音乐家之间时间排序技能的比较分析

音乐家与非音乐家在音调模式测试（PPT）和元音模式测试中的表现比较。研究发现音乐家在两种测试中均表现更优，尤其在右/左脑协同处理方面。元音PPT因需跨脑区解码（左脑元音识别、右脑音调模式分析）导致 ceiling效应更少，而传统音调PPT存在 ceiling效应（音乐家19人，非音乐家5人）。两种测试呈强正相关（音乐家τb=0.532，非音乐家τb=0.493），证实其评估听觉时序能力的一致性。音乐训练显著提升脑区协同效率，但研究受样本量（n=40）和年龄跨度（18-35岁）限制。

　　

引言

有效听觉能力对于实现高保真度的听觉输入表征至关重要。这不仅取决于准确的声音检测，还依赖于中枢听觉系统对听觉信息的有效处理。¹ 时间线索，如持续时间、间隔和模式刺激的顺序，为听觉系统提供了关键信息。这些线索控制与时间相关的处理过程，对于言语和音乐的感知至关重要，因为这两者都涉及快速的结构变化。² 因此，音高模式测试（PPT）成为评估时间排序能力的宝贵工具。通过考察个体识别和再现音高模式的能力，PPT可以洞察其时间处理技能，并突出其在感知言语和音乐时应对复杂时间需求的能力。^3,4

图1：

使用元音和音调对音乐家和非音乐家的音高模式测试得分进行箱线图表示，并使用Mann–Whitney U检验进行了推断分析结果。

音高模式测试对于研究由胼胝体介导的脑半球间相互作用至关重要，右半球负责解码音高和轮廓，而左半球则负责识别序列模式。^5,6 该测试在外周听力损失的情况下仍然有效，并且对大脑半球功能障碍和胼胝体功能障碍敏感。^7,8 由于训练的原因，音乐家的听觉通路更为精细，他们在基于音调和频率的模式任务中的表现优于非音乐家。^9–14 然而，正如Ishii等人、Fuente等人和Neijenhuis等人所指出的，音调刺激可能会导致天花板效应。¹⁴ 为了解决这个问题，提出了使用语言块作为替代的排序刺激。^15–18 与非语言刺激相比，语言块在言语感知方面具有更高的生态有效性，尤其是元音，因为它们简单、跨语言适用且易于实施。使用元音进行时间排序研究还可以揭示音乐家在旋律识别方面的困难，这些困难可能与异常的听觉处理有关。因此，本研究比较了音乐家和非音乐家在使用元音/a/的PPT上的表现，并进一步探讨了其与传统的基于音调的PPT之间的关系。

方法

本研究采用了横断面设计，并通过目的性抽样招募参与者。已获得机构伦理委员会的批准。所有程序都是非侵入性的，并向每位参与者详细解释，随后获得了他们的知情同意。

参与者

根据样本量计算（功效为80%，显著性水平为0.05），每组至少需要20名参与者。因此，从40名年龄在18至35岁之间的正常听力年轻人中收集了数据，他们被分为两组。第一组包括20名至少有五年正式训练经验的声乐音乐家，包括古典歌手和音乐教练；第二组包括20名没有正式音乐训练或定期音乐练习经历的非音乐家。

数据来自40名年龄在18至35岁之间的正常听力年轻人。参与者被分为两组：第一组包括20名至少有五年正式训练经验的声乐音乐家，包括古典歌手和音乐教练；第二组包括20名没有正式音乐训练或定期音乐练习经历的非音乐家。

在开始测试程序之前，详细了解了参与者的情况以确保他们符合纳入标准。耳镜检查显示结果正常，纯音阈值在500 Hz、1 kHz、2 kHz和4 kHz时≤15 dB HL。声导抗评估显示为“A”型鼓膜图，并存在声反射。所有参与者还通过了成人听觉处理筛查清单（SCAP-A）。¹⁹

没有人报告有影响听力、言语、语言或认知的耳科、神经学或放射学疾病史，因此有资格继续进行测试程序。

仪器

听力评估使用校准的Madsen Orbiter 922听力计进行，配备RadioEar B-71骨振动器和TDH-39耳机。声导抗测试使用校准的Interacoustics AT235设备进行。SCAP-A用于筛查听觉处理困难。¹⁹

对于PPT评估，使用了Hewlett-Packard 15-DAOXXX系统和校准的插入式耳机（Boat BassHeads 225），校准使用声级计完成。

程序

所有行为和生理测试测量均按照ANSI S3.1-1999标准在光线充足、温度适宜且环境噪声水平可接受的房间内进行。因此，本研究对20名音乐家和20名非音乐家分别进行了使用元音/a/和音调的PPT测试。使用元音/a/的PPT包括220 Hz的“低/a/”和261 Hz的“高/a/”，分别对应音乐音符A3和C4。²⁰

因此，测试共包含30个标准化测试项目，每个项目持续150毫秒，刺激间隔为200毫秒，序列间隔为6秒。为了便于比较元音和音调条件下的PPT结果，采用了Pinheiro和Museik的PPT音调协议。21

使用笔记本电脑和校准的插入式耳机对所有参与者进行了PPT测试，测试音量为60 dB SPL。为了减少潜在的偏见，随机选择了测试耳朵。参与者完成了练习试验以熟悉程序并确认理解了指示。对于评分，每个正确识别的刺激三元组得分为1分，而错误回答（包括遗漏或颠倒）得分为0分。所有回答均以书面形式记录下来以供存档。

统计分析

统计分析使用社会科学统计软件包（SPSS，版本26）进行。数据正态性通过Shapiro–Wilk检验进行评估，结果表明数据分布非正态（p < 0.05）。因此，使用中位数和四分位数范围报告了描述性统计信息。组间差异通过Mann–Whitney U检验进行分析，元音基础PPT和音调基础PPT得分之间的相关性通过Kendall’s Tau-B检验进行检验。

结果

研究包括了来自两组的40名参与者，所有参与者的双耳听力均正常。所有参与者都成功完成了基于元音和基于音调的PPT测试。音乐家在基于音调的PPT上的中位数得分均高于基于元音的PPT。音乐家在两项测试中的表现始终优于非音乐家。在基于音调的PPT中，19名音乐家和4名音乐家（第一组）出现了天花板效应；而在基于元音的PPT中，只有5名非音乐家（第二组）出现了天花板效应。Mann–Whitney U检验用于比较两组在两种测试条件下的表现，如图1所示。

如图1所示，音乐家在基于元音的PPT上的表现显著优于非音乐家，无论是右耳（p < 0.001，d = 0.70）还是左耳（p = 0.001，d = 0.63）。在基于音调的PPT中也观察到了类似的趋势，音乐家在右耳（p = 0.002，d = 0.55）和左耳（p = 0.013，d = 0.44）的表现更优。音乐家的数据变异性也低于非音乐家。

此外，Kendall’s tau-b相关性分析显示，两组中基于元音和基于音调的PPT得分之间存在强烈的正相关关系。音乐家之间的相关性显著（τb = 0.532，p < 0.001），非音乐家之间也是如此（τb = 0.493，p < 0.001）。

讨论

本研究使用基于元音/a/的PPT和传统的基于音调的PPT比较了音乐家和非音乐家的时间排序能力。^20,21

两组在基于音调的PPT上的中位数得分均高于基于元音的PPT。元音得分较低的一个可能解释是脑半球间传递的需求增加。音调识别主要发生在右半球，而元音任务需要在左半球进行解码，然后传递到右半球进行模式识别，再传递回来进行标记。22,23 这种复杂的双向脑半球间传递可能是导致两组在基于元音的PPT上得分相对较低的原因。

值得注意的是，在基于音调的PPT中，19名参与者达到了天花板效应，而在基于元音的PPT中，第一组只有4名参与者达到天花板效应，第二组没有。元音基于PPT的复杂性更高——需要音素解码、音高区分、排序和标记——可能减少了天花板效应，使其更适合评估音乐家。^24,25

与非音乐家相比，音乐家在语言和音调任务中的反应变异性较低，排序能力显著更强，这与音乐驱动的神经可塑性增强听觉频率排序的证据一致。^{26,27 音乐家在这些方面的优越听觉排序技能可能归因于颞区的激活增强，这得到了他们在短期记忆任务中的熟练程度的支持。28}

研究结果与先前的研究一致，表明音乐家在时间处理方面具有优势，包括小提琴家和歌手，而且PPT对训练相关差异敏感。1,9,28,29

最后，本研究揭示了基于音调和基于元音的PPT得分之间的强正相关关系，证实了这两种方法都能可靠地测量时间排序。重要的是，基于元音的PPT表现出较少的天花板效应，这突显了其在检测细微音高序列感知差异方面的临床应用潜力。

结论

当前研究强调了音乐训练对时间排序的显著影响，音乐家在特定任务的时间机制方面表现明显优于非音乐家。基于元音的PPT表现出相对较低的天花板效应，表明其在临床应用中具有潜在优势。此外，基于元音和音调的PPT之间的强正相关关系支持了这两种方法在评估听觉时间排序方面的有效性。然而，研究的局限性，包括年龄范围狭窄和样本量小，应在未来的研究中加以解决，以提高研究结果的普遍性。