگسازی ، خواندن ، نوشتن و دیگر فعالیت های جانبی است. همچنین زیبایی شناسی و هیجانات موسیقی به مقدار زیادی به بنیاد مغز بستگی دارد. دانشمندانی که مشغول به کار در این زمینه هستند، در زمینه های علوم اعصاب شناختی، مغز و اعصاب ، آناتومی اعصاب ، روانشناسی ، تئوری موسیقی ، علوم رایانه و سایر زمینه های مرتبط آموزش هایی را می بینند.
در تصویر 1 فعالیت مغز انسان هنگام حس موسیقی نشان داده شده است.

گام یا دانگ صدا (زیر و بمی صدا) (Pitch)
هنگامی کهما یک گام یا دانگی از صدا (pitch) را می شنویم،بخشمربوط به سنجش گام و دانگ که در پرده اصلیگوش داخلی قرار دارد، عکس العمل نشان می دهد و سیگنال هایی را به کورتکس شنوایی در مغز می فرستد. مطالعات نشانمیدهدکهزمانی که سیگنالبه قشر شنوایی می رسد ،مناطقخاصیبرای هر بانداز دانگ صدا (pitch) در قشر شنوایی مغز وجود دارد بهطوریکهاین منطقهازبخش هایی از سلول ها تشکیل شده است که هر کدام نسبت به فرکانسهای خاصیحساس هستند کهاز دانگ های بسیار پایین تا بسیاربالا سازمان یافته اند. این سازماندهی ممکن استپایدار نباشد وممکن است سلول هایی که نسبت به دانگ های (pitch)خاصی حساس هستند ممکن است در طول روزها و یا ماه ها تغییر کنند.


ریتم یا آهنگ صدا (Rhythm)
مناطق کمربندی و وابسته به کمربندی نیمکره راستمغز در پردازشریتم و یا آهنگ صدا نقش دارد.هنگامی که افرادآمادهنواختن یک ریتم با فواصل منظم (1:2 یا 1:3) می شوند، کورتکس (قشر) قدامی نیمکره چپ مغز، کورتکس آهیانه ای (جداری) نیمکره چپ و سمت راست مخچه همگی فعال می شوند. در ریتم های مشکل ترو پیچیده تر مانند1:2.5، مناطق بیشتری درقشر مخ و مخچه درگیر می شوند .ثبت سیگنال های مغزی (EEG) نیز یک رابطه بین فعالیت الکتریکیمغز ودرکریتمرا نشان می دهد. دو محقق به نامهای Snyderو Largeدر سال 2005 آزمایشی را برروی بررسیادراکریتمدر افرادبشر انجام دادندو به این نتیجه رسیدند که فعالیت درباندفرکانسی گامای مغز^** (30-60هرتز) مربوط به'ضرب ها'(beats) دریک ریتم ساده است.

فعالیت الکتریکی مغز در باند گاما که فرکانسهاي 30 تا 60 هرتز را در بردارد که در همه جاي سر ديده مي شود و محققین اين باند را مرتبط با توجه تقويت شده، تعمق و مراقبه و تغيير حالت هوشياري مي دانند.
دو نوع مختلف از فعالیت های باند گامای مغزی توسط این محققین یافت شد: که شامل فعالیت های القایی باند گاما و فعالیت های برانگیخته باند گاما می باشد. فعالیت های برانگیخته باند فرکانسی گاماپس از شروع هر تن(tone) درریتم مشاهده می شد. سیگنال ناشی از این فعالیتها به صورت قله ها و فرورفتگیهایی که به طور مستقیم به شروع دقیق هر تن از صدا مربوط می شدند، مشاهده شده است (قفل شده فازی) و زمانی که یک وقفه (فقدان یک ضربه) در ریتم وجود داشته باشد، ظاهر نمی شوند. فعالیت های القایی باند گاما به صورت قفل شده فازی نیستند، بلکه متناظر با هر ضرب (beat) ظاهر می شوند. با این حال، فعالیت های القایی باند گاماهنگامی که یک وقفه (فقدان ضرب) در ریتم وجود دارد فروکش نمی کنند و این مسئله نشان می دهد که احتمالا فعالیتهای القایی باند گامامی تواند به عنوان یک مترونوم ^** داخلی در مغز عمل کند که مستقل ازورودی شنوایی است.
مترونوم یک ابزار الکتریکی و مکانیکی است که با تولید تیک های منظم برای نگاه داشتن ضرب و ریتم در هنگام نواختن موسیقی استفاده می شود .

تونالیته، چگونگی یا رنگ صدا (Tonality)
سمت راست قشر شنواییدر هنگام درک دانگ صدا (pitch)، اجزای هارمونی، ملودی و ریتم درگیر می شود. در طی یک مطالعه که توسط Peter Janataانجام شد، نشان داده شد که در قشر میانی پیش قدامی کورتکس (قشر) مغز، در مخچه، در شیار های گیجگاهی فوقانی دو نیمکره مغز و در چینهای سینوسی گیجگاهی فوقانی مغز که متمایل به نیمکره راست هستند، بخش هایی وجود دارد که حساس به تونالیته صدا هستند.

احساسات و هیجانات موسیقی
زمانی که ملودی های ناخوشایندی نواخته می شود، کمربند خلفی کورتکس (قشر) مغز فعال می شود که نشان دهنده حسی از کشمکش، ناسازگاری یا احساس درد است . نیمکره راست مغز که در رابطه با احساسات هست نیز می تواند در هنگام احساس درد به ویژه در زمان ترد اجتماعی، نواحی کمربندی را فعال کند. این مدرک در راستای مشاهدات مختلف باعث شده است که بسیاری از موسیقی شناسان، فلاسفه و متخصصین علوم اعصاب، احساسات را به تونالیته پیوند بدهند. البته این مسئله واضح به نظر می رسد زیرا تن ها در موسیقی شبیه مشخصه های توصیفی در تن های گفتاری انسان است که مضمون های احساسی را بیان می کنند.

امیوزیا (Amusia)
امیوزیا یک نوع اختلال موسیقیایی است که به علت یک نقص در پردازش و تشخیص دانگ صدا (pitch) ایجاد می شود و همچنین حافظه موسیقی و بازشناخت آن را نیز شامل می شود. دو نوع امیوزیا وجود دارد: امیوزیای اکتسابی که به علت یک آسیب مغزی ایجاد می شود و امیوزیای مادرزادی که به علت یک پردازش خلاف قائده از موسیقی در هنگام تولد ایجاد شده است.
مطالعه برروی افراد مبتلا به امیوزیا نشان می دهد که پردازش های مختلفی در تونالیته گفتار و تونالیته موسیقی درگیر هستند. افراد مبتلا به امیوزیای مادر زادی توانایی تمیز دادن بین دانگ های (pitch) مختلف از صدا را ندارند، بنابراین نسبت به آهنگ های ناموزون و نواختن کلید های اشتباه در پیانو حسی ندارند. آنها همچنین نمی توانند یک موسیقی را بیاد بیاوند و یا یک ترانه را از حفظ بخوانند. اما انها هنوز الحان گفتار را می شنوند، برای مثال آنها می توانند بین دو جمله سوالی و یا خبری تمایز قائل شوند. که این مسئله حاکی از دو نوع پردازش مختلف از تونالیته گفتار و تونالیته موسیقی در مغز می باشد.

رابطه با زبان و کلام
پردازش گفتار فعالیتی است که بیشتر به نیمکره چپ مغز نسبت داده می شود تا نیمکره راست مغز، اما به هر حال نقش دو نیمکره در پردازش جنبه های مختلف از گفتار هنوز ناشناخته است. موسیقی توسط هر دو نیمکره مغزی پردازش می شود. شواهد اخیر نشان می دهد که یک پردازش اشتراکی بین گفتار و موسیقی در سطح ادراکی وجود دارد. نشان داده شده است که در موسیقی دان ها بخش گیجگاهی نیمکره چپ مغز توسعه یافته تر است و نشان داده شده است که آنها دارای حافظه لغات بالاتری هستند (chenو همکارانش). همچنین در سال 1992 توسط Cowellو همکارانش نشان داده شده است که در موسیقی دان ها بخش های قدامی تنه عصبی وصل کننده دو نیمکره مغزی (corpus callosum) توسعه یافته تر است. این مسئله توسط مطالعه انجام شده توسط Schlaugو همکارانش نیز تایید می شوند. ایشان در مطالعه خود نشان دادند که بخش های قدامی تنه عصبی وصل کننده دو نیمکره مغزی در موسیقی دانان کلاسیک در رنج سنی 21 تا 36 نسبت به افرادی که شناختی از موسیقی ندارند، بزرگتر است. بزرگتر شدن این ناحیه وصل کننده دو نیمکره حاکی از این است که ارتباط بیشتری بین دو نیمکره از مغز وجود دارد. این ارتباط بیشتر بین نواحی مختلف مغز ممکن است دلیل افزایش حافظه توسط موسیقی باشد.