音樂訓練經(jīng)驗與節(jié)奏變化空間表征的關系：基于SMARC 效應的檢驗

陳 睿 陳玉田 李 鵬 張舒琦 陳麒伊

（云南師范大學教育學部，昆明 650500）

1 引 言

當一種刺激特征能產(chǎn)生空間表征時，能觀察到個體對特定空間方位具有反應優(yōu)勢。此類優(yōu)勢的一個典型例子是空間數(shù)字關聯(lián)效應（SNARC），該效應表現(xiàn)為當呈現(xiàn)小數(shù)值/大數(shù)值時，個體對左鍵/右鍵的按鍵反應時顯著短于右鍵/左鍵（Dehaene et al.，1993）。與數(shù)值的空間表征類似，已有研究表明個體同樣可以依據(jù)音樂所包含的基本要素（音調(diào)、響度、節(jié)奏）產(chǎn)生空間方位的表征，該現(xiàn)象被稱為空間—音樂反應關聯(lián)（spatial-musical association of response codes，SMARC）效應。部分研究認為，音樂刺激特征必然導致SMARC 效應的產(chǎn)生（Pitteri et al.，2020），但另有研究則認為音樂訓練經(jīng)驗是SMARC 效應產(chǎn)生的主要原因（Prpic，2018）。若SMARC 效應受音樂訓練經(jīng)驗的影響，則可認為對音樂的空間表征能力是可通過練習提升的。

最初，Rusconi 等人（2006）采用八個不同音調(diào)的鋼琴純音（E3、F3#、G3#、A3#、D4、E4、F4#、G4#）與一個參考音調(diào)（C4）作為聽覺材料以探討被試是否能對音樂刺激形成空間方位表征。結果發(fā)現(xiàn)，個體在高音調(diào)（高于C4）/低音調(diào)（低于C4）下對右鍵/左鍵的按鍵反應時顯著短于左鍵/ 右鍵，該結果也得到了眾多研究的支持（Lega et al.，2020；Pitteri et al.，2020）。Lidji 等人（2007）的研究則證實了音調(diào)與垂直空間方位也存在SMARC 效應，具體表現(xiàn)為在高/低音調(diào)下，個體對上鍵/下鍵的按鍵反應時顯著短于下鍵/上鍵。該實驗結果同樣獲得了其他研究的支持（Puigcerver et al.，2019）。上述研究結果顯示，高/低不同音調(diào)與左/右、上/下空間方位存在SMARC 效應。有研究指出，由于音樂訓練可以促進個體的視覺空間表征能力（Bishop，2014），因此相對于無經(jīng)驗者，有經(jīng)驗者表現(xiàn)出了更顯著的SMARC 效應（Jiang&Ariga，2020）。除了對音調(diào)空間表征的研究之外，也有研究者探討了音樂響度的空間表征，他們的研究發(fā)現(xiàn)，在強/弱響度下，個體對右鍵/ 左鍵的按鍵反應時顯著短于左鍵/ 右鍵（Hartmann&Mast，2017），對上鍵/下鍵的按鍵反應時顯著短于下鍵/上鍵（Bruzzi et al.，2017）。由此表明，強/弱不同響度與左/右、上/下空間方位也存在SMARC 效應。但是目前對音樂訓練經(jīng)驗能否影響音樂響度與空間方位的SMARC 效應還缺乏研究（Bruzzi et al.，2017）。

音樂的基本聽覺特征除了音調(diào)和響度外，還應包含聲音連續(xù)性變化的特征。這就涉及聲音在一段時間內(nèi)的音調(diào)、響度和節(jié)奏的變化等。其中音樂節(jié)奏是指以節(jié)拍數(shù)為單位，每分鐘內(nèi)音樂播放的速度（Navarro et al.，2018）。音樂節(jié)奏每個節(jié)拍間隔時間較短時節(jié)奏速度較快，反之則節(jié)奏較慢?？旃?jié)奏下，人們對時距的知覺較短；慢節(jié)奏下，人們對時距的知覺較長（Prpic et al.，2013，Bouwer et al.，2016）。在對時間的空間方位表征研究中發(fā)現(xiàn)，較短與較長的時距分別與左/右空間方位相對應（Ishihara et al.，2008），因此，若節(jié)奏的快慢也能產(chǎn)生空間表征的話，可能會與時距的長短的空間表征具有類似的特征（Vallesi et al.，2008）。在對時間空間方位表征研究的基礎上，有研究開始探討節(jié)奏快慢與空間方位之間的表征關系，結果發(fā)現(xiàn)，在音樂的漸慢/漸快節(jié)奏變化下，個體對左/右鍵的按鍵反應時顯著短于右/左鍵（Prpic et al.，2013），表明音樂節(jié)奏與空間方位也存在SMARC效應。另外，對視覺刺激的空間方位認知維度除左/右外還有遠/近方位。已有對節(jié)奏影響個體步行速度的研究發(fā)現(xiàn)，較快的節(jié)奏會使個體加速前行，其位移接近遠方位；而較慢的節(jié)奏則會減緩個體前行速度，其位移更接近近方位（Franek，2013），對這種現(xiàn)象的解釋是較快的背景音樂節(jié)奏促使個體離開現(xiàn)有環(huán)境（逃避行為），而較慢的節(jié)奏則使個體更愿意與現(xiàn)有環(huán)境產(chǎn)生聯(lián)系（接近行為）（Marek et al.，2014）。也就是說，較快的節(jié)奏能誘發(fā)個體向遠方移動；較慢的節(jié)奏則誘發(fā)個體向近方位移動。依據(jù)上述研究可發(fā)現(xiàn)，快/慢節(jié)奏可以影響個體前行速度。但若能夠在個體無身體運動的情況下也觀察到快/ 慢節(jié)奏與空間方位的SMARC 效應，才能作為音樂節(jié)奏形成空間表征的足夠強的證據(jù)。此外，在對SNARC 效應的研究中，有研究者認為實驗任務中被試的按鍵反應會因為手動帶來無關變量（司繼偉 等人，2013），而采用眼動記錄可以在自由選擇任務下觀察到無干 擾 的SMARC 效 應（Fernández，et al.，2011）。前人對嬰兒眼動研究發(fā)現(xiàn)，聽到強響度聲音時嬰兒對上方位的注視時間顯著長于下方位，而聽到弱響度聲音時，嬰兒對下方位的注視時間顯著長于上方位（Walker et al.，2010）。另有研究運用眼動儀發(fā)現(xiàn)相對于無音樂訓練經(jīng)驗個體，有音樂訓練經(jīng)驗個體不僅可以伴隨不同音樂節(jié)奏同步敲擊手指，其眼球運動也可以與音樂節(jié)奏變化同步，且同步性比手指敲擊更高（Hornof & Vessey，2011）。上述研究為在SMARC 效應研究中采用眼動指標提供了依據(jù)，并且也提示了個體音樂訓練經(jīng)驗可能對效應產(chǎn)生影響。因此，本研究采用自由選擇任務下眼動指標來研究節(jié)奏變化的SMARC 效應，并對音樂訓練在其中的作用進行檢驗。

總結已有研究發(fā)現(xiàn)對于音樂節(jié)奏變化能否形成空間表征，及若能形成空間表征，則是否與個體的音樂經(jīng)驗有關，目前尚缺乏研究證據(jù)。針對上述問題，本研究擬運用眼動儀，考察被試在聽漸快/漸慢節(jié)奏變化架子鼓音樂時的眼動特征，以檢驗音樂節(jié)奏變化的SMARC 效應，并探究其和音樂訓練經(jīng)驗的關系。研究假設為：（1）架子鼓漸快節(jié)奏變化條件下，相對于近方位，有音樂訓練經(jīng)驗者比無音樂訓練經(jīng)驗者在遠方位的注視時間更長；（2）架子鼓漸慢節(jié)奏變化條件下，相對于遠方位，有音樂訓練經(jīng)驗者比無音樂訓練經(jīng)驗者在近方位的注視時間更長。

2 實驗：漸快/漸慢節(jié)奏變化下被試對遠/近空間方位的判斷

2.1 被試

在本實驗中采用G*Power 3.1（Faul et al.，2007）估算最小樣本容量。參考前人研究中的實驗結果，預期本實驗能觀察到至少中等偏低的效應量，預設在要進行的重復測量方差分析中被試內(nèi)和被試間變量交互效應的效應量ηp2=0.059（Lachenbruch&Cohen，1989），α=0.05，1-β=0.8，重復測量水平間的相關為0.4，在2×2×2 的三因素混合實驗設計中需要N=40 的樣本總容量才能觀察到顯著的效應。除9 名被試因眼動數(shù)據(jù)收集失敗外，本研究實際招募了61 名被試，達到樣本量要求，與前人研究相似（Jiang& Ariga，2020）。其中有音樂訓練經(jīng)驗者（縮寫為：有經(jīng)驗者）33 人（男生12人），所學樂器為鋼琴，平均年齡21.71±2.58 歲，鋼琴學習初始年齡為19.46±2.31歲，每周上4 節(jié)鋼琴課，每天練習約兩小時，音樂學習總時長為兩年。無音樂訓練經(jīng)驗者（縮寫為：無經(jīng)驗者）27 人（男生10人），平均年齡21.30±2.28 歲。所有被試均為右利手，視力或矯正視力正常，實驗結束獲得相應報酬。

2.2 實驗設計

實驗設計思路源于Rusconi（2006）的實驗，旨在檢驗音樂節(jié)奏變化與遠近方位的SMARC 效應及與音樂訓練經(jīng)驗的關系。實驗設計為2（空間方位：遠、近）×2（被試類型：有經(jīng)驗、無經(jīng)驗）×2（節(jié)奏類型：漸快、漸慢）的混合實驗設計。其中，空間方位和節(jié)奏類型為被試內(nèi)變量，被試類型為被試間變量。因變量指標為被試對興趣區(qū)的注視時間，注視點次數(shù)僅作為實驗結果的參考指標。實驗中漸快和漸慢兩種節(jié)奏變化的音樂隨機呈現(xiàn)，且總試次數(shù)相同。

2.3 實驗材料

視覺圖片材料如圖1 所示，靜態(tài)圖片為全屏呈現(xiàn)，其分辨率均為1024×768 像素。被試距離電腦顯示器57cm，采用cosA=計算得出水平視角為36.38°；垂直視角為30°。

圖1 眼動實驗中呈現(xiàn)的遠近視覺加工方向示意圖

音樂材料為一段漸快或漸慢節(jié)奏變化的架子鼓音樂，時間為10 秒，節(jié)拍數(shù)區(qū)間為120bpm～200bpm。節(jié)奏漸快條件為節(jié)拍數(shù)從120bpm 以每秒8bpm 的增速逐漸加快至200bpm；節(jié)奏漸慢條件為節(jié)拍數(shù)從200bpm 以每秒8bpm 的減速逐漸減慢至120bpm。聲音材料采用FL Studio 2.0 專業(yè)音樂制作軟件制作。

2.4 實驗儀器

所有實驗程序均在安裝有E-Prime 2.0的戴爾臺式電腦中運行，顯示器為19 英寸，分辨率為1024×768 像素，刷新率為75Hz。采用Eyelink1000 Plus 眼動儀追蹤眼動軌跡并記錄被試右眼眼動數(shù)據(jù)，采樣率為1000Hz。

2.5 實驗程序

實驗開始時，被試坐在距離電腦顯示器57cm 的位置上。首先，在電腦顯示器中央呈現(xiàn)圖片（如圖1 所示），通過指導語要求被試在圖片呈現(xiàn)后注視其中的藍色線段，當背景音樂響起時即可自由觀察。圖片呈現(xiàn)500ms 后，通過耳機呈現(xiàn)漸快或漸慢節(jié)奏，持續(xù)時間為10s，整個試次過程中圖片持續(xù)呈現(xiàn)。兩類節(jié)奏音樂各隨機呈現(xiàn)4次，為防止前一種節(jié)奏對后面節(jié)奏的影響，被試每完成一個試次后進入30s 的休息階段，然后再進入下一個試次。

3 結 果

參考以往研究（張?zhí)K媛等，2021），本研究選取整體眼動指標，整體眼動指標反應被試在兩種節(jié)奏下對遠/近方位觀察的整體特征，包括在遠/近方位的平均注視時間（遠/近方位上注視點的持續(xù)時間的平均值）、平均注視次數(shù)（遠/ 近方位上所有注視點個數(shù)的平均值）。研究采用Data Viewer 軟件分析眼動數(shù)據(jù)，后期采用SPSS Statistics 22 進行重復測量方差分析，當p＜0.05 時視為效應顯著。

對平均注視時間的重復測量兩因素的三因素方差分析發(fā)現(xiàn)，空間方位主效應顯著，F(xiàn)（1，59）=5.153，p=0.027，ηp2=0.08，且貝葉斯因子支持H1 成立，BF10=5.492。所有被試對遠端的注視時間均值（2871ms）顯著長于近端（2229ms）。節(jié)奏類型和音樂訓練經(jīng)驗的主效應均不顯著（Fs＜0.007，ps＞0.934）?？臻g方位×音樂訓練經(jīng)驗的交互效應顯著，F(xiàn)（1，59）=6.834，p=0.011，ηp2=0.193，且貝葉斯因子支持H1 成立，BF10=1044.760。節(jié)奏類型×空間方位的交互效應顯著，F(xiàn)（1，59）=6.718，p=0.012，ηp2=0.345，且貝葉斯因子支持H1 成立，BF10=9.124×107。最主要的是，空間方位×節(jié)奏類型×音樂訓練經(jīng)驗的交互作用顯著F（1，59）=4.912，p=0.031，ηp2=0.077，且貝葉斯因子支持H1成立，BF10=3.934。經(jīng)過簡單交互效應分析發(fā)現(xiàn)，有經(jīng)驗者的節(jié)奏類型×空間方位交互效應顯著，F(xiàn)（1，59）=13.06，p=0.001，ηp2=0.181，而無經(jīng)驗者交互效應不顯著（Fs＜0.06，ps＞0.802）（見圖2）。即有經(jīng)驗者表現(xiàn)出了節(jié)奏變化與遠/ 近方位SMRAC效應，而無經(jīng)驗者則沒有。

圖2 漸快/漸慢節(jié)奏下被試對遠/近空間注視時間（ms）描述統(tǒng)計

對注視次數(shù)的重復測量兩因素的三因素方差分析發(fā)現(xiàn)，空間方位主效應顯著，但貝葉斯因子支持H0 成立，F(xiàn)（1，59）=12.153，p=0.001，ηp2=0.171，BF01=0.548，依據(jù)貝葉斯分析結果認為效應未能獲得實驗數(shù)據(jù)支持。音樂訓練經(jīng)驗主效應顯著，但貝葉斯因子支持H0 成立，F(xiàn)（1，59）=4.908，p=0.031，ηp2=0.077，BF01=0.549，依據(jù)貝葉斯分析結果認為效應未能獲得實驗數(shù)據(jù)支持。節(jié)奏類型主效應不顯著（Fs＜1.682，ps＞0.200）。此外，空間方位×音樂訓練經(jīng)驗的交互效應顯著，F(xiàn)（1，59）=7.204，p=0.009，ηp2=0.109，且貝葉斯因子支持H1 成立，BF10=33.100。經(jīng)過簡單效應分析發(fā)現(xiàn)，無經(jīng)驗者對遠端的注視次數(shù)（14.38 次）顯著多于近端（6.63次），且顯著多于有經(jīng)驗者（8.65 次）。節(jié)奏類型×空間方位的交互效應顯著，F(xiàn)（1，59）=6.718，p=0.012，ηp2=0.102 且 貝 葉 斯 因 子支持H1 成立，BF10=4.071×107。經(jīng)過簡單效應分析發(fā)現(xiàn)，在漸快節(jié)奏下，兩組被試對遠端的注視點次數(shù)（11.93 次）顯著多于近端（6.29 次），在漸慢節(jié)奏下，兩組被試對遠端的注視點次數(shù)（11.10 次）顯著多于近端（7.99 次）（見圖3）；同時，兩組被試在漸慢節(jié)奏下對近端的注視點次數(shù)（7.99 次）顯著多于在漸快節(jié)奏下對近端的注視點次數(shù)（6.29 次）?？臻g方位×節(jié)奏類型×音樂訓練經(jīng)驗的交互作用不顯著（Fs＜1.423，ps＞0.238）。

圖3 漸強/漸弱節(jié)奏下被試對遠/近空間注視次數(shù)（次）描述統(tǒng)計

圖4 有/無經(jīng)驗者在漸快節(jié)奏下的熱點圖/注視點圖

圖5 有經(jīng)驗者在漸慢節(jié)奏下的熱點圖/注視點圖

圖6 無經(jīng)驗者在漸慢節(jié)奏下的熱點圖/注視點圖

4 討 論

本研究旨在檢驗個體音樂訓練經(jīng)驗與其形成音樂節(jié)奏變化的空間方位表征的關系。

依據(jù)注視次數(shù)和注視時間的結果分析顯示，在兩種節(jié)奏下，兩組被試對遠端的注視次數(shù)顯著多于近端，因此在注視次數(shù)的結果分析中并未發(fā)現(xiàn)兩組被試的節(jié)奏SMARC 效應。但在注視時間結果分析中則發(fā)現(xiàn)音樂訓練經(jīng)驗對節(jié)奏SMARC 效應產(chǎn)生的重要影響。注視時間和注視次數(shù)兩項指標并未同時出現(xiàn)SMARC 效應的原因在于，在三維空間中，相對于近端，個體對距離自己較遠的位置會投入更多的注意資源，導致個體在視覺搜索時會形成首先對遠端進行搜索的習慣（Andersen & Kramer，1993）。具體表現(xiàn)在，兩組被試在兩種節(jié)奏下對遠端的搜索次數(shù)多于近端（漸快節(jié)奏/遠端11.93 次，漸快節(jié)奏/近端6.29 次；漸慢節(jié)奏/ 遠端11.10 次，漸慢節(jié)奏/ 近端7.99 次）。在注視時間指標中，有經(jīng)驗者漸慢節(jié)奏下對近端的持續(xù)注視時間（3016ms）顯著長于遠端（2053ms）。漸快節(jié)奏下對遠端的注視時間（2930ms） 顯著長于近端（2161ms）。而無經(jīng)驗者在兩種節(jié)奏下對遠端的注視時間都顯著長于近端（漸快節(jié)奏/遠端3183ms，漸快節(jié)奏/近端1834ms；漸慢節(jié)奏/ 遠端3217ms，漸慢節(jié)奏/ 近端1904ms）。雖然漸慢條件下有經(jīng)驗者對近端的搜索次數(shù)較少，但注視時間較長，因此僅有有經(jīng)驗者在注視點時間指標中表現(xiàn)出了SMARC 效應。

在遠近空間方位下，有經(jīng)驗者存在節(jié)奏的SMARC 效應，但無經(jīng)驗者則不存在節(jié)奏的SMARC 效應。在自由選擇的眼動實驗任務中，音樂節(jié)奏漸慢條件下，相比無經(jīng)驗者，有經(jīng)驗者對近端的注視時間更長，表明有經(jīng)驗者表現(xiàn)出了音樂節(jié)奏遠近空間方位的SMARC 效應，這與假設（2）相符。在實驗過程中，以節(jié)奏出現(xiàn)前被試對屏幕中央注視點的3 秒注視時間為基線，有音樂訓練經(jīng)驗被試在節(jié)奏出現(xiàn)后平均第1.37 秒時開始將視線移向近端，而無音樂訓練經(jīng)驗被試則在節(jié)奏出現(xiàn)后約3.40 秒才首次將視線移向近端。由此可知，音樂訓練經(jīng)驗與個體在音樂節(jié)奏變化下SMARC 效應的產(chǎn)生存在關系，依據(jù)音樂具身認知理論，認為音樂節(jié)奏會影響個體的行為方式（Lesaffre，2018），有經(jīng)驗者易于將音樂節(jié)奏變化通過感官內(nèi)化到自身情緒和記憶中，漸慢節(jié)奏的音樂會使個體更關注靠近自身的區(qū)域（Bruzzi et al.，2017）。該結果也表明，個體身體保持靜止狀態(tài)下，也能在漸慢節(jié)奏下形成近方位的空間表征。對本實驗中兩組被試的眼跳距離數(shù)據(jù)的補充分析可以發(fā)現(xiàn)，當節(jié)奏漸慢時有經(jīng)驗者從遠端位置到近端位置的眼跳距離（16.06mm）顯著長于無經(jīng)驗者（6.82mm），表明有經(jīng)驗者對音樂節(jié)奏變化的感知更敏感，更能快速依據(jù)不同節(jié)奏形成空間表征。

當音樂節(jié)奏漸快時，兩組被試對遠端的注視時間都更長，這與假設（1）不符。相對于漸慢節(jié)奏，有經(jīng)驗者在漸快節(jié)奏下出現(xiàn)了相反的空間表征（遠端），雖然無經(jīng)驗者在漸快節(jié)奏下出現(xiàn)了同樣方位的空間表征，但是與其在漸慢節(jié)奏下的空間方位表征并無差異。與此同時，在實驗過程中，以節(jié)奏出現(xiàn)前被試對屏幕中央注視點的3 秒注視時間為基線，有音樂訓練經(jīng)驗被試在節(jié)奏出現(xiàn)后平均第0.85 秒時開始將視線移向遠端，而無音樂訓練經(jīng)驗被試則在節(jié)奏出現(xiàn)后約2.41 秒才首次將視線移向遠端。因此表明，無經(jīng)驗者雖然在漸快節(jié)奏下表現(xiàn)出了SMARC 效應，但是對于節(jié)奏這一音樂刺激特征，有經(jīng)驗者所表現(xiàn)出的SMARC 效應顯著強于無經(jīng)驗者，同時也說明個體的音樂訓練經(jīng)驗對節(jié)奏SMARC 效應產(chǎn)生的重要影響。其次，出現(xiàn)該結果的原因還可能與研究中節(jié)奏變化范圍的選取有關，較快的節(jié)奏可能影響空間表征的形成。人們對快節(jié)奏的感知閾限在184bpm 至201bpm 之間（Prpic，F(xiàn)umarola，& Tommaso et al.，2013），太快的節(jié)奏中每個節(jié)拍之間的間隔較小致使超出個體感知閾限，個體已不能依賴音樂訓練經(jīng)驗形成更顯著的空間表征（De Tommaso & Prpic，2020）?，F(xiàn)已有研究證實，當快節(jié)奏在184bpm 至201bpm 范圍時，更可能促進人們形成漸快節(jié)奏變化與空間方位的SMARC 效應的形成（Bonato et al.，2012）。本研究選取音樂節(jié)拍范圍較廣可能是導致結果中有經(jīng)驗者與無經(jīng)驗者差異不顯著的原因。未來研究可選用分段且涵蓋節(jié)拍數(shù)范圍較窄的音樂節(jié)奏變化進行進一步的驗證。此外，在本研究中，被試的音樂訓練經(jīng)驗屬于被試特征變量，無法嚴格意義上確定音樂訓練能改變?nèi)藢?jié)奏變化的遠/近空間方位表征的因果關系，這有待通過進一步開展音樂訓練實驗來進行因果檢驗。

5 結 論

本研究結果揭示，在漸慢節(jié)奏下，個體形成對節(jié)奏變化的空間表征與其音樂訓練經(jīng)驗有關。在漸快節(jié)奏下，個體形成對節(jié)奏變化的空間表征與其音樂訓練經(jīng)驗無關。