音樂(lè)訓(xùn)練促進(jìn)面孔識(shí)別-行為及神經(jīng)機(jī)制研究.pdf

1、音樂(lè)是人類文明的重要成就，它對(duì)人們的生活有著非常重要的影響。大量的研究發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練能促進(jìn)個(gè)體認(rèn)知能力的發(fā)展，并會(huì)引起大腦結(jié)構(gòu)及功能的變化。面孔識(shí)別也是人類非常重要的一種社會(huì)認(rèn)知活動(dòng)，人們對(duì)他人身份、情緒的識(shí)別主要就是通過(guò)面孔識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)，它在人與人之間的溝通上起著非常重要的作用。而且音樂(lè)訓(xùn)練與面孔識(shí)別存在著一些共同的特征。一方面，五線譜上蘊(yùn)含著豐富的空間關(guān)系信息，在識(shí)譜過(guò)程中，不但要識(shí)別單個(gè)音符在五線譜上的空間位置，還要識(shí)別音符之間的空間

2、距離關(guān)系。而且，音樂(lè)家對(duì)五線譜上音符的加工可能是一種組塊或者整體加工的方式進(jìn)行。因此，音樂(lè)訓(xùn)練在提高音樂(lè)學(xué)習(xí)者識(shí)譜能力的同時(shí)，可能也提高了他們對(duì)空間關(guān)系的加工能力或者整體加工能力。而大量研究認(rèn)為面孔加工是一種構(gòu)形加工，面孔的空間布局關(guān)系，以及面孔各器官之間的空間距離關(guān)系，在面孔加工中起著非常重要的作用。并且有研究表明面孔的整體加工能力預(yù)測(cè)面孔識(shí)別能力。因此，音樂(lè)訓(xùn)練在提高空間關(guān)系加工能力或者整體加工能力的同時(shí)，可能也會(huì)促進(jìn)對(duì)面孔的識(shí)別。

3、另一方面，在腦機(jī)制上，音樂(lè)訓(xùn)練涉及大腦視覺(jué)區(qū)、運(yùn)動(dòng)區(qū)及聽(tīng)覺(jué)區(qū)等多個(gè)腦區(qū)的協(xié)同參與，特別是顳葉皮層在音樂(lè)認(rèn)知活動(dòng)中起著非常重要的作用。而面孔加工的腦區(qū)也主要位于大腦顳葉梭狀回，它也因此被稱為梭狀回面孔加工區(qū)(FFA)。特別是一些研究認(rèn)為，專家化的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)會(huì)引起梭狀回面孔加工區(qū)功能性變化。因此，長(zhǎng)期音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)廣泛大腦皮層的可塑性影響，可能也會(huì)影響到面孔加工相關(guān)區(qū)域的結(jié)構(gòu)或功能的變化，從而影響面孔識(shí)別能力。
　　 基于此，我們提出了音

4、樂(lè)訓(xùn)練促進(jìn)面孔識(shí)別的假設(shè)。在本研究中，我們通過(guò)6個(gè)實(shí)驗(yàn)，從行為、腦電及腦成像指標(biāo)上考察音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)面孔識(shí)別的促進(jìn)效應(yīng)。
　　 實(shí)驗(yàn)一，采用視覺(jué)匹配的任務(wù)考察音樂(lè)專家和非音樂(lè)家在加工音符、面孔、文字以及無(wú)意義圖形上的反應(yīng)時(shí)和正確率。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在反應(yīng)時(shí)上，音樂(lè)專家對(duì)音符和面孔的反應(yīng)速度顯著快于非音樂(lè)家，但是在文字和無(wú)意義圖片加工上沒(méi)有顯著差異。在正確率上，只有在音符加工上，音樂(lè)專家的正確率顯著高于非音樂(lè)家。盡管如此，對(duì)文字和無(wú)意義

5、圖片加工的難度顯著小于面孔和音符加工的難度，因此，文字和無(wú)意義圖片的加工效應(yīng)之所以在兩組被試間沒(méi)有顯著差異，可能是因?yàn)槿蝿?wù)難度太小，出現(xiàn)天花板效應(yīng)導(dǎo)致的。
　　 因此，實(shí)驗(yàn)二的行為實(shí)驗(yàn)，仍然采用視覺(jué)匹配任務(wù)，但是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)刺激進(jìn)行相似性匹配來(lái)提高任務(wù)難度。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在反應(yīng)時(shí)上，音樂(lè)專家對(duì)音符和面孔的反應(yīng)速度仍然顯著快于非音樂(lè)家。同時(shí)在無(wú)意義和椅子圖片的加工上，音樂(lè)專家的反應(yīng)速度也顯著快于非音樂(lè)家。但是在文字加工上，兩組被試沒(méi)

6、有顯著差異。在正確率上，只有在音符加工上，音樂(lè)專家的正確率高于非音樂(lè)家。為了消除反應(yīng)執(zhí)行對(duì)反應(yīng)時(shí)的影響(音樂(lè)專家長(zhǎng)期樂(lè)器彈奏會(huì)鍛煉他們的手指靈活度，提高他們的反應(yīng)準(zhǔn)備和按鍵反應(yīng)速度)，我們以文字的加工反應(yīng)時(shí)為基線，用音樂(lè)專家和非音樂(lè)家的面孔、音符、無(wú)意義以及椅子的加工反應(yīng)時(shí)減去文字加工反應(yīng)時(shí)，然后再進(jìn)一步進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在無(wú)意義及椅子圖片加工上，兩組被試沒(méi)有顯著差異，但是在音符和面孔加工上，音樂(lè)專家仍然表現(xiàn)出更快的反應(yīng)速度。這進(jìn)

7、一步說(shuō)明音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)面孔識(shí)別的促進(jìn)效應(yīng)特別明顯。
　　 在實(shí)驗(yàn)一和二的實(shí)驗(yàn)范式中，學(xué)習(xí)圖片(第一張圖片)和測(cè)試圖片(第二張圖片)相繼呈現(xiàn)，涉及到視覺(jué)記憶的參與。因此，實(shí)驗(yàn)三，為了控制視覺(jué)記憶對(duì)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的影響，我們把學(xué)習(xí)圖片和測(cè)試圖片同時(shí)呈現(xiàn)。研究結(jié)果與實(shí)驗(yàn)二基本一致，在反應(yīng)時(shí)上，音樂(lè)專家對(duì)音符、面孔、無(wú)意義及椅子圖片的反應(yīng)速度顯著快于非音樂(lè)家。在文字加工上，兩組被試沒(méi)有顯著差異。以文字反應(yīng)時(shí)作為基線，進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，仍然只有

8、在音符和面孔加工上，音樂(lè)專家才表現(xiàn)出更快的反應(yīng)速度，在其他視覺(jué)類別加工上沒(méi)有顯著差異。
　　 在實(shí)驗(yàn)四中，我們利用高時(shí)間分辨率的ERP技術(shù)，采用實(shí)驗(yàn)二同樣的實(shí)驗(yàn)范式，進(jìn)一步考察音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)面孔識(shí)別的促進(jìn)效應(yīng)。在行為結(jié)果上，音樂(lè)專家對(duì)音符、面孔、無(wú)意義及椅子圖片的反應(yīng)速度顯著快于非音樂(lè)家；在文字加工上，兩組被試沒(méi)有顯著差異。同時(shí)音樂(lè)專家音符加工的正確率顯著高于非音樂(lè)家，在其他視覺(jué)類別加工上沒(méi)有顯著差異。在ERP結(jié)果上，我們主要考察學(xué)

9、習(xí)圖片(第一張圖片)的N170成分和測(cè)試圖片(第二張圖片)誘發(fā)的P300成分。在N170成分上，音樂(lè)專家面孔加工誘發(fā)的N170波幅顯著小于非音樂(lè)家，在其他視覺(jué)類別加工上，兩組被試沒(méi)有顯著差異。而且相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)。音樂(lè)專家的五線譜識(shí)譜經(jīng)驗(yàn)與N170波幅值成正比，與潛伏期成反比。有趣的是，簡(jiǎn)譜識(shí)譜經(jīng)驗(yàn)與N170的波幅和潛伏期沒(méi)有顯著的相關(guān)。在P300成分上，音樂(lè)專家音符和面孔加工的P300波幅顯著大于非音樂(lè)家，而在其他視覺(jué)類別加工上沒(méi)有顯著差

10、異。相關(guān)分析表明，P300波幅與行為反應(yīng)時(shí)呈顯著的負(fù)相關(guān)，即P300波幅越大反應(yīng)速度就越快。
　　 實(shí)驗(yàn)五在實(shí)驗(yàn)四的基礎(chǔ)上，著重考察任務(wù)性質(zhì)對(duì)N170效應(yīng)的調(diào)制作用。在實(shí)驗(yàn)五中，我們采用內(nèi)隱的與任務(wù)無(wú)關(guān)的位置判斷任務(wù)。研究結(jié)果顯示，音樂(lè)專家面孔加工的N170波幅仍然顯著小于非音樂(lè)家。同時(shí)在音符及無(wú)意義圖形的加工上，音樂(lè)專家的N170波幅也要顯著小于非音樂(lè)家，但是在文字加工上兩組被試沒(méi)有顯著差異。相關(guān)分析表明，音樂(lè)專家的識(shí)譜經(jīng)驗(yàn)與

11、N170的波幅值呈顯著的正相關(guān)，與潛伏期呈顯著的負(fù)相關(guān)。簡(jiǎn)譜識(shí)譜經(jīng)驗(yàn)與N170的波幅和潛伏期沒(méi)有顯著的相關(guān)。
　　 實(shí)驗(yàn)六，我們采用fMRI技術(shù)，進(jìn)一步考察音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)視覺(jué)加工相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制作用，特別是對(duì)顳葉梭狀回面孔加工區(qū)(FFA)激活模式的調(diào)制作用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在全腦的分析上，對(duì)五線譜音符和無(wú)五線譜音符的加工，音樂(lè)專家比非音樂(lè)家在顳葉梭狀回激活更弱。與知覺(jué)學(xué)習(xí)和類別學(xué)習(xí)的研究結(jié)果一致，這種更低水平的激活反映了更快和更高效

12、的加工。而在右側(cè)小腦和左側(cè)緣上回，音樂(lè)專家對(duì)五線譜音符和無(wú)五線譜音符的加工有更強(qiáng)的激活。小腦和左側(cè)緣上回與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和視覺(jué)-運(yùn)動(dòng)相關(guān)的加工有關(guān)，這說(shuō)明了視覺(jué)音符引起了音樂(lè)家運(yùn)動(dòng)相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活。更為有意思的是，在對(duì)面孔加工區(qū)(FFA)的ROI分析上，相比非音樂(lè)家，音樂(lè)專家對(duì)面孔的加工在左側(cè)梭狀回面孔加工區(qū)有更低的激活，在右側(cè)梭狀回面孔加工區(qū)沒(méi)有表現(xiàn)出組間差異。而對(duì)其他視覺(jué)類別的加工上兩組被試在雙側(cè)梭狀回面孔加工區(qū)都沒(méi)有顯著的激活水平差異

13、。而且，五線譜識(shí)譜經(jīng)驗(yàn)與面孔加工時(shí)左側(cè)FFA的激活水平呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。簡(jiǎn)譜識(shí)譜經(jīng)驗(yàn)與左側(cè)FFA的激活水平?jīng)]有顯著的相關(guān)。因此，音樂(lè)專家面孔加工在左側(cè)FFA的更低水平的激活反映了音樂(lè)專家高效的面孔加工能力，這也進(jìn)一步為音樂(lè)訓(xùn)練促進(jìn)面孔識(shí)別提供了神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)。
　　 綜上所述，本研究從行為及腦機(jī)制層面考察了音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)面孔識(shí)別的促進(jìn)作用，并對(duì)其內(nèi)在的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行了初步探索。本研究具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義：(1)進(jìn)一步加深我們對(duì)音樂(lè)功效