先天性音樂(lè)障礙者音高空間表征能力研究范文

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《心理科學(xué)雜志》2015年第三期

1前言

先天性音樂(lè)障礙（congenitalamusia），是指從遺傳上對(duì)音樂(lè)加工存在障礙，但其智商和其它方面均與正常人群一致(Peretz,2001;Peretzetal.,2002)。國(guó)內(nèi)有學(xué)者譯為失樂(lè)癥(侯建成，劉昌,2008)，或失歌癥(蔣存梅,2010)。據(jù)調(diào)查，Kalmus和Fry(1980)初步發(fā)現(xiàn)先天性音樂(lè)障礙發(fā)生率為4%。Nan,Sun和Peretz(2010)調(diào)查了中國(guó)被試發(fā)現(xiàn)先天性音樂(lè)障礙發(fā)生率約3.4%。先天性音樂(lè)障礙主要表現(xiàn)為音高加工困難，無(wú)法識(shí)別音高的細(xì)微變化(Moreau,Jolicœur,&Peretz,2013;Peretz&Hyde,2003)、在音高方向辨別上有更高的閾限值(Liu,Patel,Fourcin,&Stewart,2010)，以及音高表征不夠穩(wěn)定等(Williamson,McDonald,Deutsch,Griffiths,&Stewart,2010)。

有研究支持音樂(lè)加工與空間加工存在一定的關(guān)聯(lián)。無(wú)論是成人還是兒童，音樂(lè)天才的空間加工能力顯著高于一般人(Hassler&Nieschlag,1989)。音樂(lè)加工與空間加工認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制有重合(Sarkamoetal.,2009),譬如，聽(tīng)音樂(lè)除激活顳葉外，還激活頂葉，而頂內(nèi)溝是心理旋轉(zhuǎn)加工的主要腦區(qū)。音高加工和視覺(jué)空間加工存在著某種關(guān)聯(lián)(Golay,Hauert,Greber,Schnider,&Ptak,2005)。聽(tīng)音樂(lè)可以促進(jìn)被試空間測(cè)試得分（例如“莫扎特效應(yīng)；MozartEffects，Rauscher,Shaw,&Ky,1993)。此外，音高加工存在SMARC效應(yīng)，即相對(duì)于較低頻率的聲音，較高頻率的聲音在空間方面也會(huì)被表征為更高一些(Lidji,Kolinsky,Lochy,&Morais,2007)。Douglas和Bilkey（2007）的研究發(fā)現(xiàn)，與控制組相比，先天性音樂(lè)障礙者在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中成績(jī)更低，此結(jié)果支持了先天性音樂(lè)障礙者在空間加工方面存在障礙。然而，也有研究者對(duì)音樂(lè)加工與空間加工存在相關(guān)提出質(zhì)疑。Patston和Tippett(2011)研究發(fā)現(xiàn)音樂(lè)家和普通人在視覺(jué)空間任務(wù)上無(wú)顯著差異。

Tillmann等人（2010）發(fā)現(xiàn)先天性音樂(lè)障礙者空間加工能力和控制組亦無(wú)差異。Williamson等人（2011）使用三種視覺(jué)空間任務(wù)測(cè)量先天性音樂(lè)障礙者和控制組被試的空間能力，其結(jié)果亦無(wú)顯著差異。因而，先天性音樂(lè)障礙者是否存在空間障礙，到目前為止仍存在較大爭(zhēng)議，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行探討可以驗(yàn)證先天性音樂(lè)障礙是音樂(lè)特異性障礙還是一般認(rèn)知能力障礙（音樂(lè)相關(guān)性障礙）這一理論問(wèn)題。然而，以往此領(lǐng)域研究存在兩個(gè)不足。其一，沒(méi)有從更深層次探討先天性音樂(lè)障礙者與控制組被試在空間加工能力上是否存在差異，如音高空間表征層次。已有研究顯示人們對(duì)音高表征是基于空間表征的(Rusconietal.,2006)。其二，以往研究均從反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率上比較先天性音樂(lè)障礙組和控制組成績(jī)，并沒(méi)有從穩(wěn)定性的角度進(jìn)行比較。在空間認(rèn)知加工領(lǐng)域中，已有研究用標(biāo)準(zhǔn)差作為因變量來(lái)探討被試反應(yīng)穩(wěn)定性(Savelsbergh,Whiting,&Bootsma,1991)。

本研究將進(jìn)一步探索先天性音樂(lè)障礙組（簡(jiǎn)稱“音障組”）與控制組在音高空間表征和空間心理旋轉(zhuǎn)加工上是否存在差異，以此來(lái)探討先天性音樂(lè)障礙是音樂(lè)特異性障礙還是音樂(lè)相關(guān)性障礙。在本研究中，首先采用音高空間表征任務(wù)，以標(biāo)準(zhǔn)差為因變量，來(lái)標(biāo)識(shí)兩組被試對(duì)音高空間表征的離散程度。如果音高空間表征能力高，其標(biāo)準(zhǔn)差就小，如果空間表征能力低，其標(biāo)準(zhǔn)差就大。其次，以經(jīng)典Shepard-Metzler物體心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)和音高辨別任務(wù)作為對(duì)照任務(wù)，進(jìn)一步比較音障組和控制組心理旋轉(zhuǎn)加工能力和音高辨別能力是否存在差異。

2方法

2.1被試通過(guò)校園張貼廣告，在嶺南師范學(xué)院招募到37名自我報(bào)告為“五音不全”的被試，首先對(duì)他們進(jìn)行MBEA（theMontrealBatteryofEvaluationofAmusia）測(cè)驗(yàn)（見(jiàn)實(shí)驗(yàn)材料部分）。以MBEA音階測(cè)試、輪廓測(cè)試及音程測(cè)試三個(gè)分測(cè)試的總分小于65分為標(biāo)準(zhǔn)，選出先天性音樂(lè)障礙者14名，篩選標(biāo)準(zhǔn)參考Liu,Patel,Fourcin和Stewart（2010）。先天性音樂(lè)障礙（音障組）被試14名（男2人，女12人，年齡21.06±1.37歲）。此外，我們還招募到控制組被試（音樂(lè)能力正常）14人（男2人，女12人，年齡21.24±.87歲）。兩組被試平均受教育年限為14年（均為大二學(xué)生），均非音樂(lè)專業(yè)，未參加過(guò)類似實(shí)驗(yàn)，身體健康，右利手，視力或矯正視力正常。參加實(shí)驗(yàn)的被試均獲得30元/每人。對(duì)兩組被試MBEA六個(gè)分測(cè)驗(yàn)的成績(jī)和總分進(jìn)行t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：音障組在六個(gè)分測(cè)試的得分和總分均顯著低于控制組。

2.2實(shí)驗(yàn)材料MBEA由加拿大蒙特利爾大學(xué)Peretz團(tuán)隊(duì)編制，是目前國(guó)際上信效度較高的甄別先天性音樂(lè)障礙被試的工具(Peretz,Champod,&Hyde,2003)，我們根據(jù)說(shuō)明書(shū)將其用Eprime1.1編程呈現(xiàn)。音高空間表征任務(wù)實(shí)驗(yàn)材料使用的音共有八個(gè)：164.81Hz，185.00Hz，207.65Hz,233.08Hz,293.7Hz,329.63Hz,369.99Hz,415.30Hz分別對(duì)應(yīng)于E3，#F3，#G3，#A3，D4，E4，#F4，#G4。除最高音（415.30Hz，#G4)和最低音（164.81Hz，E3)外，其它六個(gè)音為測(cè)試音，利用Audition3.0軟件產(chǎn)生的反正弦波，時(shí)長(zhǎng)1000ms。心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)材料為經(jīng)典三維臂狀物體（Shepard-Metzler’Objects;Shepard&Metzler,1971)。音高辨別任務(wù)實(shí)驗(yàn)材料使用的音有五個(gè)，#A3，B3，C4，#C4，#D4，頻率分別為：233.08Hz，246.9Hz，261.63Hz，277.2Hz和311.13Hz。反正弦波，時(shí)長(zhǎng)1000ms。三個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)也均由E-Prime1.1編程呈現(xiàn)。

2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)音高空間表征任務(wù)設(shè)計(jì)為2（音障組，控制組）×6（6個(gè)音），正式實(shí)驗(yàn)前有20次練習(xí)，正式實(shí)驗(yàn)中每個(gè)被試完成120試次。心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)設(shè)計(jì)為2(音障組，控制組)×2（相同圖片對(duì)，不相同圖片對(duì)）×18（以20度為遞增幅度旋轉(zhuǎn)）。正式實(shí)驗(yàn)前有20次練習(xí)，正式實(shí)驗(yàn)每個(gè)被試完成180試次。正式數(shù)據(jù)分析時(shí)，將旋轉(zhuǎn)角度合并為2個(gè)水平，即旋轉(zhuǎn)角度小于90度和大于90度。音高辨別任務(wù)設(shè)計(jì)為2（音障組，控制組）×2（相同音對(duì)，不相同音對(duì)），正式實(shí)驗(yàn)前有20次練習(xí)，正式實(shí)驗(yàn)每個(gè)被試完成120試次。

2.4實(shí)驗(yàn)程序音高空間表征任務(wù)程序：首先呈現(xiàn)注視點(diǎn)“+”于屏幕中央1000ms后再在計(jì)算機(jī)屏幕中央呈現(xiàn)大小為800×200像素，無(wú)具體數(shù)字但帶有刻度的尺子1500ms；隨后在計(jì)算機(jī)屏幕上方視覺(jué)呈現(xiàn)“最低音”的文字提示200ms后，接著聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)最低音1000ms，固定頻率為164.81Hz。然后視覺(jué)呈現(xiàn)“最高音”的文字提示200ms后，接著聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)最高音1000ms，固定頻率為415.30Hz。再然后，視覺(jué)呈現(xiàn)“測(cè)試音”的文字提示200ms，接著聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)測(cè)試音1000ms。呈現(xiàn)完測(cè)試音后，顯示鼠標(biāo)提示符。被試的任務(wù)是憑自己的直覺(jué)，移動(dòng)鼠標(biāo)位置，感覺(jué)“測(cè)試音”的音高在尺的什么位置，就移動(dòng)鼠標(biāo)到該位置，并按下鼠標(biāo)左鍵。按鍵后視覺(jué)呈現(xiàn)“等待下一次反應(yīng)”的文字提示1000ms。計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算被試鼠標(biāo)按鍵時(shí)的X，Y坐標(biāo)，并計(jì)算出鼠標(biāo)X坐標(biāo)離最高音、最低音和屏幕中央的位置。心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)程序：首先在計(jì)算機(jī)屏幕中央呈現(xiàn)一個(gè)黑色的注視點(diǎn)“+”1000ms，然后，在計(jì)算機(jī)屏幕左側(cè)和右側(cè)各呈現(xiàn)一張200×200像素的三維臂狀物體，一直呈現(xiàn)直到被試按鍵反應(yīng)，被試的任務(wù)就是通過(guò)按鍵判斷左側(cè)與右側(cè)的三維臂狀物體，經(jīng)旋轉(zhuǎn)后是否可以重合，如果可以重合按“1”鍵，如果不可以重合按“2”鍵。要求被試又快又準(zhǔn)地做出按鍵反應(yīng)。音高辨別任務(wù)程序：首先呈現(xiàn)一個(gè)C4音1000ms，再呈現(xiàn)第二個(gè)音1000ms，第二個(gè)音是以下五音之一（#A3，B3，C4，#C4或#D4），要求被試判斷兩個(gè)音的音高是否相同。相同按“1”鍵，不相同按“2”鍵，要求又快又準(zhǔn)地做出按鍵反應(yīng)。

3結(jié)果

3.1音高空間表征任務(wù)以被試組別（音障組和控制組）為組間變量，音高類別（6個(gè)音）為組內(nèi)變量，被試的鼠標(biāo)按鍵時(shí)X坐標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)差為因變量進(jìn)行混合設(shè)計(jì)方差分析。結(jié)果顯示：音高類別主效應(yīng)顯著（F(5,130)=5.086，p<.05,ηp2=.201），表現(xiàn)出倒U型。組別主效應(yīng)顯著（F(1,26)=10.128，p<.01,ηp2=.28）。結(jié)果顯示音障組6個(gè)音的音高空間表征標(biāo)準(zhǔn)差都顯著大于控制組，見(jiàn)圖2。

3.2心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)以被試組別(音障組和控制組)為組間變量，旋轉(zhuǎn)角度為組內(nèi)變量（小于90度、大于90度）對(duì)被試的反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率分別進(jìn)行混合設(shè)計(jì)方差分析。反應(yīng)時(shí)分析結(jié)果顯示。3.3音高辨別任務(wù)以被試組別(音障組和控制組)為組間變量，對(duì)音高辨別任務(wù)的反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率分別進(jìn)行t檢驗(yàn)。反應(yīng)時(shí)分析結(jié)果顯示：組別主效應(yīng)不顯著（t(26)=.068，p=.947,Cohen'sd=1.742）。

4討論

本研究發(fā)現(xiàn)，音障組被試音高空間表征任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)差顯著高于控制組被試，即先天性音樂(lè)障礙組的音高空間表征穩(wěn)定性顯著低于控制組，表明先天性音樂(lè)障礙組的音高空間表征能力較低，這個(gè)結(jié)果支持了先天性音樂(lè)障礙者其障礙亦出現(xiàn)在其它與音樂(lè)加工相關(guān)的認(rèn)知任務(wù)中。Rusconi等人（2006）使用“內(nèi)隱刺激-反應(yīng)兼容程序”（implicitstimulus-responsecompatibilityprocedure）探討了音高的空間表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)音高是基于空間編碼的。本研究的音高空間表征任務(wù)是基于水平空間反應(yīng)，結(jié)果顯示音障組的音高空間表征穩(wěn)定性低于控制組，說(shuō)明先天性音樂(lè)障礙者在水平空間上對(duì)音高做出判斷的能力比控制組低。此結(jié)果支持先天性音樂(lè)障礙具有一般認(rèn)知障礙，即先天性音樂(lè)障礙除了在音樂(lè)領(lǐng)域低于正常被試外，還在一些非音樂(lè)領(lǐng)域的認(rèn)知任務(wù)上亦低于正常被試，從而表現(xiàn)出音樂(lè)加工相關(guān)性障礙。此外，本研究心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)結(jié)果進(jìn)一步支持了先天性音樂(lè)障礙是音樂(lè)相關(guān)性障礙。在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中，音障組錯(cuò)誤率顯著高于控制組，顯示出先天性音樂(lè)障礙者心理旋轉(zhuǎn)加工能力顯著低于控制組。此結(jié)果與Douglas和Bilkey（2007）的研究結(jié)果一致(Douglas&Bilkey,2007)。音樂(lè)能力與空間能力存在一定的聯(lián)系，如Aheadi,Dixon和Glover（2009）研究發(fā)現(xiàn)非音樂(lè)家在聽(tīng)完莫扎特音樂(lè)后，其心理旋轉(zhuǎn)能力有所提高。然而，本研究結(jié)果與Tillmann等（2010）與Williamson等（2011）的研究結(jié)果不一致(Tillmannetal.,2010;Williamson,Cocchini,&Stewart,2011)，可能原因是以上兩項(xiàng)研究的被試年齡都超過(guò)五十歲，易受到多種因素影響，而在本研究被試平均年齡都是20歲左右的大學(xué)生。已有研究顯示空間能力受年齡(Puglisi&Morrell,1986)、雄性激素水平(Hooven,Chabris,Ellison,&Kosslyn,2004)等各種因素的影響。

在音高辨別任務(wù)中，音障組錯(cuò)誤率顯著高于控制組，這表明先天性音樂(lè)障礙者音高辨別能力低于控制組。此結(jié)果與前人的研究一致(Peretzetal.,2002)。在本研究中，此任務(wù)是控制性任務(wù)，可以進(jìn)一步驗(yàn)證先天性音樂(lè)障礙者其音高加工能力是否低于正常被試。此行為任務(wù)結(jié)果已得到一系列腦科學(xué)研究結(jié)果支持，如先天性音樂(lè)障礙者精細(xì)辨別音高時(shí)，在大腦右側(cè)產(chǎn)生N2波，而正常被試卻沒(méi)有出現(xiàn)，并且先天性音樂(lè)障礙者產(chǎn)生出的P3波幅是正常被試的兩倍(Peretz,Brattico,&Tervaniemi,2005)。Hyde等人（2006）研究發(fā)現(xiàn)，與正常被試相比，先天性音樂(lè)障礙者右側(cè)額下回（rightinferiorfrontalgyrus）的白質(zhì)厚度較薄，而灰質(zhì)厚度較厚。先天性音樂(lè)障礙者在右側(cè)額下回和右側(cè)聽(tīng)覺(jué)皮層，及其這兩個(gè)區(qū)域的聯(lián)結(jié)異于正常被試(Hydeetal.,2011;Louietal.,2009;Mandell,Schulze,&Schlaug,2007)。本研究尚存一些問(wèn)題和爭(zhēng)議點(diǎn)，在今后的研究中，可從兩點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)：第一，改進(jìn)用來(lái)篩選先天性音樂(lè)障礙者的MBEA測(cè)試，MBEA測(cè)試是基于西方音樂(lè)體系編制的，是否適用于中國(guó)人仍有待研究；第二，本研究由于方便取樣致使先天性音樂(lè)障礙被試以女性為主，未來(lái)研究應(yīng)控制好性別變量來(lái)進(jìn)一步探討正常被試與先天性音樂(lè)障礙者空間能力差異問(wèn)題。已有研究顯示女性的空間加工能力比男性低(Voyer,2011)，即性別是影響空間加工能力的一個(gè)重要因素，因此，控制好性別變量對(duì)于研究不同群體者空間能力差異具有重要意義。

5結(jié)論

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)先天性音樂(lè)障礙者在音高空間表征穩(wěn)定性、心理旋轉(zhuǎn)加工能力和音高辨別能力上均低于控制組。研究結(jié)果支持了先天性音樂(lè)障礙是音樂(lè)相關(guān)性障礙。

作者：陶維東 黃華炎 李松 李惠媛 盧伊穎 陶曉麗 單位：嶺南師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院 廣州大學(xué)教育學(xué)院 內(nèi)蒙古師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院