徐 歌, 汪雅君

(1.廣東外語外貿(mào)大學 外國語言學及應用語言學研究中心, 廣東 廣州 510420;2.華僑大學 外國語學院, 福建 廈門 361021;3.南方醫(yī)科大學 外國語學院, 廣東 廣州 510515)

認知控制也稱執(zhí)行控制,是指個體在目標導向的行為中,有目的性地對其他認知過程(如知覺、注意、工作記憶等)進行自上而下調(diào)控的過程。具體而言,認知控制涉及到對信息加工流程的計劃、控制和調(diào)節(jié),是一個人心理執(zhí)行功能的核心。20世紀80年代起,心理學家開始越來越多地關(guān)注音樂和認知能力之間的關(guān)系。1993年,Rauscher等人通過研究發(fā)現(xiàn),欣賞莫扎特音樂可以短時間內(nèi)提高空間推理能力,進而提高個體智商。這一研究結(jié)論發(fā)表在《自然》上,引發(fā)了學者和社會媒體的廣泛關(guān)注,并由此稱為“莫扎特效應”[1](本文引文均為作者譯)。盡管之后的一些學者通過研究對這一說法進行了駁斥,認為聽音樂所帶來的認知優(yōu)勢其實來源于“覺醒效應”(Arousal Effect),但是這不足以全盤否定音樂對認知的種種積極影響。大量的研究發(fā)現(xiàn),音樂家較一般人表現(xiàn)出了更高的思維和創(chuàng)造力,更強的詞匯和非言語推理能力,甚至更高的智力水平[2]。

近十年來,關(guān)于音樂和認知關(guān)系的研究由音樂欣賞更多轉(zhuǎn)為音樂訓練對認知能力的影響?？傮w來說,音樂訓練具有兩種遷移效果,分為近遷移和遠遷移。近遷移是指在同一領(lǐng)域的技能遷移,遠遷移則是指跨領(lǐng)域的技能遷移。研究表明,基于音樂訓練的近遷移大多表現(xiàn)在聽覺加工和音高加工層面[3]。此外,還有研究發(fā)現(xiàn)音樂訓練可以遷移到更高層次的言語加工、空間認知,以及數(shù)學推理等方面[4]。本文將著重討論音樂訓練在認知控制上的遷移效果,基于橫斷面研究和歷時研究兩個維度,具體梳理長期音樂經(jīng)歷和中短期音樂訓練對認知控制的影響。

一、音樂經(jīng)歷對認知控制的影響

研究音樂經(jīng)歷和認知控制的關(guān)系,通常采用橫斷面的研究方法。研究者通過考察不同年齡層音樂家和非音樂家在完成一系列認知任務時候的表現(xiàn),來發(fā)掘兩者之間存在的差異。例如,Zuk等人比較全面地考察了音樂技能和認知控制的關(guān)系。他們的實驗中包含了不同年齡層的兩組被試,即30名成年人和27名兒童,每一年齡層被試又進一步劃分為有音樂經(jīng)驗的實驗組和沒有音樂經(jīng)驗的對照組[5]。經(jīng)過一系列標準化的認知測試后發(fā)現(xiàn),和對照組相比,具有音樂訓練經(jīng)歷的成年人和兒童在認知靈活性、工作記憶,以及言語流暢性方面都顯示出了顯著的優(yōu)勢。這一系列實驗證明了音樂訓練可以提高特定的執(zhí)行功能。Hanna-Pladdy和MacKay基于對70位年齡為65～80歲的健康老齡人的測試,也得到了相似的結(jié)論[6]。他們按照樂器彈奏的年限將這70位老齡人分為高頻彈奏音樂家、低頻彈奏音樂家和非音樂家組,對3組被測分別進行一系列神經(jīng)心理測試,發(fā)現(xiàn)有10年以上彈奏經(jīng)驗的高頻彈奏音樂家在非言語記憶、命名和執(zhí)行過程中的表現(xiàn)都要顯著優(yōu)于非音樂家組,從而證明長期音樂訓練可以幫助老齡人保持認知靈活性。

不僅如此,長期音樂訓練對認知控制的影響也得到了來自神經(jīng)解剖學的證明。不少研究發(fā)現(xiàn),長期音樂訓練增加了神經(jīng)可塑性,使得音樂家和非音樂家的大腦結(jié)構(gòu)也不盡相同,即音樂家大腦皮層灰質(zhì)結(jié)構(gòu)密度更大。Gaser和Schlaug的研究進一步發(fā)現(xiàn),職業(yè)音樂家、業(yè)余音樂愛好者及非音樂家組在運動、聽覺和視覺空間的腦區(qū)結(jié)構(gòu)上存在明顯的差別[7]。這些結(jié)論表明,音樂家在上述研究中所展示的認知靈活性、加工速度等方面的優(yōu)勢具有一定的神經(jīng)生物基礎(chǔ)。同時,音樂家的認知優(yōu)勢還體現(xiàn)在工作記憶、抑制控制及轉(zhuǎn)換能力方面。而近十年更多的研究聚焦于音樂經(jīng)歷對抑制控制和工作記憶的影響上。

1.音樂經(jīng)歷對抑制控制的影響

音樂訓練對認知控制起到了積極影響,同時認知控制又在音樂訓練和個體智商中間起到了調(diào)節(jié)作用。在這一相互作用中,選擇注意和抑制控制的能力是最重要的因素。通過文獻梳理發(fā)現(xiàn),近十年,該領(lǐng)域的研究雖然使用了不同的研究范式,但結(jié)論大都指向了音樂經(jīng)歷對提高抑制控制能力的積極影響。

Bialystok和DePape的研究基于Simon[注]Simon任務:心理學家R.J.Simon于1963年最先發(fā)現(xiàn)的一種實驗效應,即當刺激和反應同側(cè)時,被試反應更快更準。箭頭任務和聽覺Stroop[注]Stroop任務:也叫做斯特魯普任務。美國的實驗心理學家John Ridley Stroop于1935年最先提出的一種實驗范式。通過被試對表示顏色的詞語進行唱色來測試被試的抑制能力。例如,用紅色筆書寫“綠色”二字,要求被試說出字的顏色。任務[8]。他們將95位被試分為雙語組、音樂家組和單語組,發(fā)現(xiàn)在Simon任務中,雙語組和音樂家組的表現(xiàn)顯著高于單語組,而在Stroop任務中,音樂家組的表現(xiàn)又優(yōu)于雙語組和單語組,由此證明音樂訓練可以提高個體的抑制控制能力。Schroeder等人同樣用Simon任務考察了219名年輕被試,并將他們分為雙語音樂家、雙語非音樂家、單語音樂家和單語非音樂家4組,發(fā)現(xiàn)相比單語非音樂家,其他3組都表現(xiàn)出了更強的干擾抑制力,雙語音樂家的Stroop干擾效應明顯減小[9]。

研究者在行為實驗中取得了大多一致的結(jié)論,但是在事件相關(guān)腦電位(Event-Related Brain Potentials,ERP)的研究中情況卻相對復雜。Travis等人觀察記錄了25名職業(yè)音樂家和25名音樂愛好者在完成聽覺Oddball[注]Oddball:由Steven Hillyard等心理學家最先應用于ERP的一種研究范式。主要用于探測人們對新異視覺刺激的反應。任務時的ERP表現(xiàn)[10]。他們發(fā)現(xiàn)職業(yè)音樂家對罕見預期刺激的分類P3b[注]P2,N2,P3,P3a,P3b:事件相關(guān)電位ERP中不同腦電的生理指標。以“P”開頭表示該腦電成分呈正電荷(positive),以“N”開頭表示呈負電荷(negative)。不同的數(shù)字對應其在時間軸上出現(xiàn)的先后順序。P3a和P3b是P3的兩個子成分。和罕見非預期刺激的加工P3a④明顯加快,這些結(jié)果支持了行為統(tǒng)一理論(Unified Theory of Performance), 即高層次的認知發(fā)展可以提高其他認知領(lǐng)域的加工效率。George和Coch對比了32位有音樂訓練經(jīng)歷和沒有音樂訓練經(jīng)歷的大學生,在執(zhí)行Oddball任務時的行為和腦電數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)經(jīng)過音樂訓練的被試在行為表現(xiàn)上明顯優(yōu)于對照組,ERP數(shù)據(jù)同時證實了前者P3④的潛伏期更短,幅值更大,認為音樂家組出色的表現(xiàn)源于長期對持續(xù)注意力的訓練[11]。

Jentzsch等人通過Simon和視覺Stroop任務對比年輕音樂家和非音樂家的表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)音樂家組的錯誤相關(guān)負電位(Error Related Negativity,ERN)幅值更大,同時N2④效應也越強。認為這反映出音樂家組在執(zhí)行沖突條件下的任務時具有更強的監(jiān)控能力[12]。而Moussard等人的團隊基于視覺Go/No-go[注]Go/No-go:一種心理學實驗范式,要求被試對大多數(shù)刺激反應(Go),對特定少數(shù)刺激不反應(No-go),用于測試被試持續(xù)注意力及反應抑制的能力。范式,針對不同年齡層的被試進行了一系列研究得出一致的發(fā)現(xiàn),即年輕音樂家組在Go和No-go試次中都呈現(xiàn)出更大的P2④幅值,但是在No-go試次中的N2④幅值減小,N2效應也隨之減少。研究者解釋為音樂家組在信息處理的最初階段,由于對刺激特征的加工增強而減小了在抑制控制階段所需要的N2反應[13]。因此,上述結(jié)論不一致的原因可能在于各項研究運用的研究范式不同。雖然都是對沖突監(jiān)控的研究,但是每一種范式所強調(diào)的反應抑制的內(nèi)容并不相同。

2.音樂經(jīng)歷對工作記憶的影響

當前,學界的基本共識是音樂經(jīng)歷能夠?qū)φw認知控制能力帶來積極影響,然而,若將認知控制能力細分為抑制控制、工作記憶和轉(zhuǎn)換能力的話,在哪一具體認知成分起著主導作用這一點上仍有較多爭論。一些研究者指出,音樂家的認知優(yōu)勢受限于執(zhí)行功能的特定方面,即音樂技能可以很好地預測被試在視覺或聽覺工作記憶任務中的表現(xiàn),但是音樂技能和抑制能力關(guān)系不密切,和轉(zhuǎn)換聯(lián)系甚微。音樂訓練中涉及到長時間信息加工和更新的過程,促使個體認知控制能力的提高很可能主要依靠于工作記憶的大幅提高。

Nutley等人考察了352位年齡跨度在6～12歲被試的言語和空間工作記憶后,認為音樂訓練能夠積極影響工作記憶的發(fā)展[14]。Franklin等人用閱讀廣度和計算廣度任務來測定音樂家和非音樂家的工作記憶,發(fā)現(xiàn)音樂家在言語工作記憶廣度上的表現(xiàn)顯著高于非音樂家[15]。Pallesen等人的研究采用功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging,FMRI)技術(shù),對21名年輕音樂家和非音樂家在n-back[注]n-back:一種心理學實驗范式,通過回憶并比較當前刺激同n個之前呈現(xiàn)刺激的異同來測試被試的工作記憶更新能力。任務上的表現(xiàn)進行對比。他們發(fā)現(xiàn)在行為數(shù)據(jù)上,音樂家組的表現(xiàn)顯著高于非音樂家組,fMRI的證據(jù)同時顯示隨著工作記憶負擔的增加,音樂家組的腦反應區(qū)的血氧水平明顯增加。他們認為,由于音樂家持續(xù)施加認知控制能力的增強,他們在工作記憶上的表現(xiàn)因而更加出色[16]。

3.音樂經(jīng)歷對轉(zhuǎn)換能力的影響

轉(zhuǎn)換是認知控制中的一個重要環(huán)節(jié),大量研究致力于探討雙語能力和轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系,但是與之形成鮮明對比的是,專門探討音樂訓練和轉(zhuǎn)換之間關(guān)系的文獻十分有限。Moradzadeh等人將153名被試分為雙語音樂家、單語音樂家、雙語非音樂家和單語非音樂家4組后,將他們在任務轉(zhuǎn)換和雙任務中的表現(xiàn)進行對比,發(fā)現(xiàn)音樂家局部和整體的轉(zhuǎn)換代價都要小于非音樂家,在雙任務中的表現(xiàn)也要高于非音樂家[17]。Zuk等人對27名兒童在任務轉(zhuǎn)換時的fMRI監(jiān)測顯示,有音樂訓練經(jīng)歷的兒童激活了更多傳統(tǒng)意義上的執(zhí)行功能(Executive Function,EF)腦區(qū)[5]。

盡管上述兩項研究指向了音樂經(jīng)歷對轉(zhuǎn)換能力的積極影響,認為音樂訓練可以提高個體的轉(zhuǎn)換能力,但由于專門探討轉(zhuǎn)換能力的文獻數(shù)量有限,結(jié)論還有待進一步驗證。

二、音樂訓練對認知控制的影響

為了證明音樂訓練對認知控制的提高具有因果效應,研究者通常采用歷時的研究方法。研究表明,影響認知控制效果的一個方面在于音樂訓練的時長。正如二語習得的時長影響二語習得的水平,音樂訓練的時長也和執(zhí)行功能改善的程度密切相關(guān)。在此,按照音樂訓練的時長,大致分為中長期訓練(4個月至1年半)和短期訓練(3個月以下)。此外,按照音樂訓練的形式,還可以大致分為音樂樂器類訓練和音樂課程類訓練。通常樂器類音樂訓練比課程類音樂訓練時間要長,因此下文主要分為中長期樂器類音樂訓練和短期非樂器類音樂訓練來討論。

1.中長期樂器類音樂訓練

兒童時期是大腦發(fā)育的關(guān)鍵期, 具有較強的可塑性。借助fMRI技術(shù)的一些研究顯示,15個月的樂器訓練已足以改變兒童的大腦結(jié)構(gòu)。Roden等人將50名年齡在7～8歲的兒童分組,分別給予每周45分鐘、長達一年半的音樂樂器培訓和自然科學培訓,并在這一年半時間里對兩組被試進行了3次基于Baddeley模型的工作記憶考查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組在視覺空間維度上的表現(xiàn)沒有顯著差異,在語音回路(phonological loop)和中央執(zhí)行功能(central executive)上,音樂組的表現(xiàn)顯著高于自然科學組,從而說明音樂訓練可以提高與聽覺信息加工相關(guān)的認知功能[18]。

中長期的音樂訓練不僅可以改變兒童和青年的大腦結(jié)構(gòu)、增強大腦的可塑性,對老年人減緩認知能力衰退也有著積極影響。Bugos等人對16名年齡在65～80歲的老人進行個性化的鋼琴訓練,經(jīng)過6個月的訓練,他們發(fā)現(xiàn)與對照組相比,接受鋼琴訓練的老人在認知靈活性和工作記憶方面都取得了顯著的改進,繼而證明音樂訓練和執(zhí)行功能之間具有因果聯(lián)系[19]。Seinfeld等人將29名年齡在65～80歲的老人分為實驗組和積極對照組。實驗組的被試接受了每天45分鐘、共計4個月的鋼琴訓練,對照組則做其他的休閑活動。4個月后對比兩組在Stroop任務中的表現(xiàn),發(fā)現(xiàn)接受鋼琴訓練的老人在測量抑制控制的Stroop任務中進步更突出,從而說明音樂訓練可以幫助老年人保持認知能力[20]。

2.短期非樂器類音樂訓練

已有大量文獻證明,長期的音樂訓練經(jīng)歷或中長期的樂器訓練可以給認知控制帶來積極影響。那么,另外一個值得引起注意的研究就是,短期的非樂器類訓練是否能夠達到相同的效果?在目前的研究中發(fā)現(xiàn),針對兒童的短期密集的音樂課程學習同樣能夠?qū)φJ知控制帶來積極影響。

Moreno和Bialystok 等人對71名4～6歲的學齡前兒童分組,分別給予連續(xù)20天、每天2小時的音樂或視覺藝術(shù)課程短期訓練,發(fā)現(xiàn)只有接受了音樂課程訓練的兒童在言語智力(verbal intelligence),以及Go/No-go任務中的有更好的表現(xiàn),ERP同時顯示這種增強的能力和P2幅值的增加相關(guān)聯(lián)[21]。這一發(fā)現(xiàn)證明了音樂訓練對促進認知能力的提高具有因果關(guān)系。Bugos和DeMari的研究中訓練總時長和上述兩項研究相比明顯變短,但是也發(fā)現(xiàn)了積極影響。他們針對36名學齡前兒童,分別進行每周90分鐘共計6周的音樂課程學習或者樂高積木培訓,發(fā)現(xiàn)只有音樂組在白天/夜晚Stroop任務中的抑制控制能力明顯提高[22]。然而,同樣是對比6周的音樂課程訓練和其他課程訓練,Mehr等人將29名4歲兒童每周訓練時長定為45分鐘,研究結(jié)果顯示,和參加視覺藝術(shù)培訓的積極對照組對比,接受音樂訓練的兒童在實驗中并沒有任何突出的表現(xiàn)。產(chǎn)生這一不同結(jié)論的主要原因可能在于這次研究中培訓的總時長太短,只有4.5個小時,此外被試的年齡太小也可能成為影響因素[23]。

另外,還需指出的是上述短期訓練的研究中存在一些不足之處:①被試均為學齡前兒童,因此結(jié)論是否具有普遍適用性,還有待進一步驗證。②短期音樂訓練的內(nèi)容和形式不統(tǒng)一,培訓教師或課程的特點缺乏詳細的描述。③此類研究缺乏進一步的跟蹤研究,無法考查短期音樂訓練是否能夠?qū)φJ知控制產(chǎn)生長效的影響。

三、思考與展望

盡管采用橫斷面或歷時方法來研究音樂訓練對認知控制的影響大都取得了積極的結(jié)論,對音樂訓練的遷移效果還有不同的研究方法,也出現(xiàn)了不同的聲音。Sala和Gobet運用元分析(meta-analysis)進行研究,他們從1986—2016年間的166篇相關(guān)文獻中挑選出38篇進行分析發(fā)現(xiàn),短期音樂訓練治療并不能夠明顯改善個體的認知功能[24]。音樂訓練除了對記憶及智力產(chǎn)生有限的影響之外,并不能非常有效地遷移到其他學術(shù)和認知領(lǐng)域,并且認為先前實驗研究所發(fā)現(xiàn)的積極影響很可能是因為存在干擾變量。

因此,在今后的研究中需要盡力澄清或避免一些影響結(jié)論的因素:①所有訓練類研究中,期待效應(expectation effects)會成為解釋觀察結(jié)果時的潛在干擾,這源于研究假設的相關(guān)知識有可能會改變被試在實驗中的行為;②音樂訓練中還涉及到控制組的選擇問題,引入積極對照組十分必要,因為如果只有實驗組的前測后測和消極對照組比較,不足以對實驗結(jié)果作出有意義的解釋;③研究發(fā)現(xiàn)個體差異會影響個體進行音樂訓練的意愿和時長,性格變量和認知變量一樣可以預測音樂訓練的效果。④被試社會經(jīng)濟地位的不同也會影響結(jié)論的可靠性,社會經(jīng)濟地位越低的被試受到音樂訓練的效果越大。

“莫扎特效應”是否真正存在,時至今日仍有爭論。然而,由于認知控制在個人生活及人際關(guān)系中的重要性,以及音樂訓練和認知能力之間千絲萬縷的聯(lián)系,使得以音樂訓練為視角來研究認知控制能力的動態(tài)發(fā)展更具有意義。本研究主要基于橫斷面研究和歷時研究兩種研究方式進行文獻梳理,探討了音樂訓練與認知控制的關(guān)系。結(jié)果表明,近十年的研究中,學者的觀點相對一致,即音樂訓練可以作為一個良好的途徑來研究訓練對認知產(chǎn)生的遷移效果。越來越多的研究結(jié)果表明,長期音樂經(jīng)歷和短期音樂訓練都能夠產(chǎn)生一定的遷移效果,給認知帶來積極影響,而為數(shù)不多的不同聲音主要基于元分析的研究方式。進一步探究音樂訓練和認知控制能力,對個體和社會具有深遠影響。文章最后整理了現(xiàn)今研究中存在的一些不足之處,以期對今后的研究帶來有益的啟發(fā)。