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こんにちは。猫山と申します。精神科医です。
頭で一度聞いた音楽やフレーズが流れ続けるのは、Ear worm（耳の中の虫）とも呼ばれる強迫観念の一種で、これは幻聴ではありません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/イヤーワームしかし、「聞こえるはずのない小さな音が聞こえる」ことは、強迫観念では説明がつきません。「徹夜を繰り返した場合などに多」いということですから統合失調症によるものである可能性が高いとは思われませんが（
http://blog.cabrain.net/CN010030/article/id/31634.html）、一度精神科で相談されてみた方がいいと思います。
以上、ご参考になれば幸いです。