《Cortex》：Auditory-motor distractor-response binding is modulated by harmonicity of stimuli and acoustical discrimination skills
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本研究基于BRAC框架，通过听觉-运动干扰-反应绑定（DRB）范式结合EEG技术，探究了谐和与不谐和声音对感知-运动关联重构的影响。结果发现，不谐和刺激引发更强的行为绑定效应，而theta频带神经活动在谐和条件下调制更显著，且该效应定位于右颞上回。研究进一步揭示，音乐感知技能（Micro-PROMS评分）与累积练习时间可增强个体对不谐和声音的绑定灵活性，为听觉-运动整合的个体差异提供了神经行为学证据。
在日常生活中，我们常常需要根据声音快速做出动作反应，比如听到电话铃声接电话、根据汽车雷达提示调整车速，或是音乐家根据演奏出的声音调整指法。这种声音与动作之间的紧密关联，是感觉运动协调的基础。然而，以往研究听觉-运动整合的实验范式多种多样，使得不同研究结果难以直接比较。为此，本研究采用“绑定与检索在动作控制中（BRAC）”理论框架，系统探讨听觉刺激如何与运动反应绑定，以及这种绑定如何被检索和重构。
特别值得关注的是，先前研究多集中于视觉领域，发现当干扰刺激与目标刺激在空间或特征上被知觉为一个整体时，它们会更强地绑定到反应中，导致更强的干扰-反应绑定（DRB）效应。那么在听觉领域，声音本身的物理特性，例如谐和性（harmonicity），是否也会影响这种绑定过程？谐和（consonant）的声音通常被认为悦耳、稳定，而不谐和（dissonant）的声音则显得刺耳、不稳定。这种知觉差异是否会导致它们与动作的绑定强度不同？此外，长期的音乐训练是否会让人们更灵活地处理这些听觉-运动关联？这些问题尚未在DRB的背景下得到深入探索。
为了回答这些问题，研究人员在《Cortex》上发表了一项研究，他们设计了一项精巧的实验。该研究招募了42名具有不同音乐训练背景的健康参与者，让他们完成一项听觉-运动DRB任务，同时记录其脑电图（EEG）。在任务中，参与者需要对目标声音（钢琴声，C3或C4）做出按键反应，同时忽略同时呈现的干扰声音（长笛声）。关键操作在于，干扰声音与目标声音的组合要么是谐和的（如C3与G4，构成完全协和音程），要么是不谐和的（如C3与F#4，构成不协和音程）。通过比较干扰刺激和反应在连续试次中重复或改变时，参与者的行为表现（反应时、正确率）和脑电神经振荡活动（theta, alpha, beta频带）的变化，来量化DRB效应，并考察谐和性与音乐技能对其的调节作用。
关键技术方法
研究采用听觉-运动DRB序列启动-探测范式，同步记录EEG。使用钢琴声作为目标刺激，长笛声作为干扰刺激，精确控制其谐和性（谐和 vs. 不谐和）。行为数据分析反应准确率（转换为d‘敏感度指数）和反应时，通过2（反应：重复/改变）×2（干扰：重复/改变）×2（谐和性）重复测量方差分析检验DRB效应及其调制。EEG数据进行预处理后，采用小波分解进行时频分析，聚焦theta（4–7 Hz）、alpha（8–12 Hz）、beta（15–30 Hz）频带功率，并使用基于簇的置换检验比较条件间差异。采用动态相干源成像（DICS）波束成形法进行源定位，并结合基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）算法识别显著脑区。个体音乐能力采用Micro-PROMS（音乐知觉技能简版量表）评估，并分析其与行为、神经数据的相关性。样本为42名成人（无专业音乐家）。
3. 结果
3.1. 行为结果
行为数据显示出显著的DRB效应：当反应重复而干扰刺激也重复时，或反应改变而干扰刺激也改变时（兼容条件），被试的表现更好；而当只有反应或只有干扰刺激重复时（不兼容条件），则出现反应变慢、错误率升高的成本。更重要的是，谐和性调制了这一效应：不谐和干扰刺激引发的行为绑定效应（尤其在d‘数据上）显著强于谐和刺激。具体而言，在干扰刺激重复的条件下，不谐和声音导致更强的绑定（即反应改变时性能下降更明显）。这表明，不谐和声音可能与反应形成了更牢固、更不灵活的绑定。
3.2. 神经生理学结果
时频分析发现，仅在theta频带活动（TBA）中，谐和性对DRB效应产生了显著调制，且特异性地体现在干扰刺激重复的条件下。与行为结果相反，在干扰重复条件下，从反应重复到反应改变所引发的TBA增加，在谐和试次中比在不谐和试次中更显著。波束成形源分析将此theta频段的差异定位于右颞上回。在alpha和beta频带未发现谐和性的显著调制效应。
3.3. 相关性分析
相关性分析揭示了音乐能力的重要作用。个体的音乐知觉技能（Micro-PROMS总分，尤其是旋律、音准、音高域得分）和累积练习时间，均与不谐和试次中的d‘ DRB效应呈负相关。即，音乐感知能力越强、练习时间越长的参与者，在面对不谐和干扰时，表现出的绑定效应越弱，说明他们能更灵活地解绑和重构感知-运动关联。此外，对谐和性评分差异（谐和 vs. 不谐和）更大的参与者，在不谐和试次中的绑定效应也更弱。研究还发现，在干扰重复条件下，theta频带绑定效应的谐和性差异（谐和减不谐和）与行为d‘绑定效应的谐和性差异（谐和减不谐和）呈负相关，提示神经活动与行为结果之间存在补偿性或分离性的关系。
4. 讨论与结论
本研究首次在BRAC框架下，系统揭示了刺激谐和性与个体音乐技能如何共同调节听觉-运动干扰-反应绑定。主要结论如下：首先，不谐和刺激引发了更强的行为绑定效应，这可能是因为其固有的粗糙感（roughness）和不愉悦性增加了知觉突显性或任务难度，导致形成的事件档案（event file）更僵化，重构更困难。其次，神经振荡数据显示，在需要重新配置事件档案的挑战性情境下（干扰重复但反应改变），谐和刺激反而诱发了更强的theta频带活动，且该效应源于右颞上回——一个已知的听觉处理和刺激-反应绑定关键脑区。行为与神经活动的负相关暗示，对不谐和刺激中目标变化的探测效率可能较低，未能充分激活神经重构机制，反而导致行为上更僵化的绑定。
最关键的是，研究发现更高的音乐知觉技能和更长的音乐训练时间，与在不谐和条件下更弱的绑定效应相关。这表明音乐训练能提升个体在听觉挑战性环境下的认知灵活性，使其能更有效地处理不谐和声音与动作的关联。这为理解音乐训练诱导的神经可塑性提供了新证据。
该研究结果对理解感觉运动整合具有重要理论意义，并对临床实践有潜在启示。例如，在抽动秽语综合征或功能性运动障碍等已发现存在更强绑定效应的患者群体中，针对性的听觉辨别技能训练或许有助于改善其异常的感知-运动绑定，缓解症状。未来研究可在专业音乐家或患有音乐家肌张力障碍等病人群体中进一步验证和拓展这些发现。
总之，这项研究通过结合行为测量、神经振荡分析和个体差异评估，深入阐述了听觉刺激谐和性及音乐能力在塑造感知-运动关联动态过程中的关键作用，深化了我们对人类动作控制灵活性的理解。
