AliceLai

一位現職音樂老師, 目前專攻教育神經科學、心理學。 不同於「藝術治療」,educational neuroscience的重點不在治療而是「教育」。現今的社會充滿著各式各樣的算命方法,但命算準了又如何?能否改變才是關鍵。在具實驗根據的課程設計下,只要能夠長期堅持,音樂教育便能透過刺激大腦及心理特質的改變,進而影響孩子的一生。

學音樂可以讓我一目十行?/音樂專長對單詞接收之神經運作影響論文摘要

前言

腦神經科學的領域以存在許多研究音樂家們的例子,例如:「早期的音樂訓練會影響大腦的體積、結構和連結 (Munte, Altenmuller,& Jancke,2002; Munte, Nager,Beiss,Schroeder,&Altenmuller,2003; Schlaug, 2001)」、「早期樂器學習能夠增進大腦灰質和白質的成長(在音樂教育的角色突破 — 音樂訓練vs.語言發展一文中有提到)」、「影響左右腦的連結效率(也就是促進胼胝體的神經元生長)」…等。

雖然如此,作者卻發現還沒有關於音樂訓練對「語言信息的視覺處理」方面的研究,因此決定隨機抽樣實驗組(音樂家們)控制組(完全不會看譜的非音樂家們),由「單詞反應」及「音符反應」測驗來觀察兩者的腦區活動之差異。

實驗過程

因為本文並非專業學術論文報告,重點在於重點整理以及發想,因此實驗過程便不贅述,若有興趣可參考論文《Musical expertise affects neural bases of letter recognition》。

  1. 以下兩個圖表是控制組以及實驗組其中半數的受試者。
控制組:完全不會讀譜的受試者
實驗組:受過音樂訓練的音樂家

2. 測驗步驟為:以視覺及聽覺呈現一字母/音符刺激給受試者(如下圖target) →播放題目(長度(字母個數/音符個數)不一) →受試者判斷該題目是否有出現指定刺激 →若有出現則馬上按下按鈕。

音符測驗指定刺激(target = sol)/題目
單詞測驗指定刺激(target = B)/題目
實驗結果

1. 由下圖可以看出:實驗組(黑)及控制組(灰)在單詞測試中的反應時間(左圖表WORD的部分)雖未有顯著差異(p=0.02),但是實驗組錯誤率(右圖表WORD的部分)顯著低於控制組(p<0.0001);而在音符的測試上不管是反應時間(左圖表NOTE的部分)或錯誤率(右圖表NOTE的部分),都可以看出更加明顯的差異(p<0.0001;)。

反應時間:字/音符、左撇子/右撇子;錯誤率:字/音符

2. 下圖左為事件相關電位(EPRs)波形圖,白話一點的詳細資訊將在下一點以腦部活動圖作說明。

3. 實驗組及控制組在接受實驗測試時,腦部的活躍有相當程度的差異。實驗組(下圖上半部)的左右腦在接受單詞測試時,左右腦的活躍程度較控制組對稱許多;而控制組(下圖下半部)在接受單詞測試時幾乎只有左腦有明顯的被激發。

受試者在接受單字測試時的腦部活動(brain activity)圖

4. 受過音樂訓練的受試者們(音樂家們)在接受音符測試時,會激發一系列的腦區活動,大略的訊息處理及相對應的腦部運動範圍如下:音符辨識(顳下皮質(inferior temporal cortex))、工作記憶和決策處理(左腦和右腦的額中迴(left and right middle frontal gyrus))、五線譜的空間分析(右海馬旁迴(right parahippocampal gyrus,俗稱邊緣系統))、音符對應音調的聽覺處理反應(右顳下迴及顳中迴(right inferior and middle temporal gyrus))、視覺 — 動作的轉化(左前中央回(left precentral gyrus)及右外側頂葉(right inferior parietal lobule))、反應調節及衝突監控(前扣帶(anterior cingulate))。

5. 上述第4點的研究結果與現有文獻一致,說明音樂家所接受的音樂訓練,對於和「運動表現的調節(小腦(Cerebellum)以及前運動皮質( Premotor cortex,被認為和軀體和四肢活動&語言組織功能有關))」、「視覺 — 運動間的轉換」、「腦半球間快速的訊息傳遞(胼胝體(corpus callosum))」、以及「有效率的聽覺處理(顳上皮質(superior temporal cortex))」等有關的腦區影響最大。

實驗結論
  1. 音樂訓練能強化許多腦區,並加速左右腦間的訊息交換:從腦部活動圖可以看出音樂家們在受過長期的音樂訓練之後,相對於未受過音樂訓練的個體,其腦部有更多的區域被活化(見實驗結果4)。另外,因為在視譜的訓練中,音樂家們需要大量的用到右腦去辨識圖像,左右腦在這時會一起工作來讀懂樂譜的內容,並努力讓音樂家能夠演奏出相應的旋律,因此他們平時的腦部活動會漸漸地不只侷限於左腦,在接收到許多類似刺激時(例如此實驗中的單詞),右腦便也會習慣性的幫助左腦工作。根據大腦神經元用進廢退的原則,胼胝體作為兩大腦半球的溝通橋梁會時常被使用,兩大腦半球的聯結便也會因而更趨緊密。
  2. 兒童早期的讀譜的訓練會影響閱讀時的大腦運作路徑:兩組受試者的腦部活動圖最明顯的差異便是右腦後半部的閱讀區(一般人只有左半部會活躍,無論左撇子或右撇子)。此研究分為單詞的刺激以及音符的刺激兩個部分。「控制組(非音樂家們)」在單詞處理測驗時只有左腦的視覺詞形區(visual word form area)在活動;在音符處理測驗時只有右腦視覺區(BA19)在活動。而令人驚訝的是,「實驗組(音樂家們)」在這兩樣測驗時的腦區活動非常相近,無論是在單詞或音符測驗,左右腦皆有明顯的活動。
  3. 兒童時期的音樂訓練對閱讀的影響:在現有的許多文獻中,對於「音樂訓練對閱讀造成的影響」有相當有趣的見解。其中一項由Douglas( Douglas & Willatts, 1994; Lamb & Gregory,1993, Moreno et al.,2009)所發表的研究報告證明了小朋友在「識別音調變化的敏銳度」與「語音辨別能力」以及「閱讀能力」之間的關係。這項研究結果可以間接地解釋在這一篇論文的實驗中,為何「實驗組(音樂家們)」在單詞測驗中表現會較「控制組(非音樂家們)」佳。
總結

由這項研究結果可以看出,音樂的訓練,尤其是早年兒童時期,能夠很明顯地改變人們大腦的神經網絡運行以及神經元的聯結。雖然此研究針對的是閱讀部分的腦部活動,但其影響絕對不止於此,日後蒐集更多其他方面的論文後會再慢慢整理和大家分享:)

**原文論文《Musical expertise affects neural bases of letter recognition》 ( Proverbio AM1, Manfredi MZani AAdorni R)」,收錄於Neuropsychologia

**因腦神經科學領域的中文資料較少,未免部分翻譯造成腦神經科學領域專家們的誤會,因此於翻譯後皆附上原文

音樂教育的角色突破 — 音樂訓練vs.語言發展

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