語言與音樂經(jīng)驗存在雙向遷移：基于普通話母語音樂人的范疇感知

分類號 B842

1引言

語言和音樂是人類兩種用于交際的產(chǎn)物，兩者存在著緊密聯(lián)系。音樂和語言的加工均涉及復雜的認知過程，均調(diào)用音高加工資源（南云，2017；Nanamp;Friederici，2013;Patel，2008）。音高指在知覺范疇內(nèi)聲音的\"高\"低”，由基頻（FO）決定。在音樂中，音高獨特的排列構成樂曲的旋律（Bakan，2012）。而在語言中，音高可以區(qū)分詞義，可以由單音節(jié)上相對音高的變化來實現(xiàn)，具有這種特征的語言被稱作聲調(diào)語言（Pike，1948）。

1.1“訓練遷移效應\"與聲調(diào)范疇感知

基于語言和音樂加工調(diào)用相似的認知資源，研究者提出音樂與語言加工的“共享論”：認為語言和音樂加工具有共同的神經(jīng)生理基礎，二者共享聲音范疇學習的認知和神經(jīng)生理機制（Patel，2003，2008;Friederici，2017）。Besson等（2011）進一步指出，語言和音樂共享認知神經(jīng)機制，音樂和語言領域的經(jīng)驗不僅會在領域一般性（domain-general）的普通聲學（acoustic）層面發(fā)生遷移，兩個領域的經(jīng)驗也可以在領域特異性（domain-specific）層面出現(xiàn)遷移，體現(xiàn)了\"訓練遷移效應（transferof trainingeffects）”。

在同屬于語言和音樂領域的一般性聲學加工層面，相關研究證實了這兩個領域的音高加工經(jīng)驗存在雙向遷移（Cooperamp; Wang，2012；Creel et al.，2023;Giulianoetal.，2011;Huetal.，2020;Marieetal.，2011;Zhaoamp;Kuhl，2015）。例如，Marie等（2011）發(fā)現(xiàn)法語母語音樂專業(yè)人士（以下簡稱“音樂人\"對漢語普通話（以下簡稱“普通話\"聲調(diào)辨別的精度顯著高于非音樂專業(yè)人士（以下簡稱\"非音樂人\"，表明音樂到語言方向的遷移；Giuliano等（2011）發(fā)現(xiàn)，相較于非聲調(diào)語言母語者，普通話母語者音樂音高的表征精度有明顯提高，表明語言到音樂方向的遷移。上述研究關注兩個領域存在共性的音高曲拱變化加工，發(fā)現(xiàn)的跨領域遷移效應屬于領域一般性聲學加工優(yōu)勢的遷移。

除了領域一般性的聲學加工，音樂和語言加工還需要調(diào)動各自領域內(nèi)部的特異性資源。語言加工需要調(diào)動語言領域特異的音位（phonemic）加工資源。音位是指某一特定語音系統(tǒng)中能夠區(qū)別意義的最小語音單位（王理嘉，1991）。音位加工能力越強就越能有效區(qū)別語言中具有區(qū)別意義作用的最小語音單位。研究表明，由于長期的聲調(diào)語言經(jīng)驗，聲調(diào)語言母語者在音位長期記憶中建立起了可靠的聲調(diào)音位表征模板，對母語曲拱聲調(diào)形成范疇感知（categorical perception，CP）模式（Francis et al.，2003；Wang，1976;Xuetal.，2006；張林軍，2010）。與音樂音高的連續(xù)感知不同，在語言的范疇感知模式下，聲調(diào)連續(xù)統(tǒng)中連續(xù)漸變的音高會被感知為離散的、有限的音位表征，聲調(diào)母語者需要忽略音位范疇內(nèi)不同音高的聲學差異，而對跨范疇邊界的聲學差異保持敏感（Xuetal.，2006，這種范疇感知模式體現(xiàn)的是語言領域特異性聲調(diào)音位加工。具體而言，聲調(diào)音位的范疇感知程度越高，表明對不同音位的區(qū)分度就越高，音位加工能力就越強（陳飛等2019）。

1.2音樂經(jīng)驗對聲調(diào)范疇感知的影響

從語言的領域特異性角度，已有研究發(fā)現(xiàn)，音樂人加工音段音位（元音和輔音）差異也具有一定優(yōu)勢，支持“訓練遷移效應”，但在超音段（韻律）層面的研究還不充分。

在音段音位層面，Bidelman等（2014）發(fā)現(xiàn)音樂人在感知元音變化時更為準確且迅速；Chobert等（2011）發(fā)現(xiàn)兒童音樂人對語音中嗓音起始時間（voiceonsettime，VOT的細微差異更為敏感。說明低水平感覺層面上的能力提升也可能對高層次的認知構建（例如語言的音位表征）產(chǎn)生影響（Besson et al.，2011;Chen amp; Peng，2020）。

超音段層面的研究還沒有取得一致意見。前人的部分結果似乎暗示音樂經(jīng)驗對聲調(diào)音位加工的積極影響（Tangetal.，2016；姚堯，陳曉湘，2020）。例如，Tang等（2016）發(fā)現(xiàn)，普通話母語音樂人感知聲調(diào)變化時表現(xiàn)出更大的失匹配負波（mismatchnegativity，MMN）。但是，音樂人對聲調(diào)感知的優(yōu)勢可能來自于聲學（不同聲音）和音位（不同聲調(diào)）加工兩方面，這一項研究沒有很好的剝離聲學與音位加工。姚堯和陳曉湘（2020）對4～5歲的漢語母語兒童進行了為期一年的音樂訓練，借助經(jīng)典聲調(diào)范疇感知范式1，發(fā)現(xiàn)音樂訓練能夠顯著提升兒童聲調(diào)范疇感知程度。這一結果提示音樂經(jīng)驗不僅可以提升聲學音高加工能力，也能夠提升聲調(diào)音位加工能力。然而，對于已經(jīng)建立聲調(diào)范疇感知模式的成人而言，已有研究均未能發(fā)現(xiàn)音樂人的聲調(diào)音位加工優(yōu)勢（Chen et al.， 2020;Wu et al.， 2015; Zhu et al.，2021），只發(fā)現(xiàn)了音樂經(jīng)驗在領域一般性聲學加工上的遷移。不合適的實驗材料可能是未發(fā)現(xiàn)音樂人聲調(diào)音位加工優(yōu)勢的原因。Zhu 等（2021）采用的T2-T4連續(xù)統(tǒng)跨越了陽平、陰平、去聲三個聲調(diào)范疇，整體基頻跨度超過 100Hz ，客觀上降低了感知難度，易導致對連續(xù)統(tǒng)的感知出現(xiàn)天花板效應。 wu 等（2015）、Zhu等（2021）和Chen等（2020）采用的刺激時長均為 200ms ，低于自然狀態(tài)下陰平調(diào)、陽平調(diào)的最低必要時長（約為 230ms ；郭錦桴，1993），可能無法誘發(fā)出正常語音感知下的范疇感知模式。

1.3聲調(diào)范疇感知模式對音樂感知的影響

借助聲調(diào)范疇感知范式也可以觀察語言經(jīng)驗向音樂感知的遷移（Changetal.，2016；李賢卓等，2022）。感知聲調(diào)語言時，范疇感知模式需要母語者忽略范疇內(nèi)刺激的聲學差異，將音高感知為離散的音位表征；而感知音樂時，則要求其盡可能對音高信息進行精細化加工，準確感知音符的音高，進行連續(xù)化的感知。二者之間對于音高精細化加工程度的要求相反。結合“共享論”，非音樂人在感知范疇內(nèi)刺激時，聲調(diào)范疇感知經(jīng)驗可能會對音樂音高精細化加工造成阻礙（李賢卓 等，2022;Patel，2014）。目前，已經(jīng)有證據(jù)支持了這一假設。Chang等（2016）發(fā)現(xiàn)，普通話母語非音樂人在音樂旋律區(qū)分任務上的表現(xiàn)不如英語母語音樂人與非音樂人，說明屬于領域特異性的聲調(diào)范疇感知經(jīng)驗可能遷移到了音樂感知中，削弱了對音樂音高變化的敏感程度。季賢卓等（2022）發(fā)現(xiàn)，聲調(diào)母語者的聲調(diào)范疇感知模式可以跨領域遷移到音樂音高感知上，在感知音樂音高時也形成了類似的范疇感知模式，阻礙了音樂音高的精細化加工。以上兩項研究均考察的是普通話母語非音樂人，而普通話母語音樂人在聲調(diào)語言和音樂兩個領域均有長期經(jīng)驗，同時具備音位層面的范疇感知模式和精細化的聲學加工能力。基于音樂和語言加工“共享論\"的假設和上述證據(jù)，聲調(diào)母語音樂人在感知與母語聲調(diào)音高近似的音樂刺激時，是更加精細化的領域一般性音高感知模式占據(jù)主導，還是遷移聲調(diào)范疇感知模式，有待進一步研究。

1.4 研究問題與假設

綜上所述，本研究擬針對普通話母語音樂人，考察：（1從音樂到語言領域，音樂經(jīng)驗能否影響普通話母語音樂人的音位加工，從而調(diào)節(jié)其聲調(diào)范疇感知模式；（②）從語言到音樂領域，普通話母語音樂人的聲調(diào)范疇感知模式能否影響精細化的音樂音高加工。

針對以上兩個研究問題，本研究擬使用普通話T1-T2連續(xù)統(tǒng)，構造對應的語言和音樂刺激，對比音樂人、非音樂人在語言、音樂刺激上的范疇感知情況。基于姚堯和陳曉湘（2020）對兒童的研究，音樂訓練能夠提升聲調(diào)范疇感知程度，我們預期成人音樂人的范疇感知程度高于非音樂人，音樂經(jīng)驗能夠向語言特異性音位加工領域遷移；同時，根據(jù)季賢卓等（2022），聲調(diào)母語者在感知音樂刺激時會出現(xiàn)和語言類似的范疇感知模式，如果音樂人的聲調(diào)范疇感知能力強于非音樂人，那么其感知音樂刺激時也會出現(xiàn)比非音樂人更強的范疇感知。通過兩個方向的考察，本研究擬從語言特異性音位加工的角度驗證普通話母語音樂人語言與音樂經(jīng)驗的雙向遷移效應。

2 方法

2.1 被試

采用 G^* Power3.1.9.7（Fauletal.，2007）估算實驗樣本量，設置參數(shù)effect size f=0.25 、 a err prob O= 0.05、power ，計算出所需樣本量為34人。參考領域內(nèi)前人研究（李賢卓等，2022;Wuetal.，2015;Zhu etal.，2021），實驗最終共招募60名被試 （N=60） ，分為音樂人 （n=30） 與非音樂人 （n=30） 。音樂人組男16人，女14人，平均年齡19.30歲 （SD=1.49） ，受專業(yè)音樂訓練時長不少于7年，且訓練起始年齡不晚于12歲（參照Cooperamp;Wang，2012;Wongetal.，2007的標準）。音樂人被試所修專業(yè)均為音樂相關，主修方向均為通過音高變化構建樂曲旋律的器樂演奏（非打擊樂），音樂訓練平均起始年齡為7.13歲 （SD=2.11^? ，平均訓練時長為11.70年 （SD=1.83） 。非音樂人組男16人，女14人，平均年齡22.10歲 （SD=2.14） ，所有非音樂人組的被試在近5年內(nèi)無音樂訓練經(jīng)歷，若5年前接受過音樂訓練，總時長不超過兩年（參照Cooperamp;Wang，2012；Waylandetal.，2010的標準）。采用蒙特利爾失歌癥評估測試（Montrealbatteryofevaluationofamusia，MBEA;Peretzetal.，2003）評估被試是否有失歌癥，兩組被試中均未發(fā)現(xiàn)失歌癥者。所有被試均為右利手，無聽力、語言或神經(jīng)功能等障礙，智商正常，母語均為普通話或北方方言。所有被試均通過網(wǎng)絡海報招募而來，在參與實驗前均簽署知情協(xié)議，參與實驗后均獲得一定的報酬

2.2材料

本研究的材料基于音節(jié)[i]，構造等聲學間距變化的T1-T2連續(xù)統(tǒng)，這一連續(xù)統(tǒng)有以下幾個優(yōu)勢。首先，相較于T2-T4連續(xù)統(tǒng)，T1-T2連續(xù)統(tǒng)跨度較小.因此刺激識別與區(qū)分存在一定難度，不易出現(xiàn)天花板效應。其次，T1-T2連續(xù)統(tǒng)中刺激的變化單純是F0 的變化，對其識別與區(qū)分的好壞直接取決于音位加工能力和聲學加工能力，受到其他因素的干擾較少。而對其他連續(xù)統(tǒng)，例如對T2-T3連續(xù)統(tǒng)中的刺激的識辨常與音高拐點位置有關（Shenamp; Lin，1991；王韞佳，覃夕航，2015），且會受到普通話連讀變調(diào)（tone sandhi）模式的干擾（Hao，2012）。

實驗材料含有語言刺激和音樂刺激兩種類型。制作連續(xù)統(tǒng)的原始音節(jié)為單音節(jié)[i1]，單音節(jié)樣本由一位普通話二級甲等的男性朗讀，無上下文語境。使用Praat軟件（Boersmaamp;van Heuven，2001），構造從[i1]（T1，普通話陰平調(diào)）到[i1]（T2，普通話陽平調(diào)）的連續(xù)統(tǒng)。首先將原始單音節(jié)樣本起點和終點的FO均調(diào)整至 225Hz ，作為刺激1（T1）。然后保持終點的FO不變，將起點FO降低至 175Hz ，形成刺激9（T2）。接下來，將刺激1與刺激9作為邊界，在內(nèi)部構造出等F0間隔4的其余7個刺激，最終形成一個包含9個等間隔刺激的T1-T2連續(xù)統(tǒng)（如圖1所示；連續(xù)統(tǒng)詳細音高參數(shù)見表1）。單個刺激的時長為 400ms ，與普通話陰平調(diào)、陽平調(diào)單音節(jié)的真實發(fā)音時長接近（郭錦桴，1993）。再使用Praat軟件中的音高提取功能，分別提取連續(xù)統(tǒng)中9個語言刺激的音高輪廓，將其合成為正弦連續(xù)音以模擬音樂刺激，制作音樂刺激連續(xù)統(tǒng)（Xuetal.，2006。這些正弦波與對應語言刺激的音高輪廓、振幅和持續(xù)時間相同，主要聲學差異是頻譜特征。以刺激9為例，該刺激在語言中被感知為普通話陽平調(diào)，在音樂中近似于一個從F3（采用科學音高記號法，下同）到A3的滑音。圖2呈現(xiàn)了語言連續(xù)統(tǒng)和音樂連續(xù)統(tǒng)中刺激9的波形圖和頻譜圖，

圖1T1-T2連續(xù)統(tǒng)音高模式示意圖

表1連續(xù)統(tǒng)各條刺激的起始音高參數(shù)

2.3 過程

實驗程序通過E-prime3.0在計算機上向被試呈現(xiàn)。被試坐在一個安靜的密閉環(huán)境中，佩戴耳機按照要求進行按鍵反應，耳機雙聲道播音，兩個聲道的音量保持相等且一致，音量設定為 80dB 。

識別任務中，首先在屏幕中央出現(xiàn)注視點 500ms 隨后播放一個語言或音樂刺激，刺激播放完畢后呈現(xiàn)帶有指示語的反應屏。如果播放的是音樂刺激，則要求被試判斷該刺激的音高走向為“水平\"或“上升”；如果播放的是語言刺激，則要求被試判斷該刺激為普通話T1或T2。被試最多有 2500ms 的時間進行判斷，按鍵后反應屏隨即消失。反應屏消失后呈現(xiàn) 500ms 空白，隨后進入下一循環(huán)組（如圖3所示）。音樂刺激與語言刺激分別在兩個組塊（block）中呈現(xiàn)。每個組塊中，連續(xù)統(tǒng)中的9個刺激各重復10次，每一組塊各呈現(xiàn)90個刺激。

區(qū)分任務中，連續(xù)統(tǒng)中的兩個刺激成對出現(xiàn)刺激間隔為 500ms ，即一次完整的語言或音樂刺激對總時長為 1300ms 。實驗開始后，首先在屏幕中央出現(xiàn)注視點 500ms ，隨后播放一個語言或音樂刺激對，刺激對播放完畢后呈現(xiàn)帶有指示語的反應屏，被試需判斷剛播放的刺激對中的兩個刺激是否相同并按鍵。被試最多有 2500ms 的時間進行判斷，按鍵后反應屏隨即消失。反應屏消失后呈現(xiàn)500ms 空白，隨后進入下一循環(huán)組（如圖4所示）。音樂刺激與語言刺激分別在兩個組塊中呈現(xiàn)。每個組塊中，“不同\"刺激對（即刺激對中的兩個刺激不同）中的兩個刺激均為二階差異，存在正序與倒序兩種組合順序。例如，先播放刺激1，再播放刺激3，形成刺激對1-3；將兩個刺激的順序顛倒，形成刺激

圖2語言連續(xù)統(tǒng)和音樂連續(xù)統(tǒng)中刺激9的波形圖和頻譜圖：語音刺激波形圖；左下：語音刺激頻譜圖；右上：音樂刺激波形圖；右下：音樂刺激頻譜

圖3識別任務流程圖

圖4區(qū)分任務流程圖

3-1。按照相同的規(guī)則，每一組塊中均含有1-3、3-1、2-4、4-2、3-5、5-3、4-6、6-4、5-7、7-5、6-8、8-6、7-9、9-7十四種“不同\"刺激對。另外，每一組塊還含有1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9九種“相同\"刺激對。因此，每個組塊中“相同\"與“不同\"刺激對共計23種，每種刺激對呈現(xiàn)10次，共呈現(xiàn)230對刺激。

2.4 數(shù)據(jù)處理

實驗計算與范疇感知相關的6個基本指標：識別曲線斜率、范疇邊界位置、范疇邊界寬度、范疇間區(qū)分率、范疇內(nèi)區(qū)分率、區(qū)分峰度（Jiangetal.，2012；Pengetal.，2010；Wu etal.，2015；Xu etal.，2006）。

識別任務結果采用 ΔXu 等（2006）提出的logit回歸方程 來對數(shù)據(jù)進行擬合，以獲得識別曲線，計算識別任務指標。 P_I 代表被試將識別任務中的刺激判斷為T1的概率， x 代表刺激序號。我們用回歸方程中系數(shù) b₁ 來作為指示識別曲線斜率的指標，識別曲線斜率的絕對值越大說明識別曲線越陡峭，范疇化程度越高。

另外，我們令 P_I=0.5 ，此時對應的 x 值即為范疇邊界位置，得到 b。依照Peng等（2010）的算法，計算 P_I 分別取在 25% 與 75% 時，橫坐標 x 距離的絕對值，得到邊界范疇寬度 較窄的范疇寬度是強范疇感知的體現(xiàn)。

然后，根據(jù)區(qū)分任務中7個二階刺激單元的區(qū)分正確率繪制區(qū)分曲線。為了計算區(qū)分任務中的正確率，我們將區(qū)分任務中每一組塊的230個刺激對分為7個二階刺激單元。每個A-B刺激單元（A與B為跨度為二階的刺激）包含4種刺激對（A-A、B-A、A-A、B-B）。例如，1-3刺激單元包含1-3、3-1、1-1、3-3四種刺激對。每個刺激單元共含有40個刺激對。相鄰的兩個刺激單元共享AA或BB刺激對（例如：1-3刺激單元與3-5刺激單元共享3-3刺激對）。每個刺激單元的區(qū)分正確率 P_AB 按照如下的公式計算（Xuet al.， 2006）： P_AB=P（\"S\"|S）?P（S）+P（\"D\"|D）?P（D） 。正確判斷“相同\"刺激對的概率（正確將AA與BB刺激對判斷為“相同\"的次數(shù)與AA與BB刺激對的總數(shù)之比）與正確判斷“不同\"刺激概率（正確將AB與BA刺激對判斷為“不同\"的次數(shù)與AB與BA刺激對的總數(shù)之比）分別用 P（\"S\"|S） 與 P（\"D\"|D） 表示。P（S） 與 P（D） 為別為\"相同\"刺激對（AA與BB刺激對）與“不同\"刺激對（AB與BA刺激對）占每個刺激單元刺激對總數(shù)的概率。按此方法計算，每位被試在語言與音樂組塊中可各得出 P₁₃ 、 P₂₄ 、 P₃₅ 、 P₄₆ ！P₅₇ 、 P₆₈ 、 P₇₉ 七個數(shù)據(jù)。

結合范疇邊界位置 x_cb 的值，我們?nèi)€體跨范疇邊界位置的刺激單元的正確率平均值記為范疇間區(qū)分率，取其余單元的正確率平均值記為范疇內(nèi)區(qū)分率（Jiang et al.，2012）。例如，范疇邊界 x_cb=5.5 ，則取4-6刺激單元與5-7刺激單元區(qū)分正確率的平均值記為范疇間區(qū)分率 P_bc ，除了這兩個區(qū)分單元之外其他單元的區(qū)分正確率平均值記為范疇內(nèi)區(qū)分率 P_wc 。考慮到范疇內(nèi)區(qū)分率反映的是聲學層面上的區(qū)分能力，而范疇間區(qū)分率與音位加工能力和聲學加工能力均有關系，為了進一步剝離出反映音位加工能力的指標，我們用范疇間區(qū)分率減去范疇內(nèi)區(qū)分率，得到區(qū)分峰度 P_pk=P_bc-P_wc ，區(qū)分峰度反映的是范疇感知程度，也是音位加工能力（Wuetal.，2015;Xu et al.， 2006）。

3 結果

3.1 識別任務

表2呈現(xiàn)了識別任務中的各指標值的描述統(tǒng)計結果。圖5呈現(xiàn)了各組的識別曲線（參考Jiangetal.，2012；王佳等，2016繪制），T1的識別曲線是對各刺激的組平均識別率進行擬合得來的logit曲線，T2的識別曲線是將各刺激的組平均識別率連線得來的實測曲線。圖6呈現(xiàn)了識別任務各指標的柱狀統(tǒng)計圖。

語言和音樂刺激的識別曲線（圖5）均顯示，跨范疇邊界的兩個相鄰刺激的識別率差異遠大于邊界兩側(cè)的兩個相鄰刺激的識別率差異，說明兩組被試在語言和音樂刺激上都表現(xiàn)出了典型的范疇感知模式（Xuetal.，2006）。對識別任務各指標（描述統(tǒng)計見表2）進行2（組別：音樂人，非音樂人） ）×2（ 刺激類型：音樂刺激，語言刺激）混合因素方差分析。結果表明，在識別曲線斜率上，組別主效應顯著 （F（1， 58）=16.10 0 plt;0.001 ， η_p²=0.22 ， 95%CI=[-0.57 0-0.19]） ，表現(xiàn)為音樂人識別曲線斜率顯著小于非音樂人；刺激類型主效應顯著 （F（1， 58）= 80.75 ， plt; 0.001， =0.58，95%CI=[-0.80，-0.51]） ，表現(xiàn)為音樂刺激識別曲線斜率顯著小于語言刺激。在范疇邊界位置上，組別主效應邊緣顯著 （F（1，58）=3.62 0p=0.062 ， η_p²=0.06 ， 95%CI=[-0.77，0.02]） ，表現(xiàn)為音樂人范疇邊界位置比非音樂人更靠近陰平端;刺激類型主效應顯著 （F（1，58）=62.67，plt;0.001 ， η_p²=

表2音樂人與非音樂人識別任務指標

注：括號內(nèi)為標準差，下同。

圖5音樂人與非音樂人識別曲線

圖6音樂人與非音樂人識別任務各指標注：誤差線表示標準誤

0.52， 95%CI=[-1.67，-1.00]） ，表現(xiàn)為音樂刺激的范疇邊界比語言刺激顯著靠近陰平端。在范疇邊界寬度上，組別主效應顯著 （F（1， 58）= 11.05 ， p= 0.002， η_p²=0.16 ， 95%CI=[-0.41，-0.10]） ，表現(xiàn)為音樂人的范疇邊界顯著窄于非音樂人組；刺激類型主效應顯著 （F（1，58）=41.45 plt;0.001 ， η_p²=0.42 95%CI=[-0.54，-0.28]） ，表現(xiàn)為音樂刺激范疇邊界寬度顯著窄于語言刺激（圖6。在所有指標上均未發(fā)現(xiàn)任何的交互效應 （psgt;0.05） 。

3.2 區(qū)分任務

表3呈現(xiàn)了區(qū)分任務中的各指標值的描述統(tǒng)計結果。圖7呈現(xiàn)了各組的區(qū)分曲線[參考王韞佳等（2016）和 ΔXu 等（2006繪制]，區(qū)分曲線由各刺激單元的平均區(qū)分率繪制。圖8呈現(xiàn)了區(qū)分任務各指標的柱狀統(tǒng)計圖。

區(qū)分曲線（圖7同樣表明兩組被試對音樂和語言的感知均為范疇感知，具體體現(xiàn)為跨范疇邊界刺激單元的區(qū)分率高于范疇同側(cè)刺激單元的區(qū)分率（Xuetal.，2006）。對區(qū)分任務各指標（描述統(tǒng)計見表3）進行2 （組別：音樂人，非音樂人） ×2 （刺激類型：音樂刺激，語言刺激）混合因素方差分析。結果表明在范疇間區(qū)分率上，組別主效應顯著 （F（1， 58）= 14.02， plt;0.001 ， η_p²=0.20 ， 95%CI=[0.03，0.10]） ，表現(xiàn)為音樂人范疇間區(qū)分率顯著高于非音樂人。在范疇內(nèi)區(qū)分率上，組別主效應顯著 （F（1，58）=4.95 p=0.030 5 η_p²=0.08 ， 95%CI=[0.00，0.05]） ，表現(xiàn)為音樂人范疇內(nèi)區(qū)分率顯著高于非音樂人。在區(qū)分峰度上，組別主效應顯著 （F（1， 58）= 4.39 ， p= 0.041， η_p²=0.07 95%CI=[0.00，0.08]） ，表現(xiàn)為音樂人區(qū)分峰度顯著大于非音樂人（圖8）。所有刺激類型效應均不顯著，沒有任何顯著的交互效應（psgt;0.05） 。

表3音樂人與非音樂人區(qū)分任務指標

圖7音樂人與非音樂人區(qū)分曲線

圖8音樂人與非音樂人區(qū)分任務各指標注：誤差線表示標準誤

3.3 回歸分析

為了進一步驗證音樂人的音位加工能力受益于音樂經(jīng)驗，我們分析音樂人的音樂加工能力是否可以預測語言的范疇感知程度。具體而言，可以將反映音樂加工能力的指標作為自變量，將指示語言范疇感知程度的各項指標作為因變量，進行回歸分析。由2.4節(jié)可知，音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率反映的是領域一般性的聲學音高加工能力，受益于音樂訓練。由此，我們認為，音樂刺激條件下的范疇內(nèi)區(qū)分率是一個可以指示被試音樂加工能力的指標，被試受音樂訓練程度越高，音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率就越大。

以音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率作為自變量，以語言刺激的各項范疇感知程度指標（識別曲線斜率、范疇邊界寬度、范疇間區(qū)分率、區(qū)分峰度）作為因變量進行回歸分析（圖9）。結果顯示，在音樂人組內(nèi)音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率對語言刺激識別曲線斜率 （b= -2.54 ， SE=1.15 95% （204號 CI=[-4.89 ， -0.19] ， t（28）= -2.21 ， β=-0.39 ， R²=0.15） 、范疇間區(qū)分率 ， SE=0.33 ， 95%CI=[0.05 1.39]， t（28）= -2.21 ， p=0.035 ， β=0.39 ， R²=0.15） 均有顯著影響，對范疇邊界寬度的影響邊緣顯著 （b=-2.83 ， SE= 1.42， 95% %CI=[-5.73 。0.07]， t（28）=-2.00 ， p= 0.055， β=-0.35 ， R²=0.13） ，對區(qū)分峰度影響不顯著 （b=0.53 5 SE=0.34 95%CI=[-0.17，1.2 23]， t（28）= 1.54， p=0.135 ， β=0.28 R²=0.08） 。三項（邊緣）顯著的回歸結果均表示音樂人音樂加工能力越強，范疇化感知程度就越高。在非音樂人組內(nèi)，音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率對語言刺激各項范疇感知程度指標均無顯著影響 （psgt;0.05） 。

4討論

本研究基于范疇感知任務，考察了普通話母語音樂人語言與音樂經(jīng)驗的雙向遷移效應。我們發(fā)現(xiàn)，音樂人的聲調(diào)范疇感知程度高于非音樂人，具體體現(xiàn)為：音樂人的識別曲線斜率絕對值顯著大于非音樂人，范疇邊界寬度顯著小于非音樂人，范疇間區(qū)分率、區(qū)分峰度均顯著大于非音樂人。回歸分析顯示，音樂人的音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率（反映音樂能力）對語言刺激識別曲線斜率、范疇間區(qū)分率有顯著影響，對范疇邊界寬度的影響接近顯著；但對非音樂人而言，這種影響不存在。這一結果進一步證明音樂人更高的聲調(diào)范疇感知程度源于更強的音樂加工能力。此外，音樂人范疇邊界位置顯著比非音樂人更靠近陰平端。另一方面，音樂人與非音樂人在語言、音樂刺激的識別與區(qū)分曲線上均呈現(xiàn)出典型的范疇感知模式。這些結果表明，音樂經(jīng)驗能跨領域影響普通話母語音樂人的聲調(diào)音位加工，其聲調(diào)范疇感知模式也跨領域遷移到了音樂音高感知中。盡管聲調(diào)范疇感知具有領域特異性，我們?nèi)杂^察到普通話母語音樂人感知語言和音樂時存在跨領域雙向遷移效應。

圖9音樂人回歸分析結果注：陰影代表擬合 95% 置信區(qū)間。

4.1音樂經(jīng)驗對普通話母語音樂人聲調(diào)音位加工的影響

在識別曲線上，較之非音樂人，音樂人表現(xiàn)出了更陡峭的斜率和更窄的范疇邊界寬度。以上兩項指標是體現(xiàn)范疇感知程度的指標，這些結果提示音樂人的范疇感知程度更高、音位加工能力更強（陳飛等，2019;Jiang etal.，2012;Peng etal.，2010;Xuetal.，2006；張林軍，2010）。在區(qū)分曲線上，一般認為范疇內(nèi)區(qū)分率體現(xiàn)的是聲學加工的能力，而范疇間區(qū)分率同時由聲學加工能力與音位加工能力來決定（Wu et al.， 2015; Xi et al.， 2010;Yu et al.，2014;Zhangetal.，2011;Zhuetal.，2021）。用范疇間區(qū)分率減去范疇內(nèi)區(qū)分率得到區(qū)分峰度，這一指標也體現(xiàn)音位加工能力（陳飛等，2019;Wuetal.，2015;Xuetal.，2006）。本研究發(fā)現(xiàn)，音樂人的范疇間區(qū)分率、范疇內(nèi)區(qū)分率、區(qū)分峰度均顯著高于非音樂人，這表明音樂人的音位加工能力和聲學加工能力均強于非音樂人。另外，音樂人的音樂刺激范疇內(nèi)區(qū)分率對語言刺激范疇感知程度指標（識別曲線斜率、范疇間區(qū)分率）有顯著影響，而這種效應在非音樂人組內(nèi)不存在。音樂刺激的范疇內(nèi)區(qū)分率可以指示音樂加工能力和受音樂訓練的程度。因此，這一結果說明音樂人的范疇感知程度受益于其音樂經(jīng)驗，音樂人的音樂加工能力越強，音位加工能力就越強。

在音樂經(jīng)驗向語言加工的遷移方向上，前人多關注音樂和語言加工經(jīng)驗在一般性聲學加工中的遷移效應，證明了語言和音樂音高加工共享一般性聲學加工資源（Cooperamp; Wang，2012;Creel et al.，2023;Marie etal.，2011;Marques etal.，2007）。本研究從語言領域特異的音位加工層面人手，發(fā)現(xiàn)音樂經(jīng)驗能夠跨領域提升超音段音位的加工能力。這一發(fā)現(xiàn)驗證了Besson等（2011）提出的訓練遷移效應，即音樂和語言領域的經(jīng)驗可以在領域特異性層面發(fā)生遷移。姚堯和陳曉湘（2020）的縱向研究曾發(fā)現(xiàn)學齡前兒童在經(jīng)過為期一年的音樂訓練后，其范疇邊界寬度顯著縮短，從而證實音樂訓練可以提高兒童聲調(diào)范疇感知程度。本研究的結果證明這一增益在成人上同樣存在，并通過進一步優(yōu)化的材料在更多指標上發(fā)現(xiàn)了更為全面的促進效果。在認知機制上，我們給予以下可能的解釋：首先，在加工腦區(qū)上，初級聽覺皮層以及其附近的顳平面和極平面等區(qū)域負責言語感知早期的音位識別（Levyamp;Wilson，2020;Poeppeletal.，1997）。但這一區(qū)域并非專職進行語言加工，也必須處理各種類型的聽覺輸入（Friederici，2017）。我們推測，音樂訓練可以增強負責分離和匹配時頻模式的顳平面區(qū)域的加工能力，從而提升其對聲音信號時頻特征分析的效率（Griffithsamp;Warren，2002），并將此增益遷移至語言音位加工，使音樂人的音位加工能力得到提升。Bidelman等（2014）曾發(fā)現(xiàn)音樂人的初級聽覺加工結構能更有效地提取與言語信息有關的譜頻線索（如FO、F1等），最終使聲音信號的表征更為清晰，這一研究為我們的推測提供了佐證。另外，音樂人范疇感知能力的提升可能與音義映射能力的增強有關。Bidelman等（2014）指出音樂人在聽覺通路中對語音信號具有的更穩(wěn)健、更有選擇性的內(nèi)化表征；經(jīng)過強化的表征為控制語音識別的決策過程提供了更可靠的音位模板，從而使經(jīng)過提取的聲學信號能夠更準確、更迅速地通達存儲在心理詞典（lexicon）中的信息（Friederici，2017）。

本研究還有一項結果值得討論，即識別任務中音樂人感知T1-T2連續(xù)統(tǒng)的范疇邊界比非音樂人顯著前移，更靠近陰平端。尤其在語言刺激中，非音樂人需要基頻有較大的升幅（在 32.05Hz 至 38.13Hz 之間）才能將語言刺激判斷為陽平調(diào)，而音樂人則不需要基頻有這么大的升幅（在 25.86Hz 至 32.05Hz 之間），這一發(fā)現(xiàn)與Ma等（2024）一致。我們推測，這源于音樂人的聲學敏感性。陰平調(diào)和陽平調(diào)的范疇典型特征是“平\"與“升”，他們之間的區(qū)別屬于“平升對立”。音樂人的聲學敏感性使得他們能夠在基頻較小的升幅下就能感知出上升的特征，從而把刺激向陽平調(diào)的范疇特征模板進行匹配，也就產(chǎn)生了對陽平調(diào)的寬容度變大的現(xiàn)象。音樂人的這種聲學敏感性改變了音樂人長期記憶中的范疇感知特征，同樣體現(xiàn)了音樂經(jīng)驗（聲學加工）對語言領域特異性音位加工的影響。總體來說，音樂人范疇感知邊界的前移同樣證明音樂經(jīng)驗能夠影響普通話母語音樂人的聲調(diào)音位加工，體現(xiàn)了音樂經(jīng)驗向語言領域

的遷移。

然而，本研究的這一發(fā)現(xiàn)與Wu等（2015）、Zhu等（2021）、Chen 等（2020）的結論均相左，他們均未發(fā)現(xiàn)音樂經(jīng)驗對音位加工的影響。我們推測，這可能和連續(xù)統(tǒng)的設計有關，聲調(diào)連續(xù)統(tǒng)的設計會影響聲調(diào)的范疇感知結果（王韞佳，覃夕航，2015）。以上三項研究的連續(xù)統(tǒng)材料設計存在一些問題：第一，采用的連續(xù)統(tǒng)類型使跨范疇感知過易。Zhu 等（2021）在實驗材料上選擇了T2-T4連續(xù)統(tǒng)，T2-T4連續(xù)統(tǒng)實際上跨越了兩個范疇邊界，實為T2-T1-T4連續(xù)統(tǒng)，內(nèi)部聲調(diào)走向差異過大，涉及曲拱調(diào)和平調(diào)的感知差異，可能導致對連續(xù)統(tǒng)的識別與區(qū)分出現(xiàn)天花板效應。第二，連續(xù)統(tǒng)F0跨度過大。Zhu等（2021）采用的連續(xù)統(tǒng)跨越了 100Hz 以上，過大跨度的連續(xù)統(tǒng)很有可能掩蓋音樂人音位加工能力的優(yōu)勢，同樣引起天花板效應。第三，連續(xù)統(tǒng)刺激時長過短。根據(jù)郭錦桴（1993），保持陰平調(diào)、陽平調(diào)自然度的最低必要時長約為 230ms ，低于此界限的時長會使聲調(diào)失去其音位特征。Wu等（2015）、Zhu等（2021）和 Chen 等（2020）采用的刺激時長均為 200ms ，過短的刺激時長可能更多地調(diào)用聽音者的聲學感知資源，不能誘發(fā)出正常語音感知下的范疇感知模式。而我們采用的T1-T2連續(xù)統(tǒng)音高步幅較小，識別和區(qū)分難度較大，需要更為精細的加工，且采用的 400ms 的刺激時長接近普通話中的單音調(diào)時長，所以音樂人在音位加工能力上的優(yōu)勢才得以顯現(xiàn)出來。不同的連續(xù)統(tǒng)選擇及參數(shù)設置對實驗結果會有怎樣的影響，是未來的研究需要進一步討論的問題。

4.2 普通話母語音樂人聲調(diào)范疇感知模式向音樂感知的遷移

從識別曲線和區(qū)分曲線上可以看到：無論是音樂人還是非音樂人，語言刺激和音樂刺激的識別曲線均在范疇邊界附近呈現(xiàn)較高的陡峭度，語言刺激和音樂刺激的區(qū)分曲線上均存在明顯的區(qū)分峰。這一結果表明兩組被試在F0范圍與語言刺激相同的音樂刺激中，也呈現(xiàn)出了范疇感知模式。值得注意的是，范疇感知屬于語言領域的特異性能力，這說明存在于長期記憶中的母語音位加工模式可以跨領域遷移至音樂感知中。

根據(jù)OPERA-e假說（Patel，2014），音樂比語言在領域共享的聲學加工中需要更高的精度。對音高加工而言，音樂的連續(xù)性感知需要更高的加工精度，以識別連續(xù)變化的音高線索，屬于細粒化（fine-grained）加工；而在語言中，聲調(diào)在音高上的變化不及音樂那樣精細，對聲調(diào)音位的感知無需對范疇內(nèi)的音高差異進行區(qū)分，屬于粗粒化（coarse-grained）加工。前人通過對聲調(diào)母語非音樂人進行考察，發(fā)現(xiàn)粗粒化的語言音高范疇加工會向細粒化的音樂音高加工遷移，從而阻礙音樂音高的精細化加工（Chang etal.，2016；李賢卓 等，2022）。普通話母語音樂人在具有聲調(diào)范疇長期記憶的同時，也具有更為精細的聲學加工。因此，在語言范疇感知可能阻礙音樂音高精細化加工的同時，他們的音樂經(jīng)驗又使他們保持對音樂音高的細粒化加工。本研究的結果表明，音樂人與非音樂人一樣，在感知音樂刺激時表現(xiàn)出范疇感知模式。這說明當語言范疇感知遷移至音樂音高加工中時，普通話母語音樂人對音高的細粒化加工并未削弱其范疇感知程度，語言領域特異性范疇加工經(jīng)驗對音樂加工產(chǎn)生了牢固的影響。以往研究中，Wu等（2015）同樣發(fā)現(xiàn)音樂人在加工非語言刺激時激活了類似語言的范疇感知模式。相關腦科學研究發(fā)現(xiàn)，處理音位信息的區(qū)域位于聽覺加工系統(tǒng)更深層的結構中，例如聶上溝和聶中回（Zhangetal.，2011）。據(jù)此，我們推論，由于母語音位加工經(jīng)驗的獲得始于嬰兒時期，音位記憶存在于深層的認知資源中，并對低層級的聽覺輸入產(chǎn)生影響（Wu etal.，2015;Xietal.，2010;Xu etal.，2006，表現(xiàn)為語言范疇感知模式向音樂加工的遷移。

結合4.1的討論，本研究的結果表明，在范疇感知這一語言領域特異性的加工層面上，普通話母語音樂人語言經(jīng)驗與音樂經(jīng)驗的雙向遷移同時存在，支持語言和音樂加工經(jīng)驗帶來的認知可塑性變化是雙向的，證實了普通話母語音樂人語言和音樂領域的加工資源發(fā)生了共享。然而，本研究仍存在一些不足：實驗材料上，僅限于元音[i]負載聲調(diào);被試選擇上，未細化不同音樂訓練背景（如鍵盤樂、弦樂等）對聲調(diào)感知的具體影響；同時，普通話母語者中可能存在方言干擾。未來的研究應擴展實驗材料，納入更多聲調(diào)負載環(huán)境；同時，細化被試音樂訓練類型，消除可能的方言影響；此外，未來的研究可結合EEG（王佳 等，2021;Xietal.，2010）、fMRI（Zhangetal.，2011）等神經(jīng)成像技術探討具體的加工機制。

5 結論

本研究借助普通話聲調(diào)范疇感知范式，通過行為研究，考察普通話母語音樂人音樂和語言經(jīng)驗的雙向遷移效應。研究發(fā)現(xiàn)，音樂經(jīng)驗可以遷移至語言特異性感知中，影響聲調(diào)音位加工；語言聲調(diào)音位加工經(jīng)驗也可以遷移至音樂感知當中，使普通話母語音樂人在音樂音高感知中呈現(xiàn)范疇模式。研究結果從聲調(diào)范疇感知這一領域特異性角度證明普通話母語音樂人語言與音樂經(jīng)驗存在雙向遷移，支持了“訓練遷移效應”（Bessonetal.，2011）和語言與音樂加工的\"共享論”（Patel，2003，2008）。

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Bidirectional transfer between language and musical experience： Based on the categorical perception in Mandarin-speaking musicians

YANG Mingchuan1，LI Xianzhuo2，LIANG Dandan3，4

（ ¹ DepartmentofLinguisticsand Modern Languages，TheChineseUniversityofHongKong，Hong KongSAR9907，China） （InternationalColegeforCineseStudies，NanjingNormal UniversityNanjingoo97，ina） （School ofChineseLanguage and Literature，Nanjing Normal University，Nanjing 21oo97，China） （InterdisciplinaryesearchenterforingusticiencUnivesityofieneandTechnologyofhinaHefeioina）

Abstract

The relationship between music and language pitch processng experience has been extensively investigated in recent years. Based on the shared cognitive resources involved in language and music processing， researchers propose that the two domains share a common neurophysiological basis， enabling the transfer of experiences between them. The bidirectional transfer of domain-general acoustic experience in pitch processing has been widelyvalidated.However， beyonddomain-general resources，languageprocessing also involves domain-specific phonemic resources，such as the categorical perception of lexical tones.Recent studies have suggested that experience with language and music can transfer to each other not only at the domain-general level but also at the domain-specific level，revealing the transferof training efects.However， whether such transfer occurs in terms of the categorical perception of language tones remains unclear.To addressthis question， this study examines （1） whether musical experience influences phonemic tonal processng in Mandarin-speaking musicians and （2） whether their phonemic tonal categorical perception patern afcts fine-grained pitch processing in music.

The present study employed a 2 （group： musicians vs. nonmusicians） ×2 （stimulus type： music vs. language） mixed design. Sixty participants were involved in the current study，including thirty native Mandarin-speaking musicians and thirty native Mandarin-speaking nonmusicians.Identificationand discrimination tasks within the traditionalcategorical perception paradigm were used.A Mandarin T1-T2 tonal continuum，ranging from [i1] to [i 4]，and its musical counterpart were constructed as stimuli. In the identification task，participants judged whether a stimulus in the continuum was T1or T2 in terms of language stimuli or whether its pitch direction was level or rising in terms of music stimuli. In the discrimination task， participants determined whether two stimuli separated by two steps were the same or different.

The results revealed that （l） musicians presented a greater degree of categorical perception than nonmusicians did，as indicated by sharper and narower category boundaries，enhanced between-category discrimination accuracy，and greater discrimination peak.This enhanced tonal categorical perception appeared to stem from their superior musical pitch processing ability. Additionally， musicians’ category boundary position Was significantly closer to the T1 end in the tonal continuum than that of nonmusicians.（2）The identification curves of both musical and linguistic stimuli demonstrated a typicalcategorical perception pattern： identification rates differed significantly across category boundaries but were similar within categories. Similarly，the discrimination accuracy of between-category stimuli units was greater than that of within-category stimuli units for both the language and music stimuli， which could be interpreted as typical paterns of categorical perception.

These findings suggest that musical experience can cross-domains to enhance phonemic tonal processing in Mandarin-speaking musicians， whereas tonal categorical perception paterns can， in turn， transfer to music perception. This study provides empirical support for the bidirectional transfer effect between language and music experience from the perspective of tonal categorical perception.The results also validated the“transfer of training effects\" and the shared mechanisms perspective of language and music processing.

Keywordsmusic; language; tonal categorical perception; transfer of training effect