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莫扎特音乐对幼儿时空推理能力影响的研究

在职博士网      2015-06-30       来源: 《心理发展与教育》

  进一步分析性别差异时发现,静息状态下5岁男童的时空推理成绩显著高于女童,与国内外研究结果类似。男童在空间推理方面具有一定优势,如在心理旋转任务、空间知觉任务中的表现都显著优于女童(Berk,2006),在本实验的时空推理任务中也得到验证。侯公林、缪小春、陈云舫、胡世红和徐微云(1998)研究发现,在5岁之后,男童的心理旋转能力要略高于女童。Utall等人发现,5岁男童在解释空间地图时的表现要优于女童。刘秀环、钱文和林泳海(2007)对3~6岁儿童的心理旋转能力的发展进行系统研究也证实此观点。

  对空间能力的性别差异,存在生物遗传学因素的解释。有学者认为,暴露于雄性激素下,会提升右半球的功能,使得男性具有空间加工优势。因为对于大多数人来说,空间技能主要定位于右半球大脑皮层。例如,研究显示那些出生前雄激素水平异常高的女性,在空间旋转任务中表现非常优异。另有研究发现,无论在男性或女性,空间任务表现都会系统性地根据雄激素水平而变化(Berk,2006)。其次,这种差异可能是由于男女两性大脑皮层组织的差异造成的。如Gur等(1999)使用MRI技术研究发现:在大脑单位容积内,女性灰质比男性高,男性白质比女性高。将该结果与脑认知功能的性别差异相联系发现:由于灰质主要与刺激和信息的认知加工密切相关,女性在单位容积内较高的灰质可能与语言加工、情绪加工优势有关。相反,白质主要承担着传递指令功能,男性在单位容积内较高的白质可能与男性在空间认知等更需要神经传递的认知功能方面具有优势有关。此外,推测这一差异可能与经验有关,男性在古代生活中主要负责狩猎,需要在复杂的丛林环境中出入,所以脑内产生大尺度空间表征的能力较强(Berk,2006)。

  此外,许燕和张厚粲(2000)发现,在空间旋转能力上,男性的优势随年龄增长表现为减弱并消失;而女性相对于男性来说,虽表现出“晚熟”的现象,但提高速度快,到了小学高年级能与男性达到类似水平。因此,虽然女童在时空推理能力上比同年龄的男童相对较弱,但其提高的空间比男童大,这可能导致了莫扎特音乐对女童时空推理能力的影响大于男童。

  5.2 产生“莫扎特效应”的音乐具有长时程周期性和高度结构化的特点

  本研究发现,对于女童,莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”影响下的时空推理测试成绩显著高于无声静息状态;巴赫“G大调托卡塔”影响下的时空推理测试成绩也高于无声静息,但未达到统计显著;而科普兰“猫和老鼠”影响下的时空推理测试成绩低于无声静息。此结果表明,科普兰音乐对女童的时空推理能力无促进作用,而莫扎特音乐与巴赫音乐对时空推理能力都具有一定的促进作用,其中莫扎特音乐的影响最显著。

  这种差异的产生可能与音乐作品特征有关。由于所选音乐均为正性(积极情绪)音乐,从而避免了心境不同对测量变量可能造成的干扰,且结果表明并非音乐促进了幼儿的积极情绪就可提高其时空推理能力。此外,所选音乐区分了高低唤醒度,而实验结果表明唤醒度对测量变量也没有显著影响。实验后,以两个问题“你听过这首音乐吗”和“你喜欢这首音乐吗”进行访谈,所有幼儿对3首音乐均表示不熟悉;且大多数幼儿表示喜欢“猫和老鼠”,而对另两首音乐没有好恶。最受幼儿喜爱的“猫和老鼠”,并未促进其时空推理能力提高,也提示“偏好”不是“莫扎特效应”的关键因素。因此,推测音乐的高度结构化和旋律的周期性才是影响时空推理能力的关键因素。

  如Cash,Mallakh,Chamberlain,Bratton和Li(1997)曾指出,音乐结构可能会影响认知。他们选取了高度结构化的德国作曲家巴哈贝尔(Pachelbel)的“D大调卡农”和巴托克的结构性不强的音乐对比,结果发现,聆听巴哈贝尔音乐后的时空推理成绩要高于聆听巴托克后的成绩,但未达显著。这与本研究的结果类似:聆听莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”和巴赫“G大调托卡塔”这两首高度结构化的音乐后,幼儿时空推理成绩都高于聆听不具备高度结构化的“猫和老鼠”的成绩。故此,音乐的高度结构化对幼儿的时空推理具有一定的促进作用。

  此外,长时程周期性也是影响幼儿时空推理能力的另一不可忽视因素。Hughes(2002)发现在莫扎特音乐中,由4~60个音符组成的旋律线的重复度显著高于其他著名作曲家;且其长时程周期性最显著(30秒周期)。推测每20~30秒一次的有规律的重复的旋律在人脑中激起的反响最大,这与神经系统的许多功能类似,如睡眠开始时脑电波的频率是每30秒一次的循环(Hughes,2001),又如人在安静松弛状态下脑电波的频率也存在30秒一次的循环(侯建成,2007)。fMRI和NIRS实验表明,具有长时程周期性的莫扎特音乐显著激活了与时空推理任务密切相关的背外侧前额叶和枕叶等脑区(Bodner et al.,2001; Suda et al.,2008)。EEG功率谱研究也发现,长时程周期性的莫扎特音乐对大脑α1频段脑电功率谱的作用最显著(卢英俊等,2011)。此猜测在本研究中得到了证实:具备长时程周期性特点的莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”对时空推理的影响最强;巴赫“G大调托卡塔”虽具备周期性特点,但其重复的旋律线主要是由4~10个音符组成,对时空推理能力的影响比莫扎特音乐弱。由于体裁的原因,巴赫“G大调托卡塔”旋律的构成单元较多地以直线进行与装饰音性质的环绕型为主,声部横向运动的幅度较窄;作品中呈现出均值型节奏、并重复贯穿密集均匀的音值组合。这些特征导致巴赫“G大调托卡塔”的循环具有短时程周期性特点,其重复性旋律不易在脑内形成共振,对大脑皮层不能产生持续性的影响。

  5.3 “莫扎特效应”的产生可能源于“直接启动”

  本研究发现,同样具备高唤醒度、正性情绪的三首音乐作品对时空推理能力的影响存在显著性差异:莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”和巴赫“G大调托卡塔”提高了时空推理能力,而科普兰“猫和老鼠”却无效。如前所述,唤醒度与心境的改变可能不是导致“莫扎特效应”产生的必然因素,而音乐独特的结构性与周期性对脑部产生的“直接启动”才是时空推理能力提高的关键。认知神经科学领域的研究为这一猜测提供了证据:Koelsch等用fMRI研究发现,令人愉悦的音乐会激活额下回、前上脑岛、腹侧纹状体、Heschl氏回及罗兰迪克岛盖(Rolandic operculum)(孙亚楠,刘源,南云,2009)。Maguire和Frilh(2003)利用PET研究也发现,在正性音乐刺激中,左侧额叶、双侧海马回、左侧岛叶前部和右侧丘脑出现激活。而Bodner等(2001)利用fMRI研究发现,与聆听高唤醒度、正性情绪的“献给爱丽丝”相比,被试在聆听莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”时激活了更多的大脑区域,例如前额叶、枕叶、小脑等,这些区域被认为与空间推理相关联。由此可见,高唤醒度、正性情绪音乐对大脑的激活模式异于莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”,它并没有独特地激活与时空推理相关联的脑区。因此,唤醒度与心境因素假说不足以解释“莫扎特效应”;莫扎特“D大调双钢琴奏鸣曲”长时程周期性、高度结构化的特点使其在脑内形成共振,引起大脑相关区域波幅升高,提高了大脑活动效率,这也许是“莫扎特效应”的认知神经生理机制(黄君,2009)。

  5.4 充分利用音乐欣赏与音乐训练等手段促进儿童发展

  本研究揭示聆听莫扎特音乐,会导致女童的时空推理能力短暂提高,且产生“莫扎特效应”的音乐具备长时程周期性和高度结构化的特点。提示教育者可以选择具备长时程周期性和高度结构化特征的纯钢琴曲,作为幼儿音乐欣赏活动中的素材,还可以将之作为自由活动时间的背景音乐,让幼儿(特别是女童)在长期聆听、感受理解和鉴赏音乐作品过程中,进一步促进和巩固其时空推理能力的发展。同时研究还表明,音乐训练能够刺激大脑皮层的活动,6个月的短期训练即可显著改变行为,并改善神经突触的生长(Moreno,Marques,& Santos,2009);ERP研究也发现音乐训练能改善儿童前额叶相关的执行功能(Moreno et al.,2011;韩明鲲,吕静,2013)。热爱音乐是儿童的天性,天真活泼的幼儿对音乐有着天然的亲近和向往。教育者应重视音乐的认知开发功能,充分利用音乐欣赏和音乐训练等手段,更好地促进其发展。

  综上,本研究证实,5~6岁女童存在“莫扎特效应”,此前未见于文献报导。此外,产生“莫扎特效应”的音乐具备长时程周期性和高度结构化的特点,支持“直接启动说”理论。未来研究中还应利用EEG、fNIRS等认知神经科学的手段对不同唤醒度、情绪效价、偏好、结构化及周期性的音乐做进一步探究,全面揭示“莫扎特效应”产生的大脑机制并深入考察莫扎特音乐对女童的独特作用。通过音乐学、生物医学工程与软件工程的多学科交叉,还可编制自动分析软件,尝试对专家筛选的音乐的结构与周期进行更为精准的量化分析。

 

  参考文献:

  [1]Aheadi,A.,Dixon,P.,& Glover,S.(2010).A limiting feature of the Mozart effect:Listening enhances mental rotation abilities in non-musicians but not musicians.Psychology of Music,38 (1),107-117.

  [2]Akiyama,K.,& Sutoo,D.E.(2011).Effect of different frequencies of music on blood pressure regulation in spontaneously hypertensive rats.Neuroscience Letters,487(1),58-60.

  [3]Berk,L.E.(2006).Child development.7/e.Boston,MA:Pearson,546.

  [4]Bodner,M.,Muftuler,L.T.,Nalcioglu,O.,& Shaw,G.L.(2001).fMRI study relevant to the Mozart effect:Brain areas involved in spatial-temporal reasoning.Neurological Research,23 (7),683-690.

  [5]Cabanac,A.,Perlovsky,L.,Bonniot-Cabanac,M.C.,& Cabanac,M.(2013).Music and academic performance.Behavioural Brain Research,256,257-260.

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