音樂對言語工作記憶影響研究

金倩雯

1 引言

音樂和語言具有十分密切的聯(lián)系，二者都涉及音高、節(jié)奏、音質(zhì)等基本元素，共享基本的加工機制使音樂研究推進語言研究發(fā)展成為可能。合適的音樂能有效促進言語工作記憶的工作效率，包括提升記憶的正確率、降低反應(yīng)時和擴大工作記憶容量。音樂不僅是普通人群的娛樂性產(chǎn)品，更對生理和心理障礙患者聽能、心理、情感和自我認知有積極影響。言語工作記憶在言語認知加工系統(tǒng)中扮演重要角色，對言語工作記憶的認識可以有效加強對大腦言語認知加工系統(tǒng)的認識。本文回顧了音樂對言語工作記憶影響的已有研究，從音樂節(jié)奏、音強和類型及絕對音高能力和音樂經(jīng)驗的角度歸納音樂影響言語工作記憶的衡量指標。

2 言語工作記憶及其衡量指標

2.1 言語工作記憶

對工作記憶的研究是認知研究領(lǐng)域的重要部分，Baddeley等[1]提出的早期工作記憶模型認為，工作記憶可分為言語工作記憶、視覺（空間）工作記憶和中央執(zhí)行系統(tǒng)。關(guān)于言語工作記憶的研究自1975年開始，作為工作記憶的重要組成部分具有加工現(xiàn)時目標言語信息、促進長時記憶生成，以及從長時記憶中提取相關(guān)言語信息的作用[2]。

2.2 衡量指標

對言語工作記憶的衡量需要考慮兩個方面，一方面是信息激活與保持的容量，另一方面是認知資源在存儲與加工間的有效轉(zhuǎn)換、分配與協(xié)調(diào)能力。目前大多研究采用正確率、反應(yīng)時和工作記憶容量（工作記憶廣度）3個指標衡量個人言語工作記憶能力。

言語工作記憶衡量指標如表1所示，言語工作記憶正確率和反應(yīng)時在個人的任務(wù)行為結(jié)果中是動態(tài)的，即隨任務(wù)難度、負荷的變化而改變，而工作記憶容量對同一時間的個體來說是靜態(tài)的，不同人的工作記憶容量不一，一般來說工作記憶可保存7個單元的信息[3，4]，但最終結(jié)果因人而異。正確率可反映個人對言語記憶任務(wù)完成的準確度，反應(yīng)時反映加工速度，工作記憶容量反映信息儲存容量，故言語工作記憶能力越高，在相同反應(yīng)時下正確率越高,在相同正確率下反應(yīng)時越短,同一狀態(tài)下工作記憶容量更大。對正確率和反應(yīng)時的研究多采用n-back言語工作記憶匹配任務(wù)，隨n值的增大，貯存的任務(wù)量更大，需消耗的記憶資源越多，對執(zhí)行控制要求更高[5～7]。在行為結(jié)果中反映為記憶正確率下降、反應(yīng)時延長。工作記憶容量反映記憶內(nèi)容儲存容量的大小，常用認知心理學(xué)研究的閱讀廣度測試衡量研究對象的工作記憶能力水平[8]。閱讀廣度任務(wù)要求被試念出句子并記住最后一位或兩位字詞。被試回憶量越大，說明言語工作記憶容量越大。閱讀廣度測試難以充分保證工作記憶協(xié)調(diào)性是否得到反映，即其對認知控制、加工能力反映不足[9]。

表1 言語工作記憶衡量指標

3 音樂的不同因素對言語工作記憶的影響

關(guān)于音樂對學(xué)習(xí)的影響始于上世紀60年代，直到21世紀初許多學(xué)者才開始關(guān)注音樂對言語工作記憶的影響。隨著音樂文化的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)音樂和語言都會激活大腦相應(yīng)部位，如布洛卡區(qū)、運動前區(qū)皮層、前頂葉[5，10～12]，所以音樂對人們的認知和心理會產(chǎn)生重大影響。孫長安等[13]研究發(fā)現(xiàn)，音樂條件對工作記憶效果有顯著影響，有音樂條件下的記憶效果優(yōu)于音樂條件的效果，其腦電結(jié)果也證實音樂對工作記憶的促進作用與大腦頂葉有關(guān)。

音樂的有無對工作記憶的影響并非絕對的，而是會受到音樂各不同因素的共同作用，如節(jié)奏、音強、音高、時長、種類以及被試音樂經(jīng)驗等，不合適的音樂甚至?xí)o工作記憶帶來負擔，阻礙正常認知活動的進行。

3.1 音樂節(jié)奏

目前，大多研究對節(jié)奏的控制并不精確，都是基于節(jié)奏的相對快慢得出結(jié)論，也有用量化軟件BPM Analyzer l.1對節(jié)奏進行絕對控制[14]。相比于激昂背景音樂下，大學(xué)生在舒緩背景音樂下的注意力更穩(wěn)定，工作記憶容量更大，說明節(jié)奏慢的背景音樂有助于注意力和工作記憶容量的提升[11]。有研究通過腦電研究證明，節(jié)奏為每分鐘60拍的舒緩型音樂可使人們的身體處于放松狀態(tài)。舒緩型音樂的節(jié)奏與人的腦電波頻率相似，這種音樂能夠降低心跳頻率及血壓，使大腦達到更好的狀態(tài)，促使大腦各方面機能提升[15，16]。

也有研究證明這種影響與其他因素存在交互作用。例如，對有聽音樂習(xí)慣的被試，慢節(jié)奏下的反應(yīng)正確率比快節(jié)奏更高[17]；而對于學(xué)習(xí)時沒有聽音樂習(xí)慣的被試，學(xué)習(xí)反而受慢節(jié)奏中文歌曲的干擾。該研究還將節(jié)奏和音量同時考慮，發(fā)現(xiàn)快節(jié)奏、低音量和慢節(jié)奏、高音量的背景音樂能夠有效提高人們的言語工作記憶正確率，降低反應(yīng)時，而快節(jié)奏、高音量和慢節(jié)奏、低音量的背景音樂卻降低了人們的言語工作記憶正確率，延長反應(yīng)時。這是由于在進行工作記憶的同時，背景音樂要占用一定的認知資源，喚醒水平過低或過高不利于認知任務(wù)的完成，對工作記憶的促進作用降低[13]。因此，只有中等水平的喚醒度才能促使個體發(fā)揮最佳潛能，從而更好地完成認知任務(wù)，即在音量和節(jié)奏的喚醒水平之和達到穩(wěn)定值。

3.2 音樂音強

對于音強的控制常用軟件有mp3 gain1.3.4[14]、edifier easy[17]和mp3 gain1.3.5[17]。背景音樂的音強對言語工作記憶正確率和反應(yīng)時有顯著影響，隨著聲壓級增大，工作記憶表現(xiàn)降低[18]。但音強既不是越大越好，也不是越小越好。胡承江把舒緩背景音樂以不同大小的音強呈現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)音強大小在65 dB時對注意穩(wěn)定性的提升作用最佳，過大或過小的音量會給認知加工帶來負擔，導(dǎo)致工作記憶正確率降低，反應(yīng)時延長[19]。不同音量水平對言語和空間工作記憶任務(wù)的反應(yīng)速度影響差異不顯著[14]。

3.3 音樂類型

音樂類型是綜合性概念，是由于節(jié)奏、音高起伏、音質(zhì)甚至文化等因素共同作用下形成的整體特征。早在1993年就有學(xué)者關(guān)注音樂類型對言語工作記憶的研究。他將背景音樂分為3類，分別是浪漫音樂條件、搖滾音樂條件和無音樂條件。結(jié)果顯示只有在浪漫條件的背景音樂下，被試的成績最好[6]。歐等[20]探討了恐怖背景音樂對言語工作記憶的影響。通過對比15名大學(xué)生分別在放松和恐怖音樂中完成工作記憶任務(wù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)恐怖背景音樂誘發(fā)的負性情緒會使言語工作記憶受到干擾，這種干擾比空間工作記憶受到的小。也有研究就不同語言[21]、復(fù)雜程度[22]的音樂類型進行考察，發(fā)現(xiàn)當被試在母語音樂條件下、簡單的音樂類型下的言語工作記憶表現(xiàn)更好。

以上研究表明，音樂類型表現(xiàn)為浪漫、舒緩、簡單、放松的音樂更能對言語工作記憶產(chǎn)生積極作用，過高或過低的喚醒水平都會對言語工作記憶產(chǎn)生消極作用。

4 被試音樂水平對言語工作記憶的影響

4.1 絕對音高能力

絕對音高能力是指具備將音調(diào)與其名稱之間建立聯(lián)系的能力，目前有不少研究對人群中擁有絕對音高能力的人進行考察，這種命名能力是一種將音樂和語義建立聯(lián)接的過程。絕對音高能力與個體語義工作記憶成績顯著相關(guān)，具有絕對音高能力的被試在語義工作記憶表現(xiàn)上比不具絕對音高能力的被試好。杜醒[23]對560名中國大學(xué)生進行絕對音高能力篩查和言語工作記憶測驗，使用軟件colledit2.0對音調(diào)進行處理，每個音調(diào)長度400 ms，發(fā)現(xiàn)在中國大學(xué)生群體中有7.9%具備絕對音高能力，高于白種人普通人群比例。在性別差異上，女性絕對音高擁有者的比例顯著高于男性，證實女性在語言發(fā)展中存在明顯優(yōu)勢。

侯建成等[24]對絕對音高能力者進行漢語語音、語義及不熟悉的藏語字形工作記憶任務(wù)實驗，結(jié)果表明絕對音高能力被試的語音、語義工作記憶優(yōu)于不具備絕對音高能力的被試，但兩組被試在字形工作記憶上的差異不顯著，這是由于需要通過額外的認知資源加工不熟悉的藏語字形，造成工作記憶負荷增大，絕對音高能力被試的工作記憶加工優(yōu)勢隨著工作記憶任務(wù)難度的增加而逐漸減退。

4.2 被試音樂經(jīng)驗

依據(jù)被試是否在日常音樂習(xí)慣或接受專業(yè)訓(xùn)練將其分為無音樂經(jīng)驗、有音樂經(jīng)驗和音樂專業(yè)者。被試個人的音樂經(jīng)驗對其言語工作記憶行為結(jié)果造成較大影響。從反應(yīng)時上看，無論有無學(xué)習(xí)時聽音樂的習(xí)慣，被試在言語記憶任務(wù)的表現(xiàn)沒有顯著差異，但背景音樂對無聽音樂習(xí)慣被試的圖片學(xué)習(xí)有消極影響[18]。

音樂經(jīng)驗對言語工作記憶和大腦認知存在不可忽視的影響。余原[25]在實驗研究中加入音樂經(jīng)驗變量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與無音樂背景條件相比，非音樂專業(yè)者在慢節(jié)奏、低音量的背景音樂條件下表現(xiàn)更好，而音樂專業(yè)者在快速、低音量的音樂條件下表現(xiàn)更好。George等[7]在腦電實驗中也有同樣發(fā)現(xiàn)，音樂專業(yè)者在言語、視覺和執(zhí)行記憶的標準化子測試上優(yōu)于非音樂專業(yè)者。音樂對聽覺皮層的發(fā)展有實質(zhì)性促進作用，開始學(xué)習(xí)音樂的年齡和腦電成分分析（event-related potentials，ERP）晚期腦電成分P3的大小顯著相關(guān)[26]。10歲后的音樂專業(yè)者腦電波和學(xué)習(xí)年齡間沒有表現(xiàn)出顯著相關(guān)[27]。

因此，音樂經(jīng)驗對言語工作記憶產(chǎn)生積極影響，可能由于音樂經(jīng)驗促進了音樂和語言加工中共有的基本聽覺參數(shù)，如音高、節(jié)奏等。認知神經(jīng)科學(xué)研究結(jié)果表明，早期音樂經(jīng)驗?zāi)芨淖儌€體聽覺皮層的喚醒水平，進而提高聽覺皮層對聲音的感知能力。

5 總結(jié)

通過對以往研究的回顧，可以發(fā)現(xiàn)音樂對大腦言語認知的作用非同小可。音樂對言語工作記憶的影響并不是絕對線性關(guān)系，言語工作記憶會受到音樂各基本因素和被試音樂水平的共同作用而表現(xiàn)不一。當各因素喚醒水平之和達到特定值時，對言語工作記憶的促進效果最佳，但目前并無對這個特定值的量化研究。

5.1 研究展望

以往研究對言語工作記憶和語言認知科學(xué)的發(fā)展起積極的推進作用，但仍在以下方面有進一步改善和發(fā)展空間。第一，已有研究多關(guān)注音樂本身的要素，對被試的主體特征關(guān)注不夠。對背景音樂條件下工作記憶任務(wù)完成情況研究中應(yīng)考慮被試主體的人格特質(zhì)、背景音樂偏好等，同時，不同被試的不同時期、對同一音樂的熟悉度也會影響言語記憶任務(wù)因此，被試的主體特征應(yīng)考慮在研究變量范圍內(nèi)。第二，應(yīng)考慮社會文化因素影響。Giroux等[28]對92名母語為盧旺達語，二語為英語的被試研究發(fā)現(xiàn)，音樂熟悉度對工作記憶沒有影響，這是由于音樂中社會文化差異帶來的結(jié)果不同。因此，在音樂中的社會文化因素對言語工作記憶的影響也是未來研究考察的方向。第三，由音樂引起的中介變量對言語工作記憶的影響有待進一步研究。音樂的出現(xiàn)對大腦的刺激多種多樣，其中不乏引起個人情緒和注意力等因素的變化。情緒和注意力對于工作記憶的影響十分重要，這些中介變量的變化會消耗大腦認知資源。言語工作記憶的變化是由音樂本身變化引起，還是由其中介變量變化引起，有待進一步研究。第四，言語工作記憶需要不斷被清空，這樣大腦才不會被垃圾信息填滿。因此，對言語工作記憶的考察絕不能只看言語工作記憶容量，還應(yīng)關(guān)注對言語記憶信息的處理、轉(zhuǎn)化、協(xié)調(diào)能力。

5.2 應(yīng)用展望

音樂對言語工作記憶的研究可以為學(xué)習(xí)能力判斷、不同言語障礙和認知障礙的早期識別提供參考。工作記憶能比智商更好地預(yù)測學(xué)前5歲兒童6年后的學(xué)習(xí)成績[4]，說明對言語工作記憶的研究可對未來學(xué)習(xí)能力作出預(yù)判。此外，對于特殊人群，如聽力障礙患者、自閉癥患者、阿爾茲海默癥患者等，可以利用其在不同音樂狀態(tài)下的言語工作記憶表現(xiàn)，判斷其認知情況和可能的發(fā)展狀況，為不同言語障礙和認知障礙的早期識別提供參考。

音樂對言語工作記憶的研究可推動音樂治療和音樂康復(fù)的發(fā)展。音樂治療是臨床和循證醫(yī)學(xué)上由音樂治療師對患者制訂個性化音樂治療方案，作為一門與音樂、醫(yī)學(xué)和心理學(xué)相關(guān)的跨學(xué)科產(chǎn)物，音樂治療在言語障礙干預(yù)中有重要作用。通過考察音樂對言語工作記憶的作用，可以為不同患者定制個性化音樂干預(yù)方案，幫助其在聽覺能力、言語感知、認知功能、溝通能力上得到提升。

總之，對音樂在言語工作記憶上的研究還有許多發(fā)展空間，如在主體特征、社會文化因素、中介變量、音樂診斷、音樂治療、音樂教學(xué)上的研究，對認知科學(xué)的發(fā)展有重大意義，研究結(jié)果不僅能給語音學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)帶來啟示，還有望推動言語障礙早期識別、言語能力的判斷、言語障礙康復(fù)、語言教學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。