先天性音乐障碍者音高空间表征能力研究范文

《心理科学杂志》2015年第三期

1前言

先天性音乐障碍（congenitalamusia），是指从遗传上对音乐加工存在障碍，但其智商和其它方面均与正常人群一致(Peretz,2001;Peretzetal.,2002)。国内有学者译为失乐症(侯建成，刘昌,2008)，或失歌症(蒋存梅,2010)。据调查，Kalmus和Fry(1980)初步发现先天性音乐障碍发生率为4%。Nan,Sun和Peretz(2010)调查了中国被试发现先天性音乐障碍发生率约3.4%。先天性音乐障碍主要表现为音高加工困难，无法识别音高的细微变化(Moreau,Jolicœur,&Peretz,2013;Peretz&Hyde,2003)、在音高方向辨别上有更高的阈限值(Liu,Patel,Fourcin,&Stewart,2010)，以及音高表征不够稳定等(Williamson,McDonald,Deutsch,Griffiths,&Stewart,2010)。

有研究支持音乐加工与空间加工存在一定的关联。无论是成人还是儿童，音乐天才的空间加工能力显著高于一般人(Hassler&Nieschlag,1989)。音乐加工与空间加工认知神经机制有重合(Sarkamoetal.,2009),譬如，听音乐除激活颞叶外，还激活顶叶，而顶内沟是心理旋转加工的主要脑区。音高加工和视觉空间加工存在着某种关联(Golay,Hauert,Greber,Schnider,&Ptak,2005)。听音乐可以促进被试空间测试得分（例如“莫扎特效应；MozartEffects，Rauscher,Shaw,&Ky,1993)。此外，音高加工存在SMARC效应，即相对于较低频率的声音，较高频率的声音在空间方面也会被表征为更高一些(Lidji,Kolinsky,Lochy,&Morais,2007)。Douglas和Bilkey（2007）的研究发现，与控制组相比，先天性音乐障碍者在心理旋转任务中成绩更低，此结果支持了先天性音乐障碍者在空间加工方面存在障碍。然而，也有研究者对音乐加工与空间加工存在相关提出质疑。Patston和Tippett(2011)研究发现音乐家和普通人在视觉空间任务上无显著差异。

Tillmann等人（2010）发现先天性音乐障碍者空间加工能力和控制组亦无差异。Williamson等人（2011）使用三种视觉空间任务测量先天性音乐障碍者和控制组被试的空间能力，其结果亦无显著差异。因而，先天性音乐障碍者是否存在空间障碍，到目前为止仍存在较大争议，对此问题进行探讨可以验证先天性音乐障碍是音乐特异性障碍还是一般认知能力障碍（音乐相关性障碍）这一理论问题。然而，以往此领域研究存在两个不足。其一，没有从更深层次探讨先天性音乐障碍者与控制组被试在空间加工能力上是否存在差异，如音高空间表征层次。已有研究显示人们对音高表征是基于空间表征的(Rusconietal.,2006)。其二，以往研究均从反应时和错误率上比较先天性音乐障碍组和控制组成绩，并没有从稳定性的角度进行比较。在空间认知加工领域中，已有研究用标准差作为因变量来探讨被试反应稳定性(Savelsbergh,Whiting,&Bootsma,1991)。

本研究将进一步探索先天性音乐障碍组（简称“音障组”）与控制组在音高空间表征和空间心理旋转加工上是否存在差异，以此来探讨先天性音乐障碍是音乐特异性障碍还是音乐相关性障碍。在本研究中，首先采用音高空间表征任务，以标准差为因变量，来标识两组被试对音高空间表征的离散程度。如果音高空间表征能力高，其标准差就小，如果空间表征能力低，其标准差就大。其次，以经典Shepard-Metzler物体心理旋转任务和音高辨别任务作为对照任务，进一步比较音障组和控制组心理旋转加工能力和音高辨别能力是否存在差异。

2方法

2.1被试通过校园张贴广告，在岭南师范学院招募到37名自我报告为“五音不全”的被试，首先对他们进行MBEA（theMontrealBatteryofEvaluationofAmusia）测验（见实验材料部分）。以MBEA音阶测试、轮廓测试及音程测试三个分测试的总分小于65分为标准，选出先天性音乐障碍者14名，筛选标准参考Liu,Patel,Fourcin和Stewart（2010）。先天性音乐障碍（音障组）被试14名（男2人，女12人，年龄21.06±1.37岁）。此外，我们还招募到控制组被试（音乐能力正常）14人（男2人，女12人，年龄21.24±.87岁）。两组被试平均受教育年限为14年（均为大二学生），均非音乐专业，未参加过类似实验，身体健康，右利手，视力或矫正视力正常。参加实验的被试均获得30元/每人。对两组被试MBEA六个分测验的成绩和总分进行t检验，结果显示：音障组在六个分测试的得分和总分均显著低于控制组。

2.2实验材料MBEA由加拿大蒙特利尔大学Peretz团队编制，是目前国际上信效度较高的甄别先天性音乐障碍被试的工具(Peretz,Champod,&Hyde,2003)，我们根据说明书将其用Eprime1.1编程呈现。音高空间表征任务实验材料使用的音共有八个：164.81Hz，185.00Hz，207.65Hz,233.08Hz,293.7Hz,329.63Hz,369.99Hz,415.30Hz分别对应于E3，#F3，#G3，#A3，D4，E4，#F4，#G4。除最高音（415.30Hz，#G4)和最低音（164.81Hz，E3)外，其它六个音为测试音，利用Audition3.0软件产生的反正弦波，时长1000ms。心理旋转任务实验材料为经典三维臂状物体（Shepard-Metzler’Objects;Shepard&Metzler,1971)。音高辨别任务实验材料使用的音有五个，#A3，B3，C4，#C4，#D4，频率分别为：233.08Hz，246.9Hz，261.63Hz，277.2Hz和311.13Hz。反正弦波，时长1000ms。三个实验任务也均由E-Prime1.1编程呈现。

2.3实验设计音高空间表征任务设计为2（音障组，控制组）×6（6个音），正式实验前有20次练习，正式实验中每个被试完成120试次。心理旋转任务设计为2(音障组，控制组)×2（相同图片对，不相同图片对）×18（以20度为递增幅度旋转）。正式实验前有20次练习，正式实验每个被试完成180试次。正式数据分析时，将旋转角度合并为2个水平，即旋转角度小于90度和大于90度。音高辨别任务设计为2（音障组，控制组）×2（相同音对，不相同音对），正式实验前有20次练习，正式实验每个被试完成120试次。

2.4实验程序音高空间表征任务程序：首先呈现注视点“+”于屏幕中央1000ms后再在计算机屏幕中央呈现大小为800×200像素，无具体数字但带有刻度的尺子1500ms；随后在计算机屏幕上方视觉呈现“最低音”的文字提示200ms后，接着听觉呈现最低音1000ms，固定频率为164.81Hz。然后视觉呈现“最高音”的文字提示200ms后，接着听觉呈现最高音1000ms，固定频率为415.30Hz。再然后，视觉呈现“测试音”的文字提示200ms，接着听觉呈现测试音1000ms。呈现完测试音后，显示鼠标提示符。被试的任务是凭自己的直觉，移动鼠标位置，感觉“测试音”的音高在尺的什么位置，就移动鼠标到该位置，并按下鼠标左键。按键后视觉呈现“等待下一次反应”的文字提示1000ms。计算机自动计算被试鼠标按键时的X，Y坐标，并计算出鼠标X坐标离最高音、最低音和屏幕中央的位置。心理旋转任务程序：首先在计算机屏幕中央呈现一个黑色的注视点“+”1000ms，然后，在计算机屏幕左侧和右侧各呈现一张200×200像素的三维臂状物体，一直呈现直到被试按键反应，被试的任务就是通过按键判断左侧与右侧的三维臂状物体，经旋转后是否可以重合，如果可以重合按“1”键，如果不可以重合按“2”键。要求被试又快又准地做出按键反应。音高辨别任务程序：首先呈现一个C4音1000ms，再呈现第二个音1000ms，第二个音是以下五音之一（#A3，B3，C4，#C4或#D4），要求被试判断两个音的音高是否相同。相同按“1”键，不相同按“2”键，要求又快又准地做出按键反应。

3结果

3.1音高空间表征任务以被试组别（音障组和控制组）为组间变量，音高类别（6个音）为组内变量，被试的鼠标按键时X坐标值标准差为因变量进行混合设计方差分析。结果显示：音高类别主效应显著（F(5,130)=5.086，p<.05,ηp2=.201），表现出倒U型。组别主效应显著（F(1,26)=10.128，p<.01,ηp2=.28）。结果显示音障组6个音的音高空间表征标准差都显著大于控制组，见图2。

3.2心理旋转任务以被试组别(音障组和控制组)为组间变量，旋转角度为组内变量（小于90度、大于90度）对被试的反应时和错误率分别进行混合设计方差分析。反应时分析结果显示。3.3音高辨别任务以被试组别(音障组和控制组)为组间变量，对音高辨别任务的反应时和错误率分别进行t检验。反应时分析结果显示：组别主效应不显著（t(26)=.068，p=.947,Cohen'sd=1.742）。

4讨论

本研究发现，音障组被试音高空间表征任务标准差显著高于控制组被试，即先天性音乐障碍组的音高空间表征稳定性显著低于控制组，表明先天性音乐障碍组的音高空间表征能力较低，这个结果支持了先天性音乐障碍者其障碍亦出现在其它与音乐加工相关的认知任务中。Rusconi等人（2006）使用“内隐刺激-反应兼容程序”（implicitstimulus-responsecompatibilityprocedure）探讨了音高的空间表征，结果发现音高是基于空间编码的。本研究的音高空间表征任务是基于水平空间反应，结果显示音障组的音高空间表征稳定性低于控制组，说明先天性音乐障碍者在水平空间上对音高做出判断的能力比控制组低。此结果支持先天性音乐障碍具有一般认知障碍，即先天性音乐障碍除了在音乐领域低于正常被试外，还在一些非音乐领域的认知任务上亦低于正常被试，从而表现出音乐加工相关性障碍。此外，本研究心理旋转任务结果进一步支持了先天性音乐障碍是音乐相关性障碍。在心理旋转任务中，音障组错误率显著高于控制组，显示出先天性音乐障碍者心理旋转加工能力显著低于控制组。此结果与Douglas和Bilkey（2007）的研究结果一致(Douglas&Bilkey,2007)。音乐能力与空间能力存在一定的联系，如Aheadi,Dixon和Glover（2009）研究发现非音乐家在听完莫扎特音乐后，其心理旋转能力有所提高。然而，本研究结果与Tillmann等（2010）与Williamson等（2011）的研究结果不一致(Tillmannetal.,2010;Williamson,Cocchini,&Stewart,2011)，可能原因是以上两项研究的被试年龄都超过五十岁，易受到多种因素影响，而在本研究被试平均年龄都是20岁左右的大学生。已有研究显示空间能力受年龄(Puglisi&Morrell,1986)、雄性激素水平(Hooven,Chabris,Ellison,&Kosslyn,2004)等各种因素的影响。

在音高辨别任务中，音障组错误率显著高于控制组，这表明先天性音乐障碍者音高辨别能力低于控制组。此结果与前人的研究一致(Peretzetal.,2002)。在本研究中，此任务是控制性任务，可以进一步验证先天性音乐障碍者其音高加工能力是否低于正常被试。此行为任务结果已得到一系列脑科学研究结果支持，如先天性音乐障碍者精细辨别音高时，在大脑右侧产生N2波，而正常被试却没有出现，并且先天性音乐障碍者产生出的P3波幅是正常被试的两倍(Peretz,Brattico,&Tervaniemi,2005)。Hyde等人（2006）研究发现，与正常被试相比，先天性音乐障碍者右侧额下回（rightinferiorfrontalgyrus）的白质厚度较薄，而灰质厚度较厚。先天性音乐障碍者在右侧额下回和右侧听觉皮层，及其这两个区域的联结异于正常被试(Hydeetal.,2011;Louietal.,2009;Mandell,Schulze,&Schlaug,2007)。本研究尚存一些问题和争议点，在今后的研究中，可从两点进行改进：第一，改进用来筛选先天性音乐障碍者的MBEA测试，MBEA测试是基于西方音乐体系编制的，是否适用于中国人仍有待研究；第二，本研究由于方便取样致使先天性音乐障碍被试以女性为主，未来研究应控制好性别变量来进一步探讨正常被试与先天性音乐障碍者空间能力差异问题。已有研究显示女性的空间加工能力比男性低(Voyer,2011)，即性别是影响空间加工能力的一个重要因素，因此，控制好性别变量对于研究不同群体者空间能力差异具有重要意义。

5结论

研究结果发现先天性音乐障碍者在音高空间表征稳定性、心理旋转加工能力和音高辨别能力上均低于控制组。研究结果支持了先天性音乐障碍是音乐相关性障碍。

作者：陶维东 黄华炎 李松 李惠媛 卢伊颖 陶晓丽 单位：岭南师范学院教育科学学院 广州大学教育学院 内蒙古师范大学教育科学学院