先天性音樂障礙者音高空間表征能力研究范文

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《心理科學雜志》2015年第三期

1前言

先天性音樂障礙（congenitalamusia），是指從遺傳上對音樂加工存在障礙，但其智商和其它方面均與正常人群一致(Peretz,2001;Peretzetal.,2002)。國內有學者譯為失樂癥(侯建成，劉昌,2008)，或失歌癥(蔣存梅,2010)。據調查，Kalmus和Fry(1980)初步發現先天性音樂障礙發生率為4%。Nan,Sun和Peretz(2010)調查了中國被試發現先天性音樂障礙發生率約3.4%。先天性音樂障礙主要表現為音高加工困難，無法識別音高的細微變化(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定等(Williamson,McDonald,Deutsch,Griffiths,&Stewart,2010)。

有研究支持音樂加工與空間加工存在一定的關聯。無論是成人還是兒童，音樂天才的空間加工能力顯著高于一般人(Hassler&Nieschlag,1989)。音樂加工與空間加工認知神經機制有重合(Sarkamoetal.,2009),譬如，聽音樂除激活顳葉外，還激活頂葉，而頂內溝是心理旋轉加工的主要腦區。音高加工和視覺空間加工存在著某種關聯(Golay,Hauert,Greber,Schnider,&Ptak,2005)。聽音樂可以促進被試空間測試得分（例如“莫扎特效應；MozartEffects，Rauscher,Shaw,&Ky,1993)。此外，音高加工存在SMARC效應，即相對于較低頻率的聲音，較高頻率的聲音在空間方面也會被表征為更高一些(Lidji,Kolinsky,Lochy,&Morais,2007)。Douglas和Bilkey（2007）的研究發現，與控制組相比，先天性音樂障礙者在心理旋轉任務中成績更低，此結果支持了先天性音樂障礙者在空間加工方面存在障礙。然而，也有研究者對音樂加工與空間加工存在相關提出質疑。Patston和Tippett(2011)研究發現音樂家和普通人在視覺空間任務上無顯著差異。

Tillmann等人（2010）發現先天性音樂障礙者空間加工能力和控制組亦無差異。Williamson等人（2011）使用三種視覺空間任務測量先天性音樂障礙者和控制組被試的空間能力，其結果亦無顯著差異。因而，先天性音樂障礙者是否存在空間障礙，到目前為止仍存在較大爭議，對此問題進行探討可以驗證先天性音樂障礙是音樂特異性障礙還是一般認知能力障礙（音樂相關性障礙）這一理論問題。然而，以往此領域研究存在兩個不足。其一，沒有從更深層次探討先天性音樂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音高表征是基于空間表征的(Rusconietal.,2006)。其二，以往研究均從反應時和錯誤率上比較先天性音樂障礙組和控制組成績，并沒有從穩定性的角度進行比較。在空間認知加工領域中，已有研究用標準差作為因變量來探討被試反應穩定性(Savelsbergh,Whiting,&Bootsma,1991)。

本研究將進一步探索先天性音樂障礙組（簡稱“音障組”）與控制組在音高空間表征和空間心理旋轉加工上是否存在差異，以此來探討先天性音樂障礙是音樂特異性障礙還是音樂相關性障礙。在本研究中，首先采用音高空間表征任務，以標準差為因變量，來標識兩組被試對音高空間表征的離散程度。如果音高空間表征能力高，其標準差就小，如果空間表征能力低，其標準差就大。其次，以經典Shepard-Metzler物體心理旋轉任務和音高辨別任務作為對照任務，進一步比較音障組和控制組心理旋轉加工能力和音高辨別能力是否存在差異。

2方法

2.1被試通過校園張貼廣告，在嶺南師范學院招募到37名自我報告為“五音不全”的被試，首先對他們進行MBEA（theMontrealBatteryofEvaluationofAmusia）測驗（見實驗材料部分）。以MBEA音階測試、輪廓測試及音程測試三個分測試的總分小于65分為標準，選出先天性音樂障礙者14名，篩選標準參考Liu,Patel,Fourcin和Stewart（2010）。先天性音樂障礙（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（均為大二學生），均非音樂專業，未參加過類似實驗，身體健康，右利手，視力或矯正視力正常。參加實驗的被試均獲得30元/每人。對兩組被試MBEA六個分測驗的成績和總分進行t檢驗，結果顯示：音障組在六個分測試的得分和總分均顯著低于控制組。

2.2實驗材料MBEA由加拿大蒙特利爾大學Peretz團隊編制，是目前國際上信效度較高的甄別先天性音樂障礙被試的工具(Peretz,Champod,&Hyde,2003)，我們根據說明書將其用Eprime1.1編程呈現。音高空間表征任務實驗材料使用的音共有八個：164.81Hz，185.00Hz，207.65Hz,233.08Hz,293.7Hz,329.63Hz,369.99Hz,415.30Hz分別對應于E3，#F3，#G3，#A3，D4，E4，#F4，#G4。除最高音（415.30Hz，#G4)和最低音（164.81Hz，E3)外，其它六個音為測試音，利用Audition3.0軟件產生的反正弦波，時長1000ms。心理旋轉任務實驗材料為經典三維臂狀物體（Shepard-Metzler’Objects;Shepard&Metzler,1971)。音高辨別任務實驗材料使用的音有五個，#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，時長1000ms。三個實驗任務也均由E-Prime1.1編程呈現。

2.3實驗設計音高空間表征任務設計為2（音障組，控制組）×6（6個音），正式實驗前有20次練習，正式實驗中每個被試完成120試次。心理旋轉任務設計為2(音障組，控制組)×2（相同圖片對，不相同圖片對）×18（以20度為遞增幅度旋轉）。正式實驗前有20次練習，正式實驗每個被試完成180試次。正式數據分析時，將旋轉角度合并為2個水平，即旋轉角度小于90度和大于90度。音高辨別任務設計為2（音障組，控制組）×2（相同音對，不相同音對），正式實驗前有20次練習，正式實驗每個被試完成120試次。

2.4實驗程序音高空間表征任務程序：首先呈現注視點“+”于屏幕中央1000ms后再在計算機屏幕中央呈現大小為800×200像素，無具體數字但帶有刻度的尺子1500ms；隨后在計算機屏幕上方視覺呈現“最低音”的文字提示200ms后，接著聽覺呈現最低音1000ms，固定頻率為164.81Hz。然后視覺呈現“最高音”的文字提示200ms后，接著聽覺呈現最高音1000ms，固定頻率為415.30Hz。再然后，視覺呈現“測試音”的文字提示200ms，接著聽覺呈現測試音1000ms。呈現完測試音后，顯示鼠標提示符。被試的任務是憑自己的直覺，移動鼠標位置，感覺“測試音”的音高在尺的什么位置，就移動鼠標到該位置，并按下鼠標左鍵。按鍵后視覺呈現“等待下一次反應”的文字提示1000ms。計算機自動計算被試鼠標按鍵時的X，Y坐標，并計算出鼠標X坐標離最高音、最低音和屏幕中央的位置。心理旋轉任務程序：首先在計算機屏幕中央呈現一個黑色的注視點“+”1000ms，然后，在計算機屏幕左側和右側各呈現一張200×200像素的三維臂狀物體，一直呈現直到被試按鍵反應，被試的任務就是通過按鍵判斷左側與右側的三維臂狀物體，經旋轉后是否可以重合，如果可以重合按“1”鍵，如果不可以重合按“2”鍵。要求被試又快又準地做出按鍵反應。音高辨別任務程序：首先呈現一個C4音1000ms，再呈現第二個音1000ms，第二個音是以下五音之一（#A3，B3，C4，#C4或#D4），要求被試判斷兩個音的音高是否相同。相同按“1”鍵，不相同按“2”鍵，要求又快又準地做出按鍵反應。

3結果

3.1音高空間表征任務以被試組別（音障組和控制組）為組間變量，音高類別（6個音）為組內變量，被試的鼠標按鍵時X坐標值標準差為因變量進行混合設計方差分析。結果顯示：音高類別主效應顯著（F(5,130)=5.086，p<.05,ηp2=.201），表現出倒U型。組別主效應顯著（F(1,26)=10.128，p<.01,ηp2=.28）。結果顯示音障組6個音的音高空間表征標準差都顯著大于控制組，見圖2。

3.2心理旋轉任務以被試組別(音障組和控制組)為組間變量，旋轉角度為組內變量（小于90度、大于90度）對被試的反應時和錯誤率分別進行混合設計方差分析。反應時分析結果顯示。3.3音高辨別任務以被試組別(音障組和控制組)為組間變量，對音高辨別任務的反應時和錯誤率分別進行t檢驗。反應時分析結果顯示：組別主效應不顯著（t(26)=.068，p=.947,Cohen'sd=1.742）。

4討論

本研究發現，音障組被試音高空間表征任務標準差顯著高于控制組被試，即先天性音樂障礙組的音高空間表征穩定性顯著低于控制組，表明先天性音樂障礙組的音高空間表征能力較低，這個結果支持了先天性音樂障礙者其障礙亦出現在其它與音樂加工相關的認知任務中。Rusconi等人（2006）使用“內隱刺激-反應兼容程序”（implicitstimulus-responsecompatibilityprocedure）探討了音高的空間表征，結果發現音高是基于空間編碼的。本研究的音高空間表征任務是基于水平空間反應，結果顯示音障組的音高空間表征穩定性低于控制組，說明先天性音樂障礙者在水平空間上對音高做出判斷的能力比控制組低。此結果支持先天性音樂障礙具有一般認知障礙，即先天性音樂障礙除了在音樂領域低于正常被試外，還在一些非音樂領域的認知任務上亦低于正常被試，從而表現出音樂加工相關性障礙。此外，本研究心理旋轉任務結果進一步支持了先天性音樂障礙是音樂相關性障礙。在心理旋轉任務中，音障組錯誤率顯著高于控制組，顯示出先天性音樂障礙者心理旋轉加工能力顯著低于控制組。此結果與Douglas和Bilkey（2007）的研究結果一致(Douglas&Bilkey,2007)。音樂能力與空間能力存在一定的聯系，如Aheadi,Dixon和Glover（2009）研究發現非音樂家在聽完莫扎特音樂后，其心理旋轉能力有所提高。然而，本研究結果與Tillmann等（2010）與Williamson等（2011）的研究結果不一致(Tillmannetal.,2010;Williamson,Cocchini,&Stewart,2011)，可能原因是以上兩項研究的被試年齡都超過五十歲，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。

在音高辨別任務中，音障組錯誤率顯著高于控制組，這表明先天性音樂障礙者音高辨別能力低于控制組。此結果與前人的研究一致(Peretzetal.,2002)。在本研究中，此任務是控制性任務，可以進一步驗證先天性音樂障礙者其音高加工能力是否低于正常被試。此行為任務結果已得到一系列腦科學研究結果支持，如先天性音樂障礙者精細辨別音高時，在大腦右側產生N2波，而正常被試卻沒有出現，并且先天性音樂障礙者產生出的P3波幅是正常被試的兩倍(Peretz,Brattico,&Tervaniemi,2005)。Hyde等人（2006）研究發現，與正常被試相比，先天性音樂障礙者右側額下回（rightinferiorfrontalgyrus）的白質厚度較薄，而灰質厚度較厚。先天性音樂障礙者在右側額下回和右側聽覺皮層，及其這兩個區域的聯結異于正常被試(Hydeetal.,2011;Louietal.,2009;Mandell,Schulze,&Schlaug,2007)。本研究尚存一些問題和爭議點，在今后的研究中，可從兩點進行改進：第一，改進用來篩選先天性音樂障礙者的MBEA測試，MBEA測試是基于西方音樂體系編制的，是否適用于中國人仍有待研究；第二，本研究由于方便取樣致使先天性音樂障礙被試以女性為主，未來研究應控制好性別變量來進一步探討正常被試與先天性音樂障礙者空間能力差異問題。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重要因素，因此，控制好性別變量對于研究不同群體者空間能力差異具有重要意義。

5結論

研究結果發現先天性音樂障礙者在音高空間表征穩定性、心理旋轉加工能力和音高辨別能力上均低于控制組。研究結果支持了先天性音樂障礙是音樂相關性障礙。

作者：陶維東 黃華炎 李松 李惠媛 盧伊穎 陶曉麗 單位：嶺南師范學院教育科學學院 廣州大學教育學院 內蒙古師范大學教育科學學院