音樂句法加工能力是否普遍存在？

蔣存梅　唐曉晨　韓鍾恩

引 言 音樂是人類經驗活動和意識活動的產物，對人類社會的生存具有獨特的意義。在現代社會，人們的生活離不開音樂。無論是主動還是被動聆聽，現代人每一天都不同程度地接觸到音樂。聆聽音樂已經成為現代人的一種生活方式。那么，是否人人都具有音樂的感受能力？

與語言不同，音樂不具有語言的語義性。對于純音樂來說，音樂內在意義隱含在音樂的結構組合之中。因此，對音樂結構組合規(guī)則的把握在音樂意義的理解中尤其重要。對于調性音樂而言，音樂句法體現出音樂的結構組織規(guī)則；反過來說，音樂句法也是音樂結構規(guī)則的重要表現手段。因此，音樂句法加工能力是個體把握音樂整體乃至深層意義的前提，它直接決定個體對調性音樂鑒賞的成敗。

盡管音樂句法受制于許多要素，比如，音高、節(jié)奏、音色以及力度等，但是，對于調性音樂而言，音高組織體現出調性功能關系，它是調性音樂句法的關鍵載體。那么，個體音高知覺能力是否與其音樂句法加工相關？在現實生活中，許多人認為，受過音樂訓練的音樂家比未受過音樂訓練的普通人擁有更強的音樂句法加工能力。理由很簡單：與普通人相比，音樂家具備較強的專業(yè)知識技能和音高知覺能力。的確，從音樂加工角度而言，高級的音樂加工活動必然以初級的音樂知覺活動為前提。音高知覺屬于初級音樂加工，音樂句法加工屬于高級的音樂認知活動，前者似乎是后者的必經階段。

近年音樂認知神經科學的發(fā)展，研究者通過腦電和成像技術來研究人類音樂句法加工能力。斯蒂芬·科爾什（StefanKoelsch）與其合作者首次通過操縱和聲片段的音高關系探究未受過音樂訓練的普通人對音樂句法的加工。研究發(fā)現，無論在內隱還是外顯任務中，未受過音樂訓練的普通人大腦都能對違規(guī)和聲句法誘發(fā)出一種早期右前側的負波（early right-anterior negativitv，簡稱ERAN）。具體說，這種負波出現在違規(guī)和弦出現后的150毫秒左右，處在右腦的前部。ERAN效應體現出大腦對違規(guī)與不違規(guī)句法加工的差異，因此被稱為音樂句法的腦電成分。在該研究中，研究者最后得出，人類對音樂句法的加工能力可能是普遍存在的，并由此暗示人人都具備音樂的感受能力。

然而，對音樂家與非音樂家音樂句法加工研究的結果存在差異。一些研究發(fā)現，與非音樂家相比，音樂家對音樂句法加工具有優(yōu)勢。另一些研究結果表明，音樂家對音樂句法的加工并不比非音樂家更好。這些實驗操縱的變量都是旋律或和聲句法，即旋律或和聲中的音高要素。遺憾的是，這些研究尚未報告實驗中音樂家和非音樂家的音高分辨能力。由此可以推測，已有研究結果的矛盾可能歸因于音樂家與非音樂家音高知覺能力的差異。換句話說，個體音高知覺能力是否影響音樂句法加工？這個問題至今尚未明確。

基于此，本研究試圖從具有音高分辨障礙的先天失歌癥者人手，探究個體的音樂句法加工能力。由于先天失歌癥的音高障礙既不歸因于腦損傷、聽覺喪失、認知或社會情感的錯亂，也不緣于缺少與音樂的接觸（比如音樂訓練、音樂聽賞活動等），⑤因此，在日常生活中，先天失歌癥者與正常人無異。據報道，英國生物學家達爾文、美國前總統羅斯福都是先天失歌癥者。⑦對先天失歌癥者音樂加工研究將有助于探究人類對音樂加工的本質，揭示人腦加工音樂的奧秘。這也是國際學術界對失歌癥者音樂加工關注的原因。

先天失歌癥（congenital amusia，俗稱五音不全，下文簡稱“失歌癥”）是一種對音樂音高加工的障礙。在普通人群中，100人中約有3到4人患有失歌癥。@研究表明，失歌癥者難以分辨音樂中音高的細微差異。不僅如此，他們也表現出對旋律分辨的障礙。這種音樂分辨的障礙導致他們在音樂加工中出現腦電活動⑩和腦區(qū)激活的異常。尤其需要指出的是，在伊莎貝爾·佩雷茲（IsabeHe Peretz）等的研究中發(fā)現，在旋律音高分辨中，失歌癥者能誘發(fā)N200腦電成分，但是他們卻不能誘發(fā)出P600效應。該結果表明，盡管失歌癥者大腦已具備正常的加工音高差異的神經回路，但早期音高加工并沒有導向晚期高級的、意識參與的加工階段。這正是失歌癥者與正常人大腦對音高加工的差異，同時該研究也暗示了在音樂加工中，失歌癥者的內隱加工與外顯加工可能存在差異。的確，后續(xù)腦電研究進一步驗證了失歌癥者在音高加工任務中內隱和外顯策略的差異。

問題是，失歌癥者對音高知覺的障礙是否影響他們對高級的音樂結構認知？在調性音樂中，旋律大多由小音程構成，70%相鄰音為同音或1至2個半音。失歌癥者對音高的分辨閾限在兩個半音之內。由此有理由推測，失歌癥者的音高分辨障礙可能在一定程度上影響高級的音樂結構認知。

然而，已有的相關研究卻呈現出不一致的結果。在芭芭拉·蒂爾曼（BarbaraTillmann）等的研究發(fā)現，在內隱的和聲加工中，失歌癥者與正常人一樣可以對和聲句法進行加工，該結果暗示失歌癥者可能具有正常的音樂句法加工能力。但是，本研究課題組近期研究表明，失歌癥者對音樂句法（包括旋律與和聲句法）的外顯判斷存在障礙。@這兩個研究結果的差異可以通過戴安娜·奧米奇（Diana Omigie）等的研究得到解釋。在戴安娜·奧米奇等的研究中，在旋律任務中，失歌癥者可以在無意識水平上對旋律事件進行內隱加工，但是，在外顯加工任務中，他們無法對這些旋律事件進行預期。的確，內隱和外顯任務體現出個體加工策略的差異，前者具有自動化、無意識、不費勁的加工特點，后者涉及被試的注意力，它必須通過被試有意識的努力才能完成加工。相對于外顯判斷，內隱任務有助于考察人類無意識的、自發(fā)的音樂加工潛能。

由于已有研究都是從行為研究視角探究失歌癥者的音樂結構加工，其音樂結構加工的神經機制尚未明了，因此，本研究運用事件相關電位（event-related potential，簡稱ERP）技術考察失歌癥者對音樂句法內隱加工的神經機制，試圖厘清音高知覺與音樂句法認知之間的關系，進一步驗證人類對音樂句法加工是否具有普遍性的問題。

為了探究這個問題，本研究既包含旋律句法任務，也包含和聲句法任務。如果四聲部的和聲片段比單聲部旋律片段包含更為充足的凋性功能信息，@那么大腦對旋律與和聲片段加工可能存在一定的差異，由此本研究預期，失歌癥者可能可以內隱地加工和聲結構，并對違規(guī)和弦誘發(fā)出ERAN成分，但ERAN成分可能并不出現在失歌癥者對旋律句法的加工中。

方 法

1.被試

所有被試都是從上海各大學招募而來的：與本課題組之前發(fā)表的研究相似，@蒙特利爾失歌癥診斷測驗組（Montreal Battery0f Evaluation of Amusia，簡稱MBEA）作為診斷失歌癥的工具。該測驗主要涉及音樂的知覺和記憶，包括6個分測驗：音階、輪廓、音程、節(jié)奏、節(jié)拍以及記憶辨認。由于前3個分測驗屬于音高層面的測驗，因此其平均成績也被作為診斷失歌癥的指標之一。28名被試（14名失歌癥者和14名正常被試者）參加本實驗。這些被試都是漢族，未接受過專業(yè)或業(yè)余音樂訓練。所有被試都未曾患過任何神經性疾病、精神疾病以及聽力障礙。通過愛丁堡偏手性調查（Edinburgh Handedness Inventory），@本研究發(fā)現，在28名被試中，除了一名失歌癥者和一名正常被試外，其余被試都是右利手與本課題組之前的研究一致，@本研究采用2-AFC任務對每位被試的音高分辨閾限進行測量，同時對失歌癥組和控制組被試的年齡、性別、教育年限和偏于性方面挪進行匹配（見表1）。本實驗的研究倫理荻得上海師范大學倫理審查委員會的批準，每位被試者在實驗前簽署知情同意書，斤給予100元人民幣作為實驗報酬。

2.實驗刺激

本研究包含兩個任務：旋律句法與和聲句法。對于和聲任務來說，每個音樂刺激都是由5個和弦構成，最初形成C大調的88個音樂片段，然后，這些音樂片段分別轉到D大調和降B大調，由此構成264個音樂刺激。與之前研究一致，在這些音樂刺激中，第一個和弦總是主和弦；第二個和弦是主和弦，或三級和弦，或下屬和弦，或六級和弦，或從屬和弦，或三級屬和弦，或二級屬和弦，或六級屬和弦等；第三個和弦是下屬和弦，或屬和弦，或飚等；第四個和弦是屬七和弦；最后一個和弦是主和弦，或那波里和弦。本研究操縱和弦片段的最后一個和弦，并形成兩個實驗條件：以主和弦結尾的刺激屬于合規(guī)則句法，反之，以那波里和弦結尾的刺激屬于違規(guī)句法。顯然，與主和弦結尾的句法相比，以那波里和弦音樂為終止與音樂預期極不吻合。在264個音樂刺激中，132個刺激終止在主和弦，另外132個刺激終止在那波里和弦上。

與之前研究一致，旋律刺激來源于和弦刺激的高音部。本研究提取各和弦刺激的高音聲部，由此形成264個旋律刺激。為了增加旋律序列的調性感，前4個音符包含大調的第Ⅳ級和第Ⅶ級音級，由此營造出對主和弦終止的強烈預期。旋律刺激分別以主和弦與那波里和弦的根音為終止。

無論是和弦還是旋律刺激，前4個和弦或音符都為2拍，最后一個和弦或音符為4拍，每拍持續(xù)250毫秒。所有音樂刺激通過MIDI奏出，強度在70分貝左右。圖1是本研究實驗刺激樣例。如圖l所示，A和B分別是以主和弦和那波里和弦終止的和聲片段，而c和D分別是從A和B高音聲部提取的旋律片段。

3.實驗流程

和弦與旋律任務都分別包含3個區(qū)組（block）。為了造成完整的音樂聆聽感，同一個調的音樂刺激連在一起，形成一個實驗區(qū)組：C大調、降B大調和D大調區(qū)組。在每個區(qū)組內，每條刺激以偽隨機方式呈現。偽隨機編排原則如下：（1）同類型句尾（主和弦或那波里和弦）不能連續(xù)出現超過3次；（2）相同刺激不同結尾需間隔30條刺激。

由于本研究屬于內隱加工，為了轉移被試的注意力，38%的音樂刺激包含一個由非鋼琴音色（如大鍵琴、吉他、小提琴或手風琴等）奏出的和弦或音符。這些非鋼琴音色的和弦或音符僅出現在每個音樂刺激的前4個和弦或音符中，且屬于調內和弦，其他和弦或音符都是鋼琴音色。被試事先被告知音樂刺激中包含非鋼琴樂器奏出的和弦或音符。被試任務是聽到非鋼琴音色，做出按鍵反應。

當電極帽戴妥之后，被試可以根據自己的聽覺習慣調整耳機音量。實驗以呈現注視點“+”作為音樂刺激開始的暗示，在播放實驗刺激過程中，被試需要認真聆聽，盡可能避免眨眼、咀嚼以及搖頭等動作。和弦與旋律任務分別提供6個音樂刺激供被試練習，練習提供答案，當準確率達到100%之后，才能開始正式實驗。實驗刺激通過Philips SHMl900耳機播放。整個實驗在腦電隔音實驗室進行。

4.腦電數據（ERP記錄與分析）

ERP數據通過NeuroScan系統采集，64個銀/氯化銀電極以國際通用的10—20方式固定于電極帽上。頭頂作為參考電極，雙側乳突作為記錄電極。位于左眼上下眶的電極記錄垂直眼電（VEOG），位于左右眼角外l cm處的電極記錄水平眼電（HEOG）。電極和頭皮問的阻抗小于10 kQ。信號經放大器放大，濾波帶通為0.05—100 Hz，采樣頻率為500 Hz。

在EEG數據離線分析過程中，本研究運用雙側乳突電極的平均作為離線再參考，接下來通過Neuroscan軟件的回歸程序來進行眼電偽跡的矯正。同時，本研究對數據進行30 Hz的低通濾波后，按照終止呈現前200 ms和呈現后1000 ms的時間段對腦電進行分段，前200 ms作為基線。腦電事件的電壓超過±75“v的分段即被去除，以排除其他原因的偽跡造成的影響。

與已有研究一致，@本研究選擇四個腦區(qū)的電極點進行分析：左前區(qū)（F7，F5，F3，FC3，FC5，FT7），右前區(qū)（F8，F6，F4，FC4，FC6，FT8），左后區(qū)（T7，C5，C3，P3，P5，P7），右后區(qū)（T8，C6，C4，P4，P6，P8）。同時，本研究選擇200—270毫秒做為考察ERAN效應的時間窗口。

結 果

1.行為數據

失歌癥組對和弦與旋律刺激中非鋼琴音色判斷的準確率達到89%以上（和弦準確率為92.15%，旋律準確率為89.42%），類似地，正常被試對非鋼琴音色判斷的準確率達到93%以上（和弦準確率為95.02%，旋律準確率為93.08%）。本研究以條件（和弦和旋律任務）為被試內變量，以組別（失歌癥組和控制組）為被試間變量，進行混合兩因素方差分析。結果發(fā)現，任務與組別的主效應及其交互作用均不顯著（ps>0.05）。該結果表明，兩組被試都將注意力集中到音色分辨中，達到本研究內隱加工音樂句法的目的。

2.ERP數據

在和聲句法任務中，如圖2（見下貞）所示，無論是正常組還是失歌癥組被試，存200—270毫秒時間窗口，他們都能對違規(guī)和聲句法誘發(fā)一個波幅較大的早期負波。圖3a的差異波也驗證了兩組被試誘發(fā)的ERAN效應。同時，圖3h的頭皮地形圖中呈現的黑色腦區(qū)也進一步說明了ERAN效應的腦區(qū)分布。在圖3b中，黑色濃度越高，說明和聲句法加工誘發(fā)的差異波負性越強，即ERAN效應越突出。如圖3b所示，被試右腦前側都出現較強烈的負性差異波，在正常被試中，這種差異波主要出現在右腦前側。

的確，四因素混合方差分析的結果也驗證以上目測。本研究以規(guī)則性（合乎規(guī)則和違規(guī)）、偏側性（左側和右側）、腦區(qū)（前側與后側）為被試內變量，以組別（失歌癥組和控制組）為被試間變量，進行四因素混合方差分析。研究結果顯示：（1）規(guī)則性主效應顯著[F（1，26）=4.55，p<.05]，表f_！『_J正常被試和失歌癥被試都可以區(qū)分合乎規(guī)則與違規(guī)旋律句法的差異；（2）組別x偏側性交互作用顯著[F（1，26）=5.16，f】<.（）5]，表明正常被試的句法加工更多誘發(fā)右側腦區(qū)；（3）偏側性x腦區(qū)交互作用顯著[F（1，26）=16.74，p<.001]，該結果表明，與腦后區(qū)相比，被試的句法加工誘發(fā)右前方腦區(qū)。

在旋律句法任務中，如圖4所示，與合乎規(guī)則的主音終止句法相比，正常被試對以降Ⅱ級音終止的違規(guī)句法誘發(fā)一個波幅較大的早期負波，這個負波出現在句尾音出現后約240毫秒。然而，失歌癥者對這兩類旋律句法的加工沒有差異。從圖5a的差異波形也可以看出，正常被試對旋律，口J法的加工誘發(fā)出ERAN效應，而失歌癥者并沒有出現相應的效應，反而出現略帶正性的差異波。圖5h的頭皮地形圖也證實失歌癥者ERAN效應的缺失。另外，從岡5b葉l也可以看出，正常人的ERAN效應不僅分布在右腦前部，也分布在腦后側，這可能緣于單旋律調性感較弱，導致正常人的句法加工的延長。

四因素混合方差分析結果顯示：（1）組別x規(guī)則性交互作用顯著『F（1，26）：4.24.p<.05]，表明正常被試可以區(qū)分合乎規(guī)則與違規(guī)旋律句法的差異，而失歌癥組不能區(qū)分這兩種旋律句法之間的差異：（2）組別x腦區(qū)交互作用顯著[F（1，26）：8.36.p<.01]，表明兩組被試對句法加工的差異集中在腦前區(qū)；（3）腦區(qū)x偏側性x組別交互作用顯著[F（1，26）=4.4l，p<.05]，表明兩組被試對句法加丁的差異集一f1存彳i前腦區(qū)。

為了探究失歌癥組對音樂句法的加工是夼與他們的音高分辨閾限相關，本研究分別將和聲與旋律句法的兩個條件（違規(guī)和合乎規(guī)則）進行相減，并求出所有電極，-氧的平均值，以此做為被試的句法加工成績，并進行相關分析。相關分析結果顯示，無論是旋律句法還是和聲句法，失歌癥組被試對音樂句法的加工與音高分辨不存在顯著相關（ps>.05）。這表明失歌癥者對旋律句法加工障礙并不歸因于他們的音高分辨困難，同時，他們對音高分辨的敏感一陀也不影響和聲句法的加工。本研究進而合并兩組被試的數值并進行相關分析，分析結果顯示，盡管被試對旋律句法的加‘I？與音高分辨存在顯著的相關[r（26）=0.43『l<.05]，但是，他們對和聲句法的加：rJ了阿高分辨不存在相關（p>.05）。該結果表明，盡管個體對旋律句法加工與他們的音高分辨敏感性相關，但是他們對和聲句法的加工并不依賴于音高分辨的敏感性。

本研究也將失歌癥者的音樂句法與MBEA的3個音高分測驗進行相關分析。研究結果表明，失歌癥者對旋律句法的加工與MBEA的音階分測驗存在相關[r（12）=-0.58，p<.05]，與其他兩個分測驗不存在相關（p>.05）。失歌癥者對和聲句法的加工與MBEA的3個分測驗都不存在相關（ps>.05）。類似地，本研究進而合并兩組被試進行相關分析，結果表明，被試對旋律句法的加工與MBEA的3個分測驗成績存在顯著的相關[在音階、輪廓和音程分測驗中，r（26）分別等于0.63，0.55和0.47，ps<.05]，但是，被試對和聲句法的加工與MBEA的3個分測驗都不存在相關（ps>.05）。該結果進一步驗證個體對旋律句法的加工與他們的音高加工能力相關，但是他們對和聲句法加工并不受制于音高加工能力。

討論與結論

本研究通過內隱任務探究了失歌癥者對音樂旋律與和聲句法的加工。研究結果顯示，盡管在旋律句法任務中，失歌癥者未能像正常被試一樣，區(qū)分出合乎規(guī)則與違規(guī)句法之間的差異，并誘發(fā)ERAN效應，但是，在和聲任務中，失歌癥者與正常被試一樣，能對違規(guī)和聲句法誘發(fā)ERAN效應。本研究從失歌癥的視角證實，任何個體都可以對和聲句法進行加工，暗示任何個體都可能具有對多聲部音樂的感受能力。但是，本研究進一步指出，對單旋律句法加工能力并不是人人都具有的，它可能依賴于聽者音高分辨能力的高低。下文將對本研究結果進行分析和討論。

與已有行為研究一致，本研究結果顯示，即便失歌癥者存在對音高分辨的障礙，但是，他們可以區(qū)分出合乎規(guī)則與違規(guī)和聲句法。這可能源于音樂句法判斷實質上體現出個體調性感的運用。對于四聲部和聲來說，音樂已經提供足夠的調性功能信息，這些信息足以讓聽者進行音樂句法的判斷，在這種情況下，個體對細微音高變化的知覺似乎對和聲句法的加工影響不大。與正常被試一樣，失歌癥者可以內隱地加工和聲句法并誘發(fā)ERAN效應，該結果進一步證實先前研究的結論，④即任何人都具有對和聲句法的加工能力。

然而，失歌癥者對和聲句法加工的結果與本課題組之前研究結果存在差異。本課題組之前研究發(fā)現，@在外顯加工任務中，失歌癥者對和聲句法的加工也存在困難。兩個研究結果的差異主要源于研究任務的不同，即失歌癥者對和聲句法的內隱加工與外顯任務存在分離。如上所述，與內隱任務不同，外顯任務需要聽者注意的轉向和意識的參與。失歌癥者大腦已具備正常的加工音高差異的神經回路，可以內隱分辨音高的細微差異，但是這種早期音高加工并沒有導向晚期高級、意識參與的加工階段。@失歌癥者對和聲句法內隱/外顯加工的分離也可以從獲得性失歌癥（acquired amusia）患者身上得到驗證。@已有研究發(fā)現，獲得性失歌癥者可以對和聲句法進行內隱加工，但無法在意識層面上對這些和聲片段進行判斷。本研究進—步表明先天失歌癥者在音樂結構加工中也存在內隱和外顯加工策略的差異。

本研究還發(fā)現，即便是內隱任務，失歌癥者也無法對旋律句法進行加工，同時，這種旋律句法加工的障礙與失歌癥者的音高分辨能力相關。該研究結果與本課題組之前研究一致，即失歌癥者對旋律句法的外顯判斷存在障礙，⑤但是它與之前戴安娜·奧米奇等的研究結果相反，⑤后者發(fā)現，與正常被試一樣，失歌癥者可以對旋律音高事件做出內隱預期。研究結果的差異可能源于實驗采用旋律刺激長度的不同。戴安娜·奧米奇等使用包含32至64個音符的旋律為實驗刺激，而本研究的旋律只包含5個音符。一般來說，與短小旋律片段相比，較長的旋律片段可能提供更充足的音樂調性信息。由于旋律中隱含調性信息的差異可能導致研究結果的不同，這從另一個角度預示了失歌癥者調性感的缺失。

本課題組在之前研究中提出一個音樂加工基本模型。@該模型是以個體的音高加工為視角，它包含3個音樂加工階段：音高信息提取、音高穩(wěn)定性層級關系的心理表征以及由音樂預期導向的句法加工。誠然，音高信息提取是音樂高層級加工的基礎，但是，音樂句法加工也依賴于個體對音高穩(wěn)定性層級關系的心理表征，即個體的調性感。圍繞該音樂加工模型，本研究結果可以說明兩點：（1）從失歌癥者角度來說，已有研究表明，失歌癥者的音樂加工障礙體現在第一個加工階段，即他們不僅無法分辨音高之間的細微差異，⑩而且也無法識別旋律音高的運動方向；⑩本研究結果進一步表明，失歌癥者的音樂加工障礙也部分體現在第三個階段，即對旋律句法加工存在困難，該障礙可能與他們的調性感相關。因此，失歌癥者的音樂障礙可能不同程度地出現在音樂加工的各個階段，甚至可能出現在對音樂情緒或意義的把握上。（2）從正常人的音樂加工角度來看，本研究結果表明，縱使聽者可以知覺音高，但是，如果不能把握這些音高的穩(wěn)定性層級關系，那么音樂句法加工也很難實現。同時，對于個體的音樂結構加工來說，在音高信息提取與音高穩(wěn)定性層級關系的心理表征二者之間，究竟哪一方面更為重要？本研究結果似乎表明，個體對音高層級關系的心理表征對音樂句法加工的影響更大。但是，這種推測已經超出本研究結果的范圍，有待于未來實證研究加以驗證。

綜上所述，本研究選取失歌癥者音樂句法加工進行探究，試圖揭示人類對音樂句法加工的本質。盡管失歌癥者無法對單聲部旋律句法進行加工，但是，與正常被試一樣，他們可以對和聲句法進行加工。本研究結果進一步驗證任何人都具有多聲部音樂/口J法的內隱加工能力。結合已有研究，本研究結果暗示，人類對音樂結構的認知可能更多與音樂規(guī)則相關，初級音樂知覺和高級音樂認知并不共享特定的神經機制，二者的加工通道是分離的；同時，如果旋律提供充足的調性信息，個體可能也能對單聲部音樂句法進行內隱加工。由此，本研究進而推測，即便對于未受過音樂訓練的普通人來說，也許他們本能就具備音樂的感受能力。當然，這種內隱的音樂感受是否能在個體注意和意識參與的外顯加工階段得到實現？這有待于未來研究的驗證。

作者單位：蔣存梅，上海師范大學音樂學院

唐曉晨，上海師范大學教育學院

韓鍾恩，上海音樂學院