脑机启侦 | 大脑对音乐的边界感知（8.31）

更新时间：2024-09-02 17:57  浏览量：19

了解与感知音乐边界对于揭示音乐体验背后复杂过程至关重要，这些过程包括我们在音乐中寻找乐趣和意义的能力。试想，如果音乐没有清晰的段落划分，其连续的流将缺乏结构，变得难以承受或相当乏味。

通过分析音乐家和非音乐家在音乐乐句转换时的大脑反应，我们填补了音乐感知和认知领域中的一个关键空白。我们注意到，在音乐边界转换期间，大脑活动发生了显著变化，这种变化因音乐素养而异。这强调了专业知识对完善我们神经处理过程的影响，并揭示了大脑中一种类似于语言系统的基本时间分割机制，其影响超越了音乐领域，对听觉场景分析具有更广泛的意义。

音乐边界

音乐乐句边界的感知是人类音乐体验的关键方面：它使我们能够组织、理解、享受和记忆音乐。识别边界是将音乐分割成有意义片段的前提，有助于高效处理和存储信息，同时通过对即将发生的音乐事件的期待提供愉悦、充实的聆听体验。在斯里达兰等人关于交响乐乐章间粗略音乐边界研究的基础上，研究小组进一步探讨了更细微的边界，测量了18位音乐家和18位非音乐家在听音乐时的功能性磁共振成像（fMRI）反应。

通过一般线性模型、独立成分分析和格兰杰因果分析，我们观察到在预期音乐边界时听觉整合的增强，以及在边界期间和紧随其后的额颞顶网络中活动的广泛减少。值得注意的是，这些反应受到音乐素养的调节。研究结果揭示了音乐结构、专业知识和认知处理之间的复杂相互作用，推进了我们对大脑如何理解音乐的认识。

感知边界的能力不仅使我们能够理解和欣赏音乐，也是我们日常基本功能的基础。识别边界使我们能够从连续不断的感官信号流中区分信息。边界检测是特征提取的前提，是对象识别和后续记忆编码的准备性工作：只有通过将世界分割并组织成更小、更有意义的单元，并将它们相互关联，我们才能理解这个世界。

当事件被组织成层次结构，按不同细节水平分类，并在不同时间间隔发生时，边界检测成为维持我们感知、注意、记忆和决策的核心过程。将持续的信息解析为事件与更新工作记忆、访问长期记忆和学习新技能密切相关。事件分割可能是由一种适应性机制产生的，该机制整合近期信息以改进对未来事件的预测。

音乐是一个随时间展开的动态信息过程，旋律、节奏、音色、响度和和声等听觉元素相互作用，形成层次结构。在聆听过程中，我们的大脑通过提取低层次和高层次特征、识别模式并预测接下来将发生什么来处理这种结构。这个过程吸引了我们的注意力和认知资源，因为随着我们对不断变化的音乐信息流的理解，我们的工作记忆不断更新。

通过对18位音乐家和18位非音乐家在聆听音乐时的功能性磁共振成像（fMRI）反应进行分析，研究人员发现，当听众接近音乐边界时，大脑的后部听觉区域会为即将到来的变化做准备，而在音乐边界期间及之后，大脑的中部和前部听觉区域则会处理新信息，同时额叶区域的活动显著减少。这种动态的神经活动模式类似于我们在语言处理中解析句子的方式。

斯里达兰等人他们追踪了未经音乐训练的听众在交响乐乐章转换（即粗粒度边界）期间的fMRI活动，发现了两个相关的大脑网络：一个与检测显著事件相关的腹侧额颞网络和一个与信息维护和工作记忆相关的背侧额顶网络。这种背侧/腹侧的区分表明，自愿注意力和非自愿注意力集有不同的神经网络，这与此前在视觉感知中的发现相一致。

该研究旨在填补音乐认知和神经科学领域中的一个重要空白，即对作为实时聆听任务中连续变量模型的细粒度音乐边界的细致探索，并将此研究扩展到涵盖不同的音乐流派，探讨在此范式下听众对音乐边界的探索。

新闻来源：PNAS