音乐对言语工作记忆影响研究

金倩雯

1 引言

音乐和语言具有十分密切的联系，二者都涉及音高、节奏、音质等基本元素，共享基本的加工机制使音乐研究推进语言研究发展成为可能。合适的音乐能有效促进言语工作记忆的工作效率，包括提升记忆的正确率、降低反应时和扩大工作记忆容量。音乐不仅是普通人群的娱乐性产品，更对生理和心理障碍患者听能、心理、情感和自我认知有积极影响。言语工作记忆在言语认知加工系统中扮演重要角色，对言语工作记忆的认识可以有效加强对大脑言语认知加工系统的认识。本文回顾了音乐对言语工作记忆影响的已有研究，从音乐节奏、音强和类型及绝对音高能力和音乐经验的角度归纳音乐影响言语工作记忆的衡量指标。

2 言语工作记忆及其衡量指标

2.1 言语工作记忆

对工作记忆的研究是认知研究领域的重要部分，Baddeley等[1]提出的早期工作记忆模型认为，工作记忆可分为言语工作记忆、视觉（空间）工作记忆和中央执行系统。关于言语工作记忆的研究自1975年开始，作为工作记忆的重要组成部分具有加工现时目标言语信息、促进长时记忆生成，以及从长时记忆中提取相关言语信息的作用[2]。

2.2 衡量指标

对言语工作记忆的衡量需要考虑两个方面，一方面是信息激活与保持的容量，另一方面是认知资源在存储与加工间的有效转换、分配与协调能力。目前大多研究采用正确率、反应时和工作记忆容量（工作记忆广度）3个指标衡量个人言语工作记忆能力。

言语工作记忆衡量指标如表1所示，言语工作记忆正确率和反应时在个人的任务行为结果中是动态的，即随任务难度、负荷的变化而改变，而工作记忆容量对同一时间的个体来说是静态的，不同人的工作记忆容量不一，一般来说工作记忆可保存7个单元的信息[3，4]，但最终结果因人而异。正确率可反映个人对言语记忆任务完成的准确度，反应时反映加工速度，工作记忆容量反映信息储存容量，故言语工作记忆能力越高，在相同反应时下正确率越高,在相同正确率下反应时越短,同一状态下工作记忆容量更大。对正确率和反应时的研究多采用n-back言语工作记忆匹配任务，随n值的增大，贮存的任务量更大，需消耗的记忆资源越多，对执行控制要求更高[5～7]。在行为结果中反映为记忆正确率下降、反应时延长。工作记忆容量反映记忆内容储存容量的大小，常用认知心理学研究的阅读广度测试衡量研究对象的工作记忆能力水平[8]。阅读广度任务要求被试念出句子并记住最后一位或两位字词。被试回忆量越大，说明言语工作记忆容量越大。阅读广度测试难以充分保证工作记忆协调性是否得到反映，即其对认知控制、加工能力反映不足[9]。

表1 言语工作记忆衡量指标

3 音乐的不同因素对言语工作记忆的影响

关于音乐对学习的影响始于上世纪60年代，直到21世纪初许多学者才开始关注音乐对言语工作记忆的影响。随着音乐文化的发展，研究发现音乐和语言都会激活大脑相应部位，如布洛卡区、运动前区皮层、前顶叶[5，10～12]，所以音乐对人们的认知和心理会产生重大影响。孙长安等[13]研究发现，音乐条件对工作记忆效果有显著影响，有音乐条件下的记忆效果优于音乐条件的效果，其脑电结果也证实音乐对工作记忆的促进作用与大脑顶叶有关。

音乐的有无对工作记忆的影响并非绝对的，而是会受到音乐各不同因素的共同作用，如节奏、音强、音高、时长、种类以及被试音乐经验等，不合适的音乐甚至会给工作记忆带来负担，阻碍正常认知活动的进行。

3.1 音乐节奏

目前，大多研究对节奏的控制并不精确，都是基于节奏的相对快慢得出结论，也有用量化软件BPM Analyzer l.1对节奏进行绝对控制[14]。相比于激昂背景音乐下，大学生在舒缓背景音乐下的注意力更稳定，工作记忆容量更大，说明节奏慢的背景音乐有助于注意力和工作记忆容量的提升[11]。有研究通过脑电研究证明，节奏为每分钟60拍的舒缓型音乐可使人们的身体处于放松状态。舒缓型音乐的节奏与人的脑电波频率相似，这种音乐能够降低心跳频率及血压，使大脑达到更好的状态，促使大脑各方面机能提升[15，16]。

也有研究证明这种影响与其他因素存在交互作用。例如，对有听音乐习惯的被试，慢节奏下的反应正确率比快节奏更高[17]；而对于学习时没有听音乐习惯的被试，学习反而受慢节奏中文歌曲的干扰。该研究还将节奏和音量同时考虑，发现快节奏、低音量和慢节奏、高音量的背景音乐能够有效提高人们的言语工作记忆正确率，降低反应时，而快节奏、高音量和慢节奏、低音量的背景音乐却降低了人们的言语工作记忆正确率，延长反应时。这是由于在进行工作记忆的同时，背景音乐要占用一定的认知资源，唤醒水平过低或过高不利于认知任务的完成，对工作记忆的促进作用降低[13]。因此，只有中等水平的唤醒度才能促使个体发挥最佳潜能，从而更好地完成认知任务，即在音量和节奏的唤醒水平之和达到稳定值。

3.2 音乐音强

对于音强的控制常用软件有mp3 gain1.3.4[14]、edifier easy[17]和mp3 gain1.3.5[17]。背景音乐的音强对言语工作记忆正确率和反应时有显著影响，随着声压级增大，工作记忆表现降低[18]。但音强既不是越大越好，也不是越小越好。胡承江把舒缓背景音乐以不同大小的音强呈现，发现音强大小在65 dB时对注意稳定性的提升作用最佳，过大或过小的音量会给认知加工带来负担，导致工作记忆正确率降低，反应时延长[19]。不同音量水平对言语和空间工作记忆任务的反应速度影响差异不显著[14]。

3.3 音乐类型

音乐类型是综合性概念，是由于节奏、音高起伏、音质甚至文化等因素共同作用下形成的整体特征。早在1993年就有学者关注音乐类型对言语工作记忆的研究。他将背景音乐分为3类，分别是浪漫音乐条件、摇滚音乐条件和无音乐条件。结果显示只有在浪漫条件的背景音乐下，被试的成绩最好[6]。欧等[20]探讨了恐怖背景音乐对言语工作记忆的影响。通过对比15名大学生分别在放松和恐怖音乐中完成工作记忆任务结果，发现恐怖背景音乐诱发的负性情绪会使言语工作记忆受到干扰，这种干扰比空间工作记忆受到的小。也有研究就不同语言[21]、复杂程度[22]的音乐类型进行考察，发现当被试在母语音乐条件下、简单的音乐类型下的言语工作记忆表现更好。

以上研究表明，音乐类型表现为浪漫、舒缓、简单、放松的音乐更能对言语工作记忆产生积极作用，过高或过低的唤醒水平都会对言语工作记忆产生消极作用。

4 被试音乐水平对言语工作记忆的影响

4.1 绝对音高能力

绝对音高能力是指具备将音调与其名称之间建立联系的能力，目前有不少研究对人群中拥有绝对音高能力的人进行考察，这种命名能力是一种将音乐和语义建立联接的过程。绝对音高能力与个体语义工作记忆成绩显著相关，具有绝对音高能力的被试在语义工作记忆表现上比不具绝对音高能力的被试好。杜醒[23]对560名中国大学生进行绝对音高能力筛查和言语工作记忆测验，使用软件colledit2.0对音调进行处理，每个音调长度400 ms，发现在中国大学生群体中有7.9%具备绝对音高能力，高于白种人普通人群比例。在性别差异上，女性绝对音高拥有者的比例显著高于男性，证实女性在语言发展中存在明显优势。

侯建成等[24]对绝对音高能力者进行汉语语音、语义及不熟悉的藏语字形工作记忆任务实验，结果表明绝对音高能力被试的语音、语义工作记忆优于不具备绝对音高能力的被试，但两组被试在字形工作记忆上的差异不显著，这是由于需要通过额外的认知资源加工不熟悉的藏语字形，造成工作记忆负荷增大，绝对音高能力被试的工作记忆加工优势随着工作记忆任务难度的增加而逐渐减退。

4.2 被试音乐经验

依据被试是否在日常音乐习惯或接受专业训练将其分为无音乐经验、有音乐经验和音乐专业者。被试个人的音乐经验对其言语工作记忆行为结果造成较大影响。从反应时上看，无论有无学习时听音乐的习惯，被试在言语记忆任务的表现没有显著差异，但背景音乐对无听音乐习惯被试的图片学习有消极影响[18]。

音乐经验对言语工作记忆和大脑认知存在不可忽视的影响。余原[25]在实验研究中加入音乐经验变量，结果发现与无音乐背景条件相比，非音乐专业者在慢节奏、低音量的背景音乐条件下表现更好，而音乐专业者在快速、低音量的音乐条件下表现更好。George等[7]在脑电实验中也有同样发现，音乐专业者在言语、视觉和执行记忆的标准化子测试上优于非音乐专业者。音乐对听觉皮层的发展有实质性促进作用，开始学习音乐的年龄和脑电成分分析（event-related potentials，ERP）晚期脑电成分P3的大小显著相关[26]。10岁后的音乐专业者脑电波和学习年龄间没有表现出显著相关[27]。

因此，音乐经验对言语工作记忆产生积极影响，可能由于音乐经验促进了音乐和语言加工中共有的基本听觉参数，如音高、节奏等。认知神经科学研究结果表明，早期音乐经验能改变个体听觉皮层的唤醒水平，进而提高听觉皮层对声音的感知能力。

5 总结

通过对以往研究的回顾，可以发现音乐对大脑言语认知的作用非同小可。音乐对言语工作记忆的影响并不是绝对线性关系，言语工作记忆会受到音乐各基本因素和被试音乐水平的共同作用而表现不一。当各因素唤醒水平之和达到特定值时，对言语工作记忆的促进效果最佳，但目前并无对这个特定值的量化研究。

5.1 研究展望

以往研究对言语工作记忆和语言认知科学的发展起积极的推进作用，但仍在以下方面有进一步改善和发展空间。第一，已有研究多关注音乐本身的要素，对被试的主体特征关注不够。对背景音乐条件下工作记忆任务完成情况研究中应考虑被试主体的人格特质、背景音乐偏好等，同时，不同被试的不同时期、对同一音乐的熟悉度也会影响言语记忆任务因此，被试的主体特征应考虑在研究变量范围内。第二，应考虑社会文化因素影响。Giroux等[28]对92名母语为卢旺达语，二语为英语的被试研究发现，音乐熟悉度对工作记忆没有影响，这是由于音乐中社会文化差异带来的结果不同。因此，在音乐中的社会文化因素对言语工作记忆的影响也是未来研究考察的方向。第三，由音乐引起的中介变量对言语工作记忆的影响有待进一步研究。音乐的出现对大脑的刺激多种多样，其中不乏引起个人情绪和注意力等因素的变化。情绪和注意力对于工作记忆的影响十分重要，这些中介变量的变化会消耗大脑认知资源。言语工作记忆的变化是由音乐本身变化引起，还是由其中介变量变化引起，有待进一步研究。第四，言语工作记忆需要不断被清空，这样大脑才不会被垃圾信息填满。因此，对言语工作记忆的考察绝不能只看言语工作记忆容量，还应关注对言语记忆信息的处理、转化、协调能力。

5.2 应用展望

音乐对言语工作记忆的研究可以为学习能力判断、不同言语障碍和认知障碍的早期识别提供参考。工作记忆能比智商更好地预测学前5岁儿童6年后的学习成绩[4]，说明对言语工作记忆的研究可对未来学习能力作出预判。此外，对于特殊人群，如听力障碍患者、自闭症患者、阿尔兹海默症患者等，可以利用其在不同音乐状态下的言语工作记忆表现，判断其认知情况和可能的发展状况，为不同言语障碍和认知障碍的早期识别提供参考。

音乐对言语工作记忆的研究可推动音乐治疗和音乐康复的发展。音乐治疗是临床和循证医学上由音乐治疗师对患者制订个性化音乐治疗方案，作为一门与音乐、医学和心理学相关的跨学科产物，音乐治疗在言语障碍干预中有重要作用。通过考察音乐对言语工作记忆的作用，可以为不同患者定制个性化音乐干预方案，帮助其在听觉能力、言语感知、认知功能、沟通能力上得到提升。

总之，对音乐在言语工作记忆上的研究还有许多发展空间，如在主体特征、社会文化因素、中介变量、音乐诊断、音乐治疗、音乐教学上的研究，对认知科学的发展有重大意义，研究结果不仅能给语音学、心理学、教育学带来启示，还有望推动言语障碍早期识别、言语能力的判断、言语障碍康复、语言教学等领域的应用发展。