教育神經科學視野下原聲吉他用于失樂癥輔助訓練的可行性探究

文/張醇香 閆 霏

一、教育神經科學視野下失樂癥的相關研究

作為一門新興的交叉學科，教育神經科學將教育學、神經科學及心理學有效結合了起來，在其自身不斷的進步與發展下為各自分支學科在本領域的研究提供了新的視角。通過中國知網關鍵詞檢索“失樂癥”“失歌癥”“唱音障礙”可知，目前國內對于該領域的相關研究主要集中在2000年之后，其中周加仙、宋蓓、侯建成、蔣存梅等學者以《失樂癥的語言語調加工障礙》《失樂癥的認知神經機制及矯正和教育策略》《失歌癥者對音樂和言語音高的加工》為代表的多篇學術論文，以及《音樂教育神經科學》和《教育神經科學視野中的音樂教育創新》等專著，為該領域在國內的發展貢獻了主要的研究成果。蔣存梅與楊玉芳在一篇文章中通過對國內外相關研究整理表示：“目前英國有4%的人患有失歌癥（即失樂癥），美國失歌癥的比率達到5%，同時在一項對于117名中國大學生的研究中，失歌癥發生率為3.4%1?！边@一數據不僅提醒我們需要提升對失樂癥群體的關注，也為目前音樂教育與神經科學之間緊密的溝通賦予了更高的期待。

（一）失樂癥的癥狀表現

失樂癥(amusia)也稱音癡、音盲或失歌癥，是人的大腦在處理音樂信息時存在的加工障礙。失樂癥癥狀的主要表征在于無法感知小于一個半音的音程2，并同時對自己或他人歌唱時是否走調以及節奏和旋律是否一致的判斷也存在著相應的問題3。目前學界對于失樂癥的研究手段主要集中在事件相關電位(Event-Related Potential, ERP)、功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)、蒙特利爾失樂癥診斷測驗(Montreal Battery of Evaluation of Amusia, MBEA)及正電子發射斷層顯像技術(Positron Emission Computed Tomography, PET)。其中事件相關電位對于失樂癥癥狀的判斷主要體現在其與正常人所呈現出的N200與P300波幅的差異——失樂癥患者在處理音樂旋律時N200在大腦右側額下回明顯，而正常人的N200在左右兩側額葉上/下回、額中回、中央頂區明顯4；同時，失樂癥患者在加工音樂旋律時所反應出的P300成分也高于正常人，這表明失樂癥在加工音高刺激時大腦付出了更多的努力5。在利用功能性磁共振成像的相關研究中，失樂癥癥狀主要體現在右側額葉下回的眶額區部位，正常被試的激活強度隨音程的增多而增強（即正相關），而失樂癥被試的激活強度則降低（即負相關）6。蒙特利爾失樂癥診斷測驗是由Isabelle Peretz所發明的，這個測驗從音高、節奏、音樂記憶三個方面對受試者進行刺激，受試者需要在聽完兩個刺激片段后對二者做出相同/不同的判斷，最終根據測驗結果判定受試者是否具有失樂癥癥狀。通過Peretz在一項使用蒙特利爾失樂癥測驗的研究中7，我們可以清晰地了解到失樂癥患者Monica在測試過程中對半音音程分辨的模糊以及由失樂癥癥狀所延伸到的節奏辨別能力的影響。

（二） 改善失樂癥的可行性分析

正常的聽覺皮層是失樂癥后天可以通過訓練得以改善的前提。宋蓓與侯建成在《先天性失樂癥音樂音高信息加工的認知及神經機制》一文中表示，失樂癥的聽覺加工機制異常存在于聽覺皮層之外，即額葉皮層發育異常，而其本身的聽覺皮層是正常的8。因此在失樂癥聽覺皮層正常的前提下，利用大腦神經元的可塑性特征，通過音樂訓練對失樂癥患者的音高感知能力進行改善就具有了可行性。Antoine Shahin等人為了證明音樂訓練可以對大腦神經產生積極的影響，其團隊在利用聽覺誘發電位研究神經可塑性與音樂訓練經歷間關系的一項實驗9中，通過對比技巧高超的音樂家與非音樂家在聆聽樂器純音時所呈現出的N1C和P2反應，得出聲音訓練經歷是可以對聽覺皮層分布區域中神經元調諧特性有影響作用的。因此，就神經元在記憶中的可塑性而言，持續合理的音樂訓練是可以在一定程度上增強突觸間相互作用的。

另一方面，目前國內外的許多研究也已證實，較早接觸音樂訓練可促進神經系統及其功能的發育，制定一個系統且合理的訓練甚至可以使兒童在9歲前有大概率形成絕對音感的能力10。侯建成與董奇在《音樂認知能力的發展及其大腦可塑性研究》一文中也通過對國外多組實驗的整理，歸納出了嬰幼兒期、兒童期、青少年期及成年期不同年齡階段中的音樂認知能力及大腦的可塑性，文章中指出：“由于音樂自身具有的結構和組織形態，人腦越早接觸音樂就越有利，適當的音樂教育有利于促進神經系統的整體性發展，更能有效地促進新生兒的腦突觸(腦神經)生長11。”從這些結果可以推論，對于失樂癥的及早發現，并且在兒童大腦發育的關鍵期進行音樂相關的強化訓練，其被改善的效果將可能會變得更加顯著。綜上所述，雖然目前并沒有找到與失樂癥治療相關的有效措施與研究成果，但從音樂對大腦的可塑性特征來看，通過制定合理且長期的音樂訓練手段來刺激大腦中的突觸結構，以提升失樂癥患者對于半音音高的感知能力在理論上是可行的。

二、原聲吉他用于失樂癥輔助訓練的優勢與設想

（一） 原聲吉他用于失樂癥輔助訓練的優勢

1.基于品絲構建的可視化半音指板

在一些國外的相關實驗612中，我們可以得知失樂癥患者主要表現在對于細微音高的感知能力較弱，且閾值范圍在一個半音音程左右。那么通過練習一種固定音準的樂器使練習者能夠進行自我音樂強化訓練就具有了實際意義。在吉他指板的設計中，每一品格之間的關系并不是完全相同的，制琴師會根據上下弦枕間的有效弦長進行計算（弦長/固定值=品位寬度），從而得出每一品的寬度。例如一把有效弦長為645m m的民謠吉他，其第一品的寬度就是645/17.84≈36.15mm，第二品的寬度就是(645－16.15)/17.84≈34.13mm，以此類推。這些精密的計算使得吉他的音準在相對范圍內得到了保證，因此與小提琴、二胡等其他無品樂器要求演奏者純靠聽覺去主動改變手指位置相比，吉他基于品絲構建的指板系統對演奏者樂感的要求更低。

其次，Schroeder及其團隊在一項研究13中表明，視覺和體感輸入可以調節聽覺皮層中振蕩活動的相位，潛在地放大對相關聽覺信號的響應。因此與鋼琴、管樂等樂器相比，吉他指板的音高排列則更具有可視性特征。如圖1所示，橫向排列所呈現的是每一根琴弦在不同品位中的音名，可以看出在以“品”為單位的前提下，同一根琴弦相鄰的每個音之間都是半音的關系。因此，失樂癥群體通過演奏相鄰品位的兩個半音在感受到音高刺激的同時，其視覺上也能接收到半音間的相鄰關系與全音間的相隔關系。這種視覺與聽覺的雙重強化對于音高感知障礙群體訓練是具有實踐意義的。

圖1 吉他指板局部音階圖

2.基于箱體振動產生的感受性互動

原聲吉他的聲學原理主要是先通過撥動使琴弦產生振動，琴弦通過振動進而將能量傳遞并引發琴碼、面板、音梁、空氣腔及背側板的一系列共振，最終通過空氣振動進入人耳。同時，不同材質的琴體以及不同的音梁結構設計對于振動的傳遞也會產生影響。因此，無論是采用古典式的四點持琴法還是民謠式的三點持琴法，背側板都會將振動反饋到演奏者的身體上，使琴人之間產生感受性互動。

原聲吉他的背側板振動受琴弦振動的頻率影響，因介質的不同只影響波速，并不對波的頻率造成影響，所以背側板所產生的振動頻率是會與演奏琴弦產生的音高頻率成正相關的。李壯在其碩士論文《新材料原聲吉他性能與制作研究》指出：“低頻聲音主要是音板通過側板和空氣腔將振動能量傳至背板，從而引起琴體整體的振動發出低頻聲音；而高頻聲音則主要由音板與琴橋共同發出，背板參與較少14。”可以得出，演奏低音會使背側板的共振更加明顯。通過對原聲吉他三根有纏繞層低音弦（4弦、5弦、6弦）的前4品的音高振動頻率進行整理（圖2），可以看出6弦上不同半音音高間的頻率差距范圍在4.9～5.8Hz之間；5弦上不同半音音高間的頻率差距范圍在6.5～7.8Hz之間；4 弦上不同半音音高間的頻率差距范圍在8.8～10.4Hz之間。

圖2 吉他部分音高與頻率表

認知神經科學領域的相關研究認為頻率的變化對于聽者分辨詞匯或音樂是至關重要的15。因此失樂癥群體在用吉他進行半音感知訓練的過程中，可以通過抬高右腿支撐點的方式，便于將下巴貼在距離最近位置的側板上，以骨傳導的方式更好地感知半音間頻率的振動差異。通過圖2的振動頻率數據分析，4弦的半音間頻率差距較其他兩根低音弦更大，振動的變化也更加明顯，因此在訓練時可以先從4弦開始做對比練習，進而循序漸進，最終覆蓋前四品的所有琴弦。

（二） 原聲吉他用于失樂癥輔助訓練的方式設想

通過原聲吉他在視覺、聽覺、觸覺三個方面對失樂癥群體訓練的優勢，并基于古典吉他與視唱練耳的部分教學理念，制定出本節訓練內容的設想。同時，考慮到失樂癥群體絕大多數對音樂不僅訓練少而且樂感較差，故本訓練旨在以操作簡單、指向型強為初衷進行設計。

1.右手的訓練方法

在練習初期，因為需要兼顧使背側板良好且明顯的共振15，所以只涉及撥奏4弦、5弦、6弦。右手首先應將前臂關節放在面板與側板交界處，并抬高左腿（古典吉他四點式持琴法）或右腿（民謠吉他三點式持琴法），使吉他處于適于演奏的高度。其次，右手的無名指、中指、食指分別放置在1弦（最細的一根）、2弦、3弦上作支撐位；用大拇指靠弦（彈完目標弦后順勢靠在下一根琴弦上）演奏4弦、5弦、6弦。這樣的方式能夠在穩定右手撥弦動作的同時，也能使面板與背側板充分地進行共振。到了練習后期，可以將拇指放置在6弦上作支撐位，食指、中指、無名指依次靠弦演奏。

2.左手的訓練方法

將左手食指、中指、無名指、小拇指分別以1指、2指、3指、4指命名，空弦則以0表示。練習時左手的拇指應放置在第2品后的琴頸中心位作支撐，接著將1指按在第一品（品絲稍左側位置，靠近品絲但不按在品上），依次類推，以拇指為支撐作左手4根手指的按弦練習。熟練后，練習者需要結合右手靠弦技術分別對上方三根低音弦作左手順序的0-1、1-2、2-3、3-4的彈奏，同時可以將下巴貼合在距離其最近位置的側板上，以骨傳導的方式更好地感知半音間頻率的振動差異。

3.模唱的輔助練習

基于失樂癥群體對半音分辨模糊的特性，在使用吉他作為輔助訓練的同時，還需練習者對所演奏兩個半音的音高進行模仿演唱。通過對C自然大調唱名分析，我們可以發現其音階中兩組半音（E-F、B-C）的唱名mi-fa、si-do分別是由一個開口音“i”和一個閉口音“a/o”所組成的。因此在對吉他前四品的半音進行模唱練習時，練習者也可以采取類似的方式，通過開口音和閉口音間發聲方式的不同，感知半音間兩個音高之間的變化。如：mi-ma、di-da等。

4.拓展訓練

在掌握上述訓練方法后，失樂癥群體在自我訓練時可以通過任意組合不同琴弦上的半音（如4弦1-2品與6弦3-4品）來拓展對不同頻率范圍內的半音感知。同時，在訓練的過程中還可以借助吉他方便轉調的優勢，通過將指型整體的上移或是下移，對同一條旋律進行半音范圍的升調與降調，訓練在音程關系不變的情況下，大腦對于旋律整體移調的感知。

三、總結與展望

本文是基于國內外教育神經科學領域已有的失樂癥相關研究結果，從音樂教育視角所提出的設想?！读x務教育藝術課程標準（2022年版）》16中指出，藝術課程要培養的核心素養包括審美感知。音高作為構成音樂尤為重要的要素之一，大腦對其處理產生的障礙無疑限制了失樂癥群體對音樂的審美感受。因著與單通道的信息刺激相比，大腦的上丘神經元更容易受到多感覺（如視覺、聽覺、身體知覺）輸入的影響17。故本文通過制定以原聲吉他為輔助手段進行半音訓練的方式，結合其對失樂癥患者在視覺（可視化指板）、聽覺、知覺（背側板振動）三個維度多感覺整合刺激的優勢，為失樂癥患者能夠自我進行基于半音變化的訓練提供參考。因訓練方式較為簡易，同時原聲吉他相較于鋼琴等樂器更方便攜帶且入門產品的價格也較為低廉，因此這一訓練方案無論是對于先天性失樂癥患者，又或是因早期音樂教育缺失而導致的唱音障礙癥狀都同樣適用。

多學科的交叉和跨學科研究如今已經成為了大趨勢，因此音樂教育領域在未來的相關研究中更多借鑒其他學科的研究成果也是尤為重要的。其實不僅是失樂癥，未來音樂教育學科中的許多問題都需要神經科學及心理學的參與，使教師群體能夠以更科學、更符合大腦發展規律的方式去設置課程、制定教案及完成教學評價。作為一門交叉學科，只有普遍提高學科中每一領域研究者對于問題的敏銳度，受教育者中的障礙群體在接受教育的過程中才能避免盲目性，其問題才有可能以科學的手段被解決。

注釋：

1 蔣存梅,楊玉芳.失歌癥者對音樂和言語音高的加工[J].心理科學進展,2012,20(02):159-167.

2 Naatanen R. Mismatch negativity (MMN) perspectives for application[J].International Journal of Psychophysiolo gy,2000,37(1):3-8.

3 Stewart L,Walsh V.Congnital amusia:all the songs sound the same[J].Curr Biol,2002,12(12):420－421.

4 宋蓓,侯建成.教育神經科學視野中的音樂教育創新[M].北京:教育科學出版社,2016:156.

5 Hyde K L,Zatorre R J,Griffiths T D,et al.,2006.Morphometry of the amusic brain:A two-site study[J].Brain,129(10):2562-2570.轉引自:宋蓓,侯建成.教育神經科學視野中的音樂教育創新[M].北京:教育科學出版社,2016:158.

6 Campo P,Maestu F,Ortiz T,et al.Is medial temporal lobe activation specific for encoding long-term memories?[J]Neuroimage,2005,25(1):34-42.轉引自:侯建成,宋蓓,張豐艷,周加仙.失樂癥的認知神經機制及矯正和教育策略[J].教育生物學雜志,2015,3(01):4-8.

7 Isabelle Peretz.Congenital Amusia:A Disorder of Fine-Grained Pitch Discrimination[J].Neuron,Volume 33,Issue 2,2002.P.185-191.

8 宋蓓,侯建成.先天性失樂癥音樂音高信息加工的認知及神經機制[J].天津音樂學院學報,2015(01).

9 SHAHIN A,BOSNYAK D,TRAINOR L,et al.En-hancement of neuroplastic P2and N1c auditory evoked potentials in musicians[J].Journal of Neuroscience,2003,23:5545-5552.

10 宋蓓,侯建成,駱丹,周加仙.音樂訓練的“關鍵期”與“敏感期”及其音樂教育啟示[J].教育生物學雜志,2020,8(04):278-285.

11侯建成,董奇.音樂認知能力的發展及其大腦可塑性研究[J].星海音樂學院學報,2010(03).

12Jessica M.Foxton,Jennifer L.Dean,Rosemary Gee,Isabelle Peretz,Timothy D.Griffiths,Characterization of deficits in pitch perception underlying‘tone deafness’[J].Brain,2004,127(4):801-810.

13Charles E Schroeder,PeterLakatos,Yoshinao Kajikawa,Sarah Parta n,AinaPuce.Neuronal oscillations and visual ampli cation of speech[J].ScienceDire ct,2008,12(3):106-113.

14李壯.新材料原聲吉他性能與制作研究[D].南京:南京藝術學院,2020.

15[美]Michael S Gazzaniga,Richard B Ivry,George R Mangun.認知神經科學[M].北京:中國輕工業出版社,2011:144.

16 中華人民共和國教育部制定.義務教育藝術課程標準：2022年版.北京:北京師范大學出版社,2022.

17Meredith M A,Stein,B E.Visual,auditory,and somatosensory convergence on cells in superior colliculus results in multisensory integration[J].Journal of neurophysiology,56(3):640-662.