研究人员的分析目标是用乐器再现声音时，操作者大脑区域的变化。认知神经科学专家、巴黎音乐学院-爱乐乐团研究项目协调员沃尔曼(Indiana Wollman)解释说，“我们选择了大提琴，因为弦乐器的手法对所产生的音符有更持续和精细的影响。这使我们能够精确分析整合手势和声音的大脑机制，这种协调运作是演奏的核心”。
在法国学者卡尔庞捷(Thibaut Carpentier)的帮助下，研究人员开发了微型非磁性仪器，可用于核磁共振观测。然后，没有任何音乐基础的13名志愿者参加了此项研究。科学家观测他们在三个时段的大脑活动：第一次听大提琴演奏示范乐章，在学习一周和四周后自行演奏这段乐章。在第一次听示范乐时，志愿者大脑中的听觉和运动前区被激活。在学习过程中，其他运动区域也参与进来，存储音乐记忆的海马体发挥作用。经过训练，志愿者听觉和运动区域之间的连接程度增加，其手臂、手指的精细运动技能与听力之间的联系更加协调。
更令人惊讶的是，第一次被激活的大脑区域可以加快此后的器乐学习速度。普拉特尔解释说：“这是大脑皮层的辅助运动区，是听力和人体活动配合的关键区域。”
其他艺术或运动项目也可以在大脑中展示为视觉、空间与精细动作结合的区域受到刺激。相关区域也可能受到观看或听到其他人做这些事情的刺激。因此给儿童展示艺术家或运动员如何训练可以帮助他们学习，甚至发现潜在才能。
报道指出，一篇发表于2011年关于神经认知测试的论文，将60岁至83岁的老人分为三组，分别是：有至少10年的乐器经验者(22位)、1至9年的乐器经验者(27位)，以及无乐器经验者(21位)。乐器主要为钢琴，这三组的年龄、教育程度和运动量都相当。
与从不弹奏乐器者相比，有至少10年乐器经验者的非语言记忆(即视觉记忆)、命名能力、思绪流畅力和执行力都明显较好。但这项研究只能显示丰富的乐器经验与较佳的认知功能有关联，并不能直接证实其中的因果关系。
但最近20年来，诸多研究发现弹奏乐器动用脑细胞更多，除了预防失智症之外，也用于中风、帕金森综合征和失智症等的复健治疗，因此学习乐器启发智力永远不会“太晚”。
美国西北大学听觉神经科学专家克劳斯(Nina Kraus)教授在论述一项相关研究时认为：“阅读需要有良好的工作记忆力，以及消除话语歧义、并把声音和意义联系起来的能力。而上述能力都在投入地演奏乐器时得到了真正的加强。”
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