教育神经科学视野下原声吉他用于失乐症辅助训练的可行性探究

文/张醇香 闫 霏

一、教育神经科学视野下失乐症的相关研究

作为一门新兴的交叉学科，教育神经科学将教育学、神经科学及心理学有效结合了起来，在其自身不断的进步与发展下为各自分支学科在本领域的研究提供了新的视角。通过中国知网关键词检索“失乐症”“失歌症”“唱音障碍”可知，目前国内对于该领域的相关研究主要集中在2000年之后，其中周加仙、宋蓓、侯建成、蒋存梅等学者以《失乐症的语言语调加工障碍》《失乐症的认知神经机制及矫正和教育策略》《失歌症者对音乐和言语音高的加工》为代表的多篇学术论文，以及《音乐教育神经科学》和《教育神经科学视野中的音乐教育创新》等专著，为该领域在国内的发展贡献了主要的研究成果。蒋存梅与杨玉芳在一篇文章中通过对国内外相关研究整理表示：“目前英国有4%的人患有失歌症（即失乐症），美国失歌症的比率达到5%，同时在一项对于117名中国大学生的研究中，失歌症发生率为3.4%1。”这一数据不仅提醒我们需要提升对失乐症群体的关注，也为目前音乐教育与神经科学之间紧密的沟通赋予了更高的期待。

（一）失乐症的症状表现

失乐症(amusia)也称音痴、音盲或失歌症，是人的大脑在处理音乐信息时存在的加工障碍。失乐症症状的主要表征在于无法感知小于一个半音的音程2，并同时对自己或他人歌唱时是否走调以及节奏和旋律是否一致的判断也存在着相应的问题3。目前学界对于失乐症的研究手段主要集中在事件相关电位(Event-Related Potential, ERP)、功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)、蒙特利尔失乐症诊断测验(Montreal Battery of Evaluation of Amusia, MBEA)及正电子发射断层显像技术(Positron Emission Computed Tomography, PET)。其中事件相关电位对于失乐症症状的判断主要体现在其与正常人所呈现出的N200与P300波幅的差异——失乐症患者在处理音乐旋律时N200在大脑右侧额下回明显，而正常人的N200在左右两侧额叶上/下回、额中回、中央顶区明显4；同时，失乐症患者在加工音乐旋律时所反应出的P300成分也高于正常人，这表明失乐症在加工音高刺激时大脑付出了更多的努力5。在利用功能性磁共振成像的相关研究中，失乐症症状主要体现在右侧额叶下回的眶额区部位，正常被试的激活强度随音程的增多而增强（即正相关），而失乐症被试的激活强度则降低（即负相关）6。蒙特利尔失乐症诊断测验是由Isabelle Peretz所发明的，这个测验从音高、节奏、音乐记忆三个方面对受试者进行刺激，受试者需要在听完两个刺激片段后对二者做出相同/不同的判断，最终根据测验结果判定受试者是否具有失乐症症状。通过Peretz在一项使用蒙特利尔失乐症测验的研究中7，我们可以清晰地了解到失乐症患者Monica在测试过程中对半音音程分辨的模糊以及由失乐症症状所延伸到的节奏辨别能力的影响。

（二） 改善失乐症的可行性分析

正常的听觉皮层是失乐症后天可以通过训练得以改善的前提。宋蓓与侯建成在《先天性失乐症音乐音高信息加工的认知及神经机制》一文中表示，失乐症的听觉加工机制异常存在于听觉皮层之外，即额叶皮层发育异常，而其本身的听觉皮层是正常的8。因此在失乐症听觉皮层正常的前提下，利用大脑神经元的可塑性特征，通过音乐训练对失乐症患者的音高感知能力进行改善就具有了可行性。Antoine Shahin等人为了证明音乐训练可以对大脑神经产生积极的影响，其团队在利用听觉诱发电位研究神经可塑性与音乐训练经历间关系的一项实验9中，通过对比技巧高超的音乐家与非音乐家在聆听乐器纯音时所呈现出的N1C和P2反应，得出声音训练经历是可以对听觉皮层分布区域中神经元调谐特性有影响作用的。因此，就神经元在记忆中的可塑性而言，持续合理的音乐训练是可以在一定程度上增强突触间相互作用的。

另一方面，目前国内外的许多研究也已证实，较早接触音乐训练可促进神经系统及其功能的发育，制定一个系统且合理的训练甚至可以使儿童在9岁前有大概率形成绝对音感的能力10。侯建成与董奇在《音乐认知能力的发展及其大脑可塑性研究》一文中也通过对国外多组实验的整理，归纳出了婴幼儿期、儿童期、青少年期及成年期不同年龄阶段中的音乐认知能力及大脑的可塑性，文章中指出：“由于音乐自身具有的结构和组织形态，人脑越早接触音乐就越有利，适当的音乐教育有利于促进神经系统的整体性发展，更能有效地促进新生儿的脑突触(脑神经)生长11。”从这些结果可以推论，对于失乐症的及早发现，并且在儿童大脑发育的关键期进行音乐相关的强化训练，其被改善的效果将可能会变得更加显著。综上所述，虽然目前并没有找到与失乐症治疗相关的有效措施与研究成果，但从音乐对大脑的可塑性特征来看，通过制定合理且长期的音乐训练手段来刺激大脑中的突触结构，以提升失乐症患者对于半音音高的感知能力在理论上是可行的。

二、原声吉他用于失乐症辅助训练的优势与设想

（一） 原声吉他用于失乐症辅助训练的优势

1.基于品丝构建的可视化半音指板

在一些国外的相关实验612中，我们可以得知失乐症患者主要表现在对于细微音高的感知能力较弱，且阈值范围在一个半音音程左右。那么通过练习一种固定音准的乐器使练习者能够进行自我音乐强化训练就具有了实际意义。在吉他指板的设计中，每一品格之间的关系并不是完全相同的，制琴师会根据上下弦枕间的有效弦长进行计算（弦长/固定值=品位宽度），从而得出每一品的宽度。例如一把有效弦长为645m m的民谣吉他，其第一品的宽度就是645/17.84≈36.15mm，第二品的宽度就是(645－16.15)/17.84≈34.13mm，以此类推。这些精密的计算使得吉他的音准在相对范围内得到了保证，因此与小提琴、二胡等其他无品乐器要求演奏者纯靠听觉去主动改变手指位置相比，吉他基于品丝构建的指板系统对演奏者乐感的要求更低。

其次，Schroeder及其团队在一项研究13中表明，视觉和体感输入可以调节听觉皮层中振荡活动的相位，潜在地放大对相关听觉信号的响应。因此与钢琴、管乐等乐器相比，吉他指板的音高排列则更具有可视性特征。如图1所示，横向排列所呈现的是每一根琴弦在不同品位中的音名，可以看出在以“品”为单位的前提下，同一根琴弦相邻的每个音之间都是半音的关系。因此，失乐症群体通过演奏相邻品位的两个半音在感受到音高刺激的同时，其视觉上也能接收到半音间的相邻关系与全音间的相隔关系。这种视觉与听觉的双重强化对于音高感知障碍群体训练是具有实践意义的。

图1 吉他指板局部音阶图

2.基于箱体振动产生的感受性互动

原声吉他的声学原理主要是先通过拨动使琴弦产生振动，琴弦通过振动进而将能量传递并引发琴码、面板、音梁、空气腔及背侧板的一系列共振，最终通过空气振动进入人耳。同时，不同材质的琴体以及不同的音梁结构设计对于振动的传递也会产生影响。因此，无论是采用古典式的四点持琴法还是民谣式的三点持琴法，背侧板都会将振动反馈到演奏者的身体上，使琴人之间产生感受性互动。

原声吉他的背侧板振动受琴弦振动的频率影响，因介质的不同只影响波速，并不对波的频率造成影响，所以背侧板所产生的振动频率是会与演奏琴弦产生的音高频率成正相关的。李壮在其硕士论文《新材料原声吉他性能与制作研究》指出：“低频声音主要是音板通过侧板和空气腔将振动能量传至背板，从而引起琴体整体的振动发出低频声音；而高频声音则主要由音板与琴桥共同发出，背板参与较少14。”可以得出，演奏低音会使背侧板的共振更加明显。通过对原声吉他三根有缠绕层低音弦（4弦、5弦、6弦）的前4品的音高振动频率进行整理（图2），可以看出6弦上不同半音音高间的频率差距范围在4.9～5.8Hz之间；5弦上不同半音音高间的频率差距范围在6.5～7.8Hz之间；4 弦上不同半音音高间的频率差距范围在8.8～10.4Hz之间。

图2 吉他部分音高与频率表

认知神经科学领域的相关研究认为频率的变化对于听者分辨词汇或音乐是至关重要的15。因此失乐症群体在用吉他进行半音感知训练的过程中，可以通过抬高右腿支撑点的方式，便于将下巴贴在距离最近位置的侧板上，以骨传导的方式更好地感知半音间频率的振动差异。通过图2的振动频率数据分析，4弦的半音间频率差距较其他两根低音弦更大，振动的变化也更加明显，因此在训练时可以先从4弦开始做对比练习，进而循序渐进，最终覆盖前四品的所有琴弦。

（二） 原声吉他用于失乐症辅助训练的方式设想

通过原声吉他在视觉、听觉、触觉三个方面对失乐症群体训练的优势，并基于古典吉他与视唱练耳的部分教学理念，制定出本节训练内容的设想。同时，考虑到失乐症群体绝大多数对音乐不仅训练少而且乐感较差，故本训练旨在以操作简单、指向型强为初衷进行设计。

1.右手的训练方法

在练习初期，因为需要兼顾使背侧板良好且明显的共振15，所以只涉及拨奏4弦、5弦、6弦。右手首先应将前臂关节放在面板与侧板交界处，并抬高左腿（古典吉他四点式持琴法）或右腿（民谣吉他三点式持琴法），使吉他处于适于演奏的高度。其次，右手的无名指、中指、食指分别放置在1弦（最细的一根）、2弦、3弦上作支撑位；用大拇指靠弦（弹完目标弦后顺势靠在下一根琴弦上）演奏4弦、5弦、6弦。这样的方式能够在稳定右手拨弦动作的同时，也能使面板与背侧板充分地进行共振。到了练习后期，可以将拇指放置在6弦上作支撑位，食指、中指、无名指依次靠弦演奏。

2.左手的训练方法

将左手食指、中指、无名指、小拇指分别以1指、2指、3指、4指命名，空弦则以0表示。练习时左手的拇指应放置在第2品后的琴颈中心位作支撑，接着将1指按在第一品（品丝稍左侧位置，靠近品丝但不按在品上），依次类推，以拇指为支撑作左手4根手指的按弦练习。熟练后，练习者需要结合右手靠弦技术分别对上方三根低音弦作左手顺序的0-1、1-2、2-3、3-4的弹奏，同时可以将下巴贴合在距离其最近位置的侧板上，以骨传导的方式更好地感知半音间频率的振动差异。

3.模唱的辅助练习

基于失乐症群体对半音分辨模糊的特性，在使用吉他作为辅助训练的同时，还需练习者对所演奏两个半音的音高进行模仿演唱。通过对C自然大调唱名分析，我们可以发现其音阶中两组半音（E-F、B-C）的唱名mi-fa、si-do分别是由一个开口音“i”和一个闭口音“a/o”所组成的。因此在对吉他前四品的半音进行模唱练习时，练习者也可以采取类似的方式，通过开口音和闭口音间发声方式的不同，感知半音间两个音高之间的变化。如：mi-ma、di-da等。

4.拓展训练

在掌握上述训练方法后，失乐症群体在自我训练时可以通过任意组合不同琴弦上的半音（如4弦1-2品与6弦3-4品）来拓展对不同频率范围内的半音感知。同时，在训练的过程中还可以借助吉他方便转调的优势，通过将指型整体的上移或是下移，对同一条旋律进行半音范围的升调与降调，训练在音程关系不变的情况下，大脑对于旋律整体移调的感知。

三、总结与展望

本文是基于国内外教育神经科学领域已有的失乐症相关研究结果，从音乐教育视角所提出的设想。《义务教育艺术课程标准（2022年版）》16中指出，艺术课程要培养的核心素养包括审美感知。音高作为构成音乐尤为重要的要素之一，大脑对其处理产生的障碍无疑限制了失乐症群体对音乐的审美感受。因着与单通道的信息刺激相比，大脑的上丘神经元更容易受到多感觉（如视觉、听觉、身体知觉）输入的影响17。故本文通过制定以原声吉他为辅助手段进行半音训练的方式，结合其对失乐症患者在视觉（可视化指板）、听觉、知觉（背侧板振动）三个维度多感觉整合刺激的优势，为失乐症患者能够自我进行基于半音变化的训练提供参考。因训练方式较为简易，同时原声吉他相较于钢琴等乐器更方便携带且入门产品的价格也较为低廉，因此这一训练方案无论是对于先天性失乐症患者，又或是因早期音乐教育缺失而导致的唱音障碍症状都同样适用。

多学科的交叉和跨学科研究如今已经成为了大趋势，因此音乐教育领域在未来的相关研究中更多借鉴其他学科的研究成果也是尤为重要的。其实不仅是失乐症，未来音乐教育学科中的许多问题都需要神经科学及心理学的参与，使教师群体能够以更科学、更符合大脑发展规律的方式去设置课程、制定教案及完成教学评价。作为一门交叉学科，只有普遍提高学科中每一领域研究者对于问题的敏锐度，受教育者中的障碍群体在接受教育的过程中才能避免盲目性，其问题才有可能以科学的手段被解决。

注释：

1 蒋存梅,杨玉芳.失歌症者对音乐和言语音高的加工[J].心理科学进展,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.教育神经科学视野中的音乐教育创新[M].北京:教育科学出版社,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.转引自:宋蓓,侯建成.教育神经科学视野中的音乐教育创新[M].北京:教育科学出版社,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.转引自:侯建成,宋蓓,张丰艳,周加仙.失乐症的认知神经机制及矫正和教育策略[J].教育生物学杂志,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.先天性失乐症音乐音高信息加工的认知及神经机制[J].天津音乐学院学报,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,骆丹,周加仙.音乐训练的“关键期”与“敏感期”及其音乐教育启示[J].教育生物学杂志,2020,8(04):278-285.

11侯建成,董奇.音乐认知能力的发展及其大脑可塑性研究[J].星海音乐学院学报,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李壮.新材料原声吉他性能与制作研究[D].南京:南京艺术学院,2020.

15[美]Michael S Gazzaniga,Richard B Ivry,George R Mangun.认知神经科学[M].北京:中国轻工业出版社,2011:144.

16 中华人民共和国教育部制定.义务教育艺术课程标准：2022年版.北京:北京师范大学出版社,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.