摘要 語言和音樂是否具有相同加工機(jī)制的爭論持續(xù)了很長時間。對失語癥和失樂癥的研究進(jìn)行了簡要回顧，并結(jié)合ERP和功能神經(jīng)影像對語言和音樂的對比加工及同步加工分別進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)兩者很大程度上存在加工機(jī)制的重合，即具有共同的神經(jīng)加工源。對音樂加工的多個領(lǐng)域進(jìn)行研究有助于語言加工研究的進(jìn)展，兩者的結(jié)合有著更深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。
　　關(guān)鍵詞 失語癥和失樂癥，ERP，功能神經(jīng)影像，對比加工，同步加工。
　　分類號 B842
　　
　　1 引言
　　
　　語言和音樂都是按照一定的組織結(jié)構(gòu)將各個成分聯(lián)系在一起，并通過由表及里、由低到高的遞進(jìn)關(guān)系來理解表達(dá)的意義。語言和音樂是否具有相同加工機(jī)制的爭論由來已久，從20世紀(jì)中后葉開始，支持語言和音樂加工機(jī)制分離的研究者發(fā)現(xiàn)語言能力正常但不一定具備正常的音樂感知能力，或者音樂能力良好但失去了語言感知能力，而有的研究者發(fā)現(xiàn)某些語言能力異常的患者同樣失去了音樂能力，故認(rèn)為語言和音樂具有相同的加工機(jī)制[1]。
　　Jackendoff認(rèn)為語言和音樂都可分為淺層的外在表現(xiàn)和深層的組織規(guī)則：語言具有詞性、語法類別、語氣性質(zhì)等外在表現(xiàn)形式，音樂具有音程、旋律、調(diào)式、和弦等外在表現(xiàn)形式，兩者雖然不具有相互對應(yīng)關(guān)系，但在深層的組織規(guī)則上或許具有某種程度的一致[2]。Lerdahl使用了“結(jié)構(gòu)樹狀模型”（syntactic tree model）來說明這種一致關(guān)系，即語言和音樂都是通過由低到高、由簡單到復(fù)雜的過程來達(dá)到對整體意義或內(nèi)容的理解[3]。
　　基于“結(jié)構(gòu)樹狀模型”，Gibso提出了語言組織的“從屬定位理論”（Dependency Locality Theory，DLT），其基本前提是語言成分的整合受到彼此所處位置的影響，例如句子“The girl who kissed the boy opened the door”，句子中包含短語the boy opened the door，但我們知道the boy沒有做出open行為[3]�！敖Y(jié)構(gòu)樹狀模型”的解釋是：代詞the與名詞boy組成名詞短語后，與動詞kissed合成了動詞短語，動詞短語和代名詞who又合成為句子修飾語（分句），接著與代詞the與名詞girl所形成的名詞短語組合成更高一級的名詞短語，最后與open the door形成的動詞短語合成為一個句子（圖1a）。這種句法形式也得到了英語、日語和漢語研究的驗(yàn)證[3]。
　　Lerdahl采用結(jié)構(gòu)樹狀模型提出了音樂組織的“調(diào)性―音高間隔理論”（Tonal Pitch Space Theory, TPS），指出音高是音樂感知中最主要的內(nèi)容，調(diào)性及和弦都是建立在音高的基礎(chǔ)上，再通過由和弦組織而成的旋律來理解音樂表達(dá)的內(nèi)容[3]。以和弦為例，按照穩(wěn)定等級的重要性對一個音區(qū)內(nèi)的各個單音（從1～7共7個單音）進(jìn)行排列：第一個單音1的作用最為重要，第三個單音3其次，第五單音5再次，按照這種關(guān)系所組成的大三和弦在所有的三和弦中也是感覺最穩(wěn)定、體驗(yàn)最舒暢。調(diào)式依賴音高的變化而變化，調(diào)式的穩(wěn)定性體驗(yàn)依賴于音高之間的距離，音高相距較近則感覺較穩(wěn)定，反之感覺不穩(wěn)定。TPS理論通過音高間隔說明了單音距離對音樂序列“升-降”（ebb and flow）的緊張度體驗(yàn)所發(fā)揮的重要作用，同時也表明聽者是以等級加工方式來感知音樂所傳達(dá)的情緒意義（圖1b）。
　　DLT和TPS兩者都強(qiáng)調(diào)組織規(guī)則是理解語言和音樂的關(guān)鍵，都是在遞進(jìn)結(jié)構(gòu)關(guān)系上將各種成分予以整合，因此這種整合或許會來源于某些共同的神經(jīng)加工源，Patel稱之為“共享結(jié)構(gòu)整合源假設(shè)”（shared syntactic integration resource hypothesis，SSIRH）[3]。基于此，本文對失語癥和失樂癥的研究進(jìn)行了回顧，并結(jié)合ERP和功能神經(jīng)影像技術(shù)的相關(guān)研究報(bào)告為依據(jù)來討論語言和音樂的加工機(jī)制問題。音樂是語言的一種特殊表現(xiàn)形式[4]，在加工機(jī)制方面也應(yīng)該與語言加工機(jī)制具有一定相同之處，同時對音樂加工機(jī)制予以研究也有助于進(jìn)一步了解語言加工機(jī)制。
　　
　　a.Syntactic structure in language: hierarchical phrase structure
　　
　　b. Syntactic structure in music: hierarchical patterns of tension & relaxation
　　
　　圖1：a代表語言加工的樹狀結(jié)構(gòu)模型，依次通過對單詞、短語、句子的等級順序加工達(dá)到對句子意義的理解。b代表音樂加工的樹狀結(jié)構(gòu)模型，音高之間的距離影響著音樂序列“升-降”的緊張度體驗(yàn)，也表明聽者是以等級加工方式來感知音樂的意義。(資料來源：文獻(xiàn)[3])
　　
　　2 失語癥和失樂癥研究簡要回顧
　　
　　2.1 失語癥
　　失語癥（aphasia）是由于神經(jīng)性損傷而導(dǎo)致的一大類語言功能障礙的總稱，它們源自不同腦區(qū)的損傷。失語癥主要有兩類：表達(dá)性失語癥和感受性失語癥。表達(dá)性失語癥也稱為Broca失語癥，19世紀(jì)法國醫(yī)生Broca發(fā)現(xiàn)左側(cè)額下回后部區(qū)域受損的患者雖然能正常理解他人的語言，但自我語言表達(dá)能力缺失，幾乎不能說出所要表達(dá)的意思，即使說出來也沒有語法規(guī)則，至于嚴(yán)重者只能反復(fù)說出一兩個詞，表現(xiàn)為電報(bào)式言語（telegraphic words）[5]。感受性失語癥也稱為Wernicke失語癥，19世紀(jì)德國醫(yī)生Wernicke發(fā)現(xiàn)顳上回后部受損的患者不能正常理解語言所表達(dá)的意思。由于聽覺皮層位于顳橫回內(nèi)的顳上回附近，Wernicke推斷顳上回后部還有更多區(qū)域參加了聽覺信息的加工，故這些區(qū)域也可認(rèn)為是聽覺記憶區(qū)，如果受損就會因相關(guān)語言記憶受損而使語言理解發(fā)生困難[5]。
　　Wernicke還預(yù)測了另一種失語癥，即傳導(dǎo)性失語癥（conduction aphasia），其特點(diǎn)是患者既不能即時性地產(chǎn)生言語也不能重復(fù)聽到的言語，有時會使用錯誤的詞語，這可能是連接Broca區(qū)（言語產(chǎn)生中心）和Wernicke區(qū)（言語理解中心）之間的神經(jīng)通路（纖維）受損所致[6]。Diamond認(rèn)為這條通路由具有整合言語輸入和輸出功能的弓狀神經(jīng)束和丘腦組成，這些神經(jīng)通路和連接的結(jié)構(gòu)形成了一個言語信息的儲備站，能夠起到言語發(fā)生器的作用[6]。
　　此外還有聽覺性失語癥和稱名性失語癥等。聽覺性失語癥（word deafness aphasia）表現(xiàn)為對言語理解能力受損而聽覺能力沒有受到影響，這可能是由于Wernicke區(qū)與聽覺輸入系統(tǒng)相分離所致[6]。Gazzaniga認(rèn)為腦島及其周圍區(qū)域受損使得聽覺和理解言語之間發(fā)生了障礙，同時也由于上邊緣區(qū)和角回受損使得理解機(jī)制出現(xiàn)了障礙[5]。相關(guān)研究也予以了證實(shí)，同時發(fā)現(xiàn)聽覺性失語癥或許源自于丟失了相應(yīng)語義性信息，但沒有喪失句法和音素加工能力。稱名性失語癥（anomic aphasia）是物體命名困難，但不影響言語理解能力，這是由于位于顳葉、頂葉和枕葉交界皮質(zhì)區(qū)的角回受損所致，也可能是不同感覺模塊之間的連接遭受損害而產(chǎn)生，這些模塊是命名加工的組成部分[6]。
　　2.2 失樂癥
　　失樂癥（amusia）是由于神經(jīng)性損傷而失去了理解音樂和表現(xiàn)音樂的能力。與語言相似，Peretz等認(rèn)為音樂也具有特殊的神經(jīng)加工網(wǎng)絡(luò)，并且不同的音樂成分（音高、音色、節(jié)奏等）具有不同的加工區(qū)域[7]。一般將失樂癥分為感受性失樂癥和表達(dá)性失樂癥，感受性失樂癥是指失去了感知和理解音樂的能力，如不能感受節(jié)奏或音高變化。音高感知障礙是失樂癥的主要表現(xiàn)。Jackendoff 對一組失樂癥被試和控制組被試呈現(xiàn)五個前后間隔時間相同的單音，要求感覺出第四個單音是否與其它音高不同，結(jié)果失樂癥組被試不能夠感知音高變化，但和控制組一樣能感知間隔時間是相同的[8]。Janata等通過神經(jīng)成像發(fā)現(xiàn)前額葉是音高加工的主要負(fù)責(zé)區(qū)[9]。Peretz對一位病例研究發(fā)現(xiàn)，患者的左側(cè)顳-頂區(qū)受損后雖然能感知旋律，但喪失了節(jié)奏感知能力，而另一位音樂家的左右側(cè)顳-頂區(qū)都受損，旋律和節(jié)奏感知都深受影響[7]，這說明右側(cè)顳-頂區(qū)負(fù)責(zé)旋律感知，左側(cè)顳-頂區(qū)負(fù)責(zé)節(jié)奏加工。
　　表達(dá)性失樂癥是指失去了表達(dá)音樂的能力，如不能唱歌或彈奏樂器。Basso等發(fā)現(xiàn)一位指揮家由于左側(cè)顳葉、頂葉和枕葉受損后不能進(jìn)行作曲活動[10]；Botez等也發(fā)現(xiàn)一位患者的右側(cè)額葉受損后失去了演奏樂器能力，說明音樂表達(dá)需要大腦雙側(cè)半球的支持[10]。此外，相關(guān)文獻(xiàn)也表明右側(cè)顳上回、中央?yún)^(qū)后部和腦島后部受損會引起歌唱表達(dá)能力的喪失，與此同時音色、響度、音高等辨別能力也都受到損害[11]。這說明音樂表達(dá)需要更多腦區(qū)的參與加工，因?yàn)橐魳繁磉_(dá)不但需要較高的聽覺反饋和控制活動，同時需要提取和回憶相關(guān)音樂信息以及調(diào)動情緒、想象等活動。
　　過去人們認(rèn)為失語癥和失樂癥受損的腦區(qū)是彼此分開的，也就是說語言和音樂的腦加工機(jī)制不同，生理學(xué)家Sperry對割裂腦的研究表明，大腦左半球主要負(fù)責(zé)抽象思維，右半球主要負(fù)責(zé)形象思維和知覺思維，這與早期關(guān)于音樂知覺是右半球功能的觀點(diǎn)一致。但是后來其他臨床方面的證據(jù)表明語言和音樂也有著某些相同的加工區(qū)域，比如左側(cè)額下回?fù)p傷既影響了言語表達(dá)能力，也無法對音高辨別進(jìn)行加工。
　　Sergent認(rèn)為，語言和音樂加工區(qū)既廣泛聯(lián)系又相互獨(dú)立，腦損傷后兩者都可能有一方甚至雙方受到影響[10]。Marin的臨床病例研究中有12例出現(xiàn)了失樂癥、19例出現(xiàn)了失語癥、33例既有失樂癥也有失語癥[10]�？梢哉J(rèn)為，有的腦區(qū)負(fù)責(zé)多種成分的加工，例如對大腦左側(cè)顳-頂區(qū)注射異戊巴比妥鈉后患者不能夠?qū)ξ矬w予以命名，也無法識別音符和節(jié)奏[11]。Plate和Peretz發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了右側(cè)顳葉手術(shù)患者的語言聲調(diào)和音樂旋律測試分?jǐn)?shù)都很低，且兩者之間差異不顯著[7]。而有的腦區(qū)損傷則會影響一定的認(rèn)知功能，從而影響了語言和音樂加工。Luck等進(jìn)行的詞組實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)左側(cè)額下回負(fù)責(zé)語法加工[12]，楊凌云和翁旭初等在此基礎(chǔ)上通過fMRI發(fā)現(xiàn)，在漢語雙字所組成的真詞和假詞情況下，左側(cè)額下回對前者的反應(yīng)程度較后者高且需要較少的反應(yīng)時，這與拼音文字組成的材料結(jié)果一致[13]。原因可能是：真詞具有對應(yīng)的語義聯(lián)系而假詞沒有，被試借助語音將假詞存儲在短時記憶中，需要較多的資源對假詞做出反應(yīng)；左側(cè)額下回的激活表現(xiàn)了一般決斷過程的差異性，也表現(xiàn)了肯定與否定反應(yīng)的不同[13]。此外，一種新異刺激的出現(xiàn)往往導(dǎo)致注意力的增加及控制的增多，左側(cè)額下回的激活可能反映的是注意力的維持及更多的資源投入[13]。在音樂音高辨別任務(wù)中，被試需要提取相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對刺激予以辨別，對預(yù)期之外的音高刺激需要更多的注意力，故左側(cè)額下回激活程度較高。所以左側(cè)額下回很可能與信息存貯、行為選擇或調(diào)控注意有關(guān)，這也是工作記憶的一種執(zhí)行功能。
　　
　　3 語言和音樂的對比加工
　　
　　語言的音高、節(jié)奏和句法結(jié)構(gòu)對于區(qū)別詞匯意義、不同的語調(diào)、辨別話語情緒色彩等具有重要作用，音樂音高、節(jié)奏和曲式結(jié)構(gòu)對意義及情緒表現(xiàn)也有著很大影響。目前主要采用ERP和功能神經(jīng)成像技術(shù)對兩者的加工機(jī)制分別進(jìn)行了對比性的研究。
　　3.1 ERP研究
　　N400是刺激呈現(xiàn)400ms后出現(xiàn)的負(fù)成分，它與詞匯-語義加工有關(guān)，包括最初的單詞語義表征和詞匯后的語義整合�？傮w上來說，N400的變化可以反映刺激跟讀者預(yù)期之間的關(guān)系，如語義不合適、語義類別錯誤、先前知識不一致以及無關(guān)詞、非詞、新詞等諸多情況都可以導(dǎo)致N400波幅的增加[14]。任務(wù)形式的不同，N400的產(chǎn)生區(qū)域也不同，在視覺語義任務(wù)時N400較集中分布于右側(cè)中央頂葉，而在聽覺語義任務(wù)時則分布于整個頭部。但是N400不受與語義無關(guān)違反（如句法違反或刺激形態(tài)變化）的影響，只和刺激所表示的語義有關(guān)，反映出它與語義加工的獨(dú)特聯(lián)系[15]。
　　P600是與句法違反有關(guān)的、出現(xiàn)在關(guān)鍵詞之后500～600ms的正成分，是一種晚期正成份，又稱句法正漂移（Syntactic PositiveShift, SPS），其頭皮分布主要集中于中央頂區(qū)[16]。Osterhout和Nicol在研究中觀察到獨(dú)立的N400與P600，表明P600獨(dú)立于語義信息，是語法加工的指標(biāo)[16]。Gunter等的研究表明P600也與語義期望程度有關(guān)，在高期望程度句子中的句法違反條件下出現(xiàn)[17]。由此可以認(rèn)為P600所反映的句法加工也受語義信息的影響。其他研究表明P600除與句法的違反有關(guān)之外，也與句子加工或詞匯加工的完成有關(guān)[16]。
　　在音樂實(shí)驗(yàn)中，Zatorre等改變一段樂曲的某一音高，發(fā)現(xiàn)了右側(cè)顳上回出現(xiàn)了N400[18]。Schon等進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)右側(cè)顳中回及頂部出現(xiàn)了N400，且變化越明顯則N400波幅也越大[19]。筆者認(rèn)為，音高對樂段意義有著重要影響，能夠啟動相關(guān)的詞匯意義，音高的改變能夠改變樂段表達(dá)的語義信息，使得當(dāng)前的相關(guān)啟動詞與原先意義不匹配。由于音樂以聽覺語義任務(wù)為主，所以N400的分布較之視覺語義任務(wù)的詞匯加工要廣泛。
　　在另一項(xiàng)音樂實(shí)驗(yàn)中，Besson和Faita發(fā)現(xiàn)改變和弦的某一音高會產(chǎn)生較大的晚期正波成分P600，而且潛伏期也較短，這一特點(diǎn)在音樂家身上更為明顯[19]。其他研究發(fā)現(xiàn)音樂經(jīng)驗(yàn)也會影響早期音樂加工水平。后來Besson和Faita發(fā)現(xiàn)排除音樂經(jīng)驗(yàn)這一因素，在所有被試者中音高的變化都能引發(fā)P600，而且音高變化越明顯，晚期正波成分越大且潛伏期越短[19]。這說明音高對音樂結(jié)構(gòu)也具有重要影響。和聲學(xué)認(rèn)為人們對由音高組成的和弦結(jié)構(gòu)非常敏感，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的和弦與預(yù)期相反而引發(fā)P600[20,21]。進(jìn)一步的源分析表明，負(fù)責(zé)加工音高的區(qū)域位于中央頂區(qū)，這與由句法違反引發(fā)的P600發(fā)生區(qū)域（中央頂區(qū)）相一致[3]。。
　　可以發(fā)現(xiàn)，音高變化都能誘發(fā)N400和P600。需要注意的是，Zatorre只單獨(dú)改變了樂曲中的某一音高。筆者推斷，可能這種變化改變了樂段前后意義的聯(lián)系性，誘發(fā)的N400類似于語言加工的語義不合適或類別錯誤；和弦結(jié)構(gòu)中某一音高變化，將原本結(jié)構(gòu)規(guī)則的和弦變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)不規(guī)則的和弦，類似于句法結(jié)構(gòu)違反。
　　語言和音樂表現(xiàn)都有快慢之別，是人們內(nèi)心體驗(yàn)的一種律動感，兩者具有一定的相似之處。早期研究者認(rèn)為節(jié)奏就是語言和音樂成分按照彼此之間的時間關(guān)系所形成的連續(xù)性整體。在語言研究中，Brecker等分別以6s和12s向被試呈現(xiàn)口述的句子“Now you see it, now you don’t”，發(fā)現(xiàn)在6s和12s情況下頂葉都出現(xiàn)了P300，且在6s情況下誘發(fā)的P300幅度較之12s情況下的要大[22]。相關(guān)研究表明，P300的波幅與所投入的心理資源量成正相關(guān)[23]。Donchin認(rèn)為P300反映對刺激物的評價或分類所需要的時間，其波幅反映了工作記憶表征的更新[24]。那么，被試在較短時間內(nèi)（6s）需要投入較多資源加工句子內(nèi)容，誘發(fā)的P300波幅要大于較長時間（12s）所誘發(fā)的波幅。有關(guān)P300起源問題仍在探索中，目前傾向于頂葉深部邊緣系統(tǒng)海馬結(jié)構(gòu)[24]。
　　Martin認(rèn)為音樂節(jié)奏體現(xiàn)著更深的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，而且受過音樂訓(xùn)練者會通過相關(guān)經(jīng)驗(yàn)使得節(jié)奏加工具有較高層次的編碼[25]。Marijtje通過ERP研究發(fā)現(xiàn)，沒有接受過音樂訓(xùn)練的被試者在聽節(jié)奏時P300波幅較之接受過音樂訓(xùn)練者而言較大，這說明需要根據(jù)以往生活經(jīng)驗(yàn)、調(diào)動一些心理資源對節(jié)奏予以加工；當(dāng)聽到每小節(jié)三拍子的節(jié)奏時，P300波幅要大于每小節(jié)兩拍子的節(jié)奏，這可能是三拍子較之二拍子復(fù)雜，需要調(diào)動更多資源進(jìn)行加工[25]。Drake等認(rèn)為長期的音樂訓(xùn)練使音樂學(xué)習(xí)者只需較少的加工資源來辨別和區(qū)分不同節(jié)奏之間的差異[26]，Russeler等也認(rèn)為長期訓(xùn)練使得大腦神經(jīng)組織能更加敏感地分辨節(jié)奏的種類和變化[27]。Marijtje進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，頂葉與P300具有明顯相關(guān)，這與語言節(jié)奏加工研究一致[24]。隨著節(jié)奏加工復(fù)雜度的增加，P300也與額葉具有相關(guān)。Tillmann等通過fMRI證實(shí)了額下回對節(jié)奏進(jìn)行著輔助性加工[28]。這可能是額葉具有對復(fù)雜認(rèn)知活動的監(jiān)控、調(diào)節(jié)和任務(wù)計(jì)劃等執(zhí)行控制的功能[29]。此外Marijtje還發(fā)現(xiàn)在音樂訓(xùn)練被試者中，年齡越大，節(jié)奏加工的潛伏期越長，但在同年齡的被試中沒有差異[25]，說明年齡因素對音樂加工能力也具有一定影響。年齡因素對語言節(jié)奏影響的相關(guān)研究還不多，有待于進(jìn)一步研究。
　　語言的句法結(jié)構(gòu)和音樂的曲式結(jié)構(gòu)對其表述意義的理解具有很大影響。Connolly等給被試呈現(xiàn)一半預(yù)期性強(qiáng)的句子“The king wears a golden imperial crown”（國王戴著一頂金黃色皇冠），另一半為預(yù)期性低的句子“The women talk about the frog”（婦女談?wù)撉嗤埽�，結(jié)果顯示了預(yù)期性低的句子誘發(fā)了較大的N200和N400[30]。一般認(rèn)為N200反映了聽覺語音信息加工的時間進(jìn)程[31]，也出現(xiàn)于識別刺激的分類及語音差異等認(rèn)知加工過程中[32]。在預(yù)期性低的句子中出現(xiàn)N200，或許說明了不適當(dāng)單詞對句子理解產(chǎn)生了一定影響。
　　Rugg等認(rèn)為N400可能是N200的延遲，因?yàn)樵贛aCallun的聽覺實(shí)驗(yàn)中沒有N200而有著N400的出現(xiàn)[33]。此外Bentin也發(fā)現(xiàn)視覺N400的負(fù)走向波的腦區(qū)分布與N200相同[33]。Connonlly等持反對意見，他們在語音刺激序列中加入語音校正屏蔽（phonological correct masking）后發(fā)現(xiàn)代表語義加工的N400受到影響而對代表語音加工的N200沒有影響，N400分布于頂葉而N200分布于額葉，因而認(rèn)為N200與N400的功能是分離的[34]。Squires等也發(fā)現(xiàn)N200代表了語音加工而N400代表了語義加工，兩者分屬于不同的神經(jīng)來源[35]。
　　和弦組織是曲式結(jié)構(gòu)的重要體現(xiàn)，Koelsch和Siebel首先給被試呈現(xiàn)一系列結(jié)構(gòu)規(guī)則的和弦（圖2a），接著呈現(xiàn)兩組皆由五個和弦組成的和弦序列，并對最后一個和弦的某音高進(jìn)行了改動，發(fā)現(xiàn)在180～350ms內(nèi)的大腦額葉處引發(fā)了N200，并且在200ms的波幅最大（圖2c）[35]。在此基礎(chǔ)上Koelsch和Siebel繼續(xù)對語言和音樂表達(dá)意義進(jìn)行了研究，他們先后給被試呈現(xiàn)一組句子和音樂片斷，要求被試判斷某個單詞或者和弦是否與對應(yīng)的句子或音樂片段的表達(dá)意義相匹配，ERP結(jié)果顯示兩者都引發(fā)了頂葉N400，且相差越大則N400也越大（圖3）[35]。反映歧義詞與語境背離程度相關(guān)的N400在音樂意義匹配任務(wù)中也出現(xiàn)，說明了不規(guī)則和弦對音樂意義產(chǎn)生了影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了語言和音樂產(chǎn)生的N200和N400的神經(jīng)產(chǎn)生源是一致的，N200產(chǎn)生于額葉而N400產(chǎn)生于頂葉，N200反映對語音或音高的加工，N400反映意義加工。Koelsch和Siebel同時也指出他們的音樂實(shí)驗(yàn)材料是被試所不熟悉的，有標(biāo)題指示的音樂片段或者被試熟悉的音樂材料可能不會產(chǎn)生N400[35]。
　　
　　圖2a是一個音區(qū)中基本單音的位置關(guān)系圖，I和弦中第一個音（從下至上）稱為主音（tonic），II和弦中第一個音稱為上主音（supertonic），V和弦中第一個音稱為屬音（dominant），以上七個和弦都為規(guī)則和弦。b是上下兩段各由五個七和弦組成的和弦序列，對下面和弦序列的某兩個音高進(jìn)行了改動而成了不規(guī)則和弦（箭頭指示）。c是ERP記錄聽到b圖不規(guī)則和弦的腦波反應(yīng)，箭頭指示了大腦額葉在不規(guī)則和弦出現(xiàn)后大約200ms時出現(xiàn)了最大負(fù)波N200。（資料來源：文獻(xiàn)[35]）
　　
　　圖3a和b是ERP記錄的被試判斷某單詞與和弦是否與相對應(yīng)的句子和音樂片段表達(dá)意義相匹配的腦波反應(yīng)，結(jié)果顯示兩者都引發(fā)了頂葉N400，反映了歧義詞與語境背離程度相關(guān)的N400在音樂意義匹配任務(wù)中也出現(xiàn)，說明了不規(guī)則和弦對音樂意義產(chǎn)生了影響。 （資料來源：[35]）
　　3.2 功能神經(jīng)影像研究
　　近年來的研究指出人腦兩側(cè)半球不具有優(yōu)勢與否之分，區(qū)別只是任務(wù)分工不同，而且在某些任務(wù)中具有一定程度的重合。李恩中和翁旭初等向被試呈現(xiàn)口述的新聞句子片斷后間隔一段時間，再呈現(xiàn)音樂小節(jié)片段，通過MRI對比研究了人腦在語言和音樂刺激下的功能活動情況，發(fā)現(xiàn)語言刺激條件下雙側(cè)顳上回和顳中回均被激活，左側(cè)顳下回亦被激活；傳統(tǒng)語言區(qū)的左側(cè)額下回后部的Broca區(qū)、顳上回后部Wernicke區(qū)以及頂下小葉的角回也有明顯激活；雙側(cè)額上回、左側(cè)額中回、枕-顳聯(lián)合區(qū)、枕葉紋周區(qū)以及扣帶回等均被激活。在音樂刺激條件下雙側(cè)顳上回（非Wernicke區(qū)）和顳中回均被激活；顳葉其他區(qū)域如右側(cè)顳極和海馬亦被激活，但雙側(cè)顳下回未被激活；雙側(cè)額上回、額中回、額下回、枕-顳聯(lián)合區(qū)及扣帶回亦被激活[36]。
　　上述結(jié)果說明，無論語言還是音樂刺激均激活了雙側(cè)額上下回、雙側(cè)顳上回（非Wernick區(qū)）和顳中回、扣帶回、枕-顳聯(lián)合區(qū)。目前在語言加工研究上認(rèn)為顳上回、顳中回在處理聲音等聽覺信息方面有重要作用，尤其體現(xiàn)在語音識別及半球間信息交換等諸方面。Plate等使用PET發(fā)現(xiàn)了顳上回負(fù)責(zé)熟悉音樂旋律的識別與再認(rèn)[37]，Schmithorst和Brown通過fMRI發(fā)現(xiàn)顳上回能辨認(rèn)和諧與不和諧的旋律，同時顳上回和顳中回也能在和諧與不和諧旋律之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換[38]，這與語言加工相一致。由此可見顳上回主要負(fù)責(zé)語言和音樂規(guī)則的辨別加工，雙側(cè)顳中回負(fù)責(zé)對語言和音樂所表達(dá)思想和意義的理解。雙側(cè)額上回?zé)o論在語言或音樂刺激下均被激活，推測可能為工作記憶及執(zhí)行控制單元中心[34]。另外有兩點(diǎn)需要注意：1）扣帶回在語言刺激時僅其前部激活（Brodmann24區(qū)），而在音樂刺激時則多處被激活（Brodmann 24，31，32區(qū)），推測Brodmann24區(qū)可能與工作記憶有關(guān)，而Brodmann31、32區(qū)則可能與工作記憶或情感有關(guān)[39]；2）左側(cè)額下回的Broad區(qū)（BA44區(qū)）負(fù)責(zé)語言產(chǎn)生，但Schmithorst和Brown也發(fā)現(xiàn)Broca區(qū)對應(yīng)的右半球區(qū)域在聽到不和諧旋律時出現(xiàn)了信號增強(qiáng)[38]，這與Maess和Levitin的研究結(jié)果一致，特別是Broca區(qū)自動地加工了音樂旋律所表達(dá)的信息[40,41]。這說明無論是文字還是音樂，Broca都參與了兩者信息的處理。
　　
　　4 語言和音樂的同步加工
　　
　　以上實(shí)驗(yàn)都是將語言和音樂刺激分開進(jìn)行了對比研究，那么對兩者同時進(jìn)行加工出現(xiàn)的結(jié)果如何？Koelsch和Gunter等設(shè)想，語言與音樂兩種刺激進(jìn)行同時加工時，如果彼此加工機(jī)制是分開來的， 那么語言LAN、N400和P600等成分應(yīng)該不會受到音樂加工的影響，也就是說兩者的神經(jīng)產(chǎn)生源不同，反之亦然；如果兩者神經(jīng)產(chǎn)生源重合，那么語言加工會受到音樂加工的影響[42]。為此他們使用ERP對語言視覺刺激和音樂聽覺刺激材料進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)中將規(guī)則或不規(guī)則和弦與句法正確或句法違反、規(guī)則或不規(guī)則和弦與語義相關(guān)高低的詞語分別進(jìn)行匹配；實(shí)驗(yàn)過程中要求被試不要注意音樂刺激而注意語言刺激，并回答出最后一個語言單詞在結(jié)構(gòu)或語義上是否正確，或者與語境是否匹配[42]。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：（1）在規(guī)則詞語-不規(guī)則和弦匹配中，不規(guī)則和弦在大約190ms處引發(fā)了ERAN（早期右前負(fù)波）且偏向于右側(cè)。方差分析表明，對不規(guī)則和弦加工時額葉在150～250ms內(nèi)同時出現(xiàn)了ELAN和ERAN且兩個半球之間具有顯著效應(yīng)，而在350～600ms之間沒有出現(xiàn)這種效果；在450～700ms之間頂葉出現(xiàn)晚期正成分P600且兩半球差異顯著；（2）在規(guī)則和弦-句法違反匹配組中，句法違反在390ms處誘發(fā)了明顯的LAN，LAN之后跟隨著P600的出現(xiàn)。方差分析表明，對句法違反加工時額葉在300～450ms內(nèi)出現(xiàn)了LAN且兩半球之間差異顯著；在450～700ms之間頂葉出現(xiàn)P600但沒有半球間的顯著差異。（3）在語義-和弦匹配任務(wù)中，相關(guān)性較低的詞誘發(fā)了N400，但N400沒有受到不規(guī)則和弦的影響。方差分析表明，在350～450ms之間頂葉處出現(xiàn)的N400與相關(guān)性低的詞相關(guān)性顯著而與不規(guī)則和弦差異不顯著。
　　語言研究發(fā)現(xiàn)，左前負(fù)波LAN（Left Anterior Negativities，LAN）是300至500ms之間在句法違反情況下出現(xiàn)的一種負(fù)成分，它們的潛伏期長短存在差異，但頭皮分布比較一致，集中在左半球的額葉部分，因而把這種負(fù)成分稱為左前負(fù)成分。這其中也包括分離出來的早期左前負(fù)波（ELAN），它是在100ms至300ms之間在短語結(jié)構(gòu)違反情況下出現(xiàn)的負(fù)波。與此相對應(yīng)，ERAN是在100至350ms內(nèi)由不規(guī)則性音樂和弦加工所誘發(fā)的負(fù)波[43]。Krumhansl等通過ERP發(fā)現(xiàn)被試聽到結(jié)構(gòu)不規(guī)則和弦時出現(xiàn)了ERAN，代表了被試對非預(yù)期刺激的反應(yīng)[42]。過去認(rèn)為ERAN產(chǎn)生于大腦右側(cè)額葉處，但Krumhansl發(fā)現(xiàn)了ERAN也產(chǎn)生于左側(cè)額下回Broca區(qū)及相對應(yīng)右側(cè)額下回，只是右側(cè)優(yōu)勢大于左側(cè)[42]，所以左半球Broca區(qū)負(fù)責(zé)著語言和音樂結(jié)構(gòu)的雙重加工。實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時顯示，當(dāng)音樂序列以不規(guī)則和弦結(jié)束時誘發(fā)了LAN，但是當(dāng)詞語與不規(guī)則和弦同時結(jié)束時，句法違反誘發(fā)的LAN波幅明顯降低，前后LAN差異顯著，而對ERAN的方差分析沒有揭示語言和音樂的相互影響，表明ERAN沒有受到語言句法違反的影響。以上結(jié)果說明句法與曲式加工在左側(cè)相互影響而右側(cè)沒有受到影響。Maess等和Fritz等都認(rèn)為ERAN的神經(jīng)產(chǎn)生源定位于雙側(cè)額下回且右側(cè)占優(yōu)，但左側(cè)額下回也參與加工，同時LAN受到ERAN一定程度的影響而降低[44]，這也驗(yàn)證了額下回（包括Broca區(qū)）負(fù)責(zé)語言和音樂結(jié)構(gòu)加工。
　　N400沒有受到不規(guī)則和弦的影響。N400被看作一個因變量來研究語境效應(yīng)的時間進(jìn)程，出現(xiàn)在語義不合適、語義類別錯誤等情況下且相關(guān)性越低時N400也越大[45]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，與語義無關(guān)的違反（如語法違反或單詞物理特征違反）等方面沒有引起N400[14]，這似乎說明了實(shí)驗(yàn)中N400與和弦加工不產(chǎn)生于同一個神經(jīng)加工源。需要注意的是，有很多因素會影響N400，如視覺通道中N400誘發(fā)的最大波幅在中央頂葉，而聽覺通道中N400出現(xiàn)時間較早且持續(xù)時間較長，其分布更對稱且有一點(diǎn)偏左趨勢[14]。在Koelsch和Gunter的實(shí)驗(yàn)中對語義加工所誘發(fā)的N400沒有受到不規(guī)則和弦的影響，原因可能是被試關(guān)注了句法和語義是否正確而沒有關(guān)注音樂序列，那么對語言和音樂刺激同時關(guān)注也許會出現(xiàn)另一個結(jié)果。此外實(shí)驗(yàn)中句子是以視覺刺激形式出現(xiàn)，如果以聽覺刺激出現(xiàn)也可能對腦電諸成分發(fā)生一定影響，這需要進(jìn)一步研究。
　　Koelshe和Gunter等給音樂家和非音樂家被試呈現(xiàn)一段旋律并要求說出旋律所表達(dá)的意義，同時截去某一樂句，發(fā)現(xiàn)在截去的樂段出現(xiàn)約600ms左右在中央頂區(qū)出現(xiàn)了一個正成分P600，表明P600也是曲式加工的指標(biāo)，同時發(fā)現(xiàn)此時音樂家的P600誘發(fā)幅度要高于非音樂家[42]。Gunter等的研究表明P600只有在高期望程度句子中的句法違反條件下才出現(xiàn)[46]，由此作者認(rèn)為音樂家由于長期的專業(yè)訓(xùn)練對相關(guān)音樂序列形成一種“定勢思維”而產(chǎn)生了較為強(qiáng)烈的反應(yīng)，故P600比非音樂家的要高。這些結(jié)果說明了頂葉同時參與語言和音樂結(jié)構(gòu)加工，這也得到相關(guān)fMRI研究的證實(shí)。Plate認(rèn)為P600出現(xiàn)于句法違反和曲式違反情況下，但在兩者語義違反時不會出現(xiàn)[41]。
　　綜上所述，LAN在句法違反即不規(guī)則和弦情況下出現(xiàn)，ERAN由不規(guī)則音樂和弦所誘發(fā)。LAN產(chǎn)生于左側(cè)額葉，ERAN產(chǎn)生于雙側(cè)額葉且影響了左側(cè)LAN誘發(fā)程度，它們均獨(dú)立于語義違反的N400成分。音樂音高變化均誘發(fā)了N400和P600，Zatorre改變某一單獨(dú)音高時誘發(fā)了N400，Koelshe等改變和弦結(jié)構(gòu)中的音高誘發(fā)P600，說明了改變特征的不同，體現(xiàn)的認(rèn)知加工過程也不同。在語言研究中，P600和LAN可以與句法加工的兩階段模型對應(yīng)起來，第一階段是結(jié)構(gòu)分析階段，在這個階段根據(jù)詞匯的類別信息（名詞、動詞等）分配一個最初的句法結(jié)構(gòu)；第二階段是主體角色分配階段，根據(jù)最初句法結(jié)構(gòu)的可能性、詞匯的限制性信息和語境等信息指派句法角色，主要是將局部名詞短語賦予為動詞主題角色[16]。和語言加工相比，音樂加工的P600和LAN表現(xiàn)特點(diǎn)與之相似，但兩者之間的具體關(guān)系尚不得知。目前還沒有關(guān)于語言和音樂同步加工的功能神經(jīng)成像的相關(guān)研究，相信此研究會有更進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)。
　　
　　5 總結(jié)與展望
　　
　　語言和音樂活動都屬于高級認(rèn)知活動，需要不同腦區(qū)協(xié)調(diào)一致地工作。過去人們受到“大腦左半球負(fù)責(zé)抽象思維，右半球負(fù)責(zé)形象思維和知覺思維”概念的影響，認(rèn)為左半球負(fù)責(zé)語言加工而右半球負(fù)責(zé)音樂加工，兩者彼此分離互不干涉。將失語癥和失樂癥的研究結(jié)合起來可發(fā)現(xiàn)兩者具有某些程度的重合。通過ERP和功能神經(jīng)成像研究發(fā)現(xiàn)了語言和音樂的音高、節(jié)奏、語言句法和音樂曲式等加工活動具有多個腦區(qū)的重合，而且隨著活動任務(wù)增加涉及的腦區(qū)越多。在語言和音樂同步加工條件下的ERP結(jié)果不但顯示了兩者某些共同的神經(jīng)加工源，而且在一定程度上音樂加工會影響語言加工；注意不同的刺激材料可能結(jié)果也不同，而且相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也會產(chǎn)生較明顯影響。人們對語言加工的腦機(jī)制進(jìn)行了大量的研究，但是由于各個研究存在不足再加上人腦本身的極其復(fù)雜性，對于這一問題目前還存在很多爭論。
　　在某些方面語言加工和音樂加工具有一致性特點(diǎn)，在部分程度上可以將音樂作為指標(biāo)來考察與語言相關(guān)的加工過程。盡管音樂的認(rèn)知神經(jīng)加工研究起步較晚，但許多研究者通過巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及使用相關(guān)技術(shù)來研究音樂加工過程的各種基本問題，取得了一定成果。對音樂加工的多個領(lǐng)域進(jìn)行研究也有助于語言加工研究的進(jìn)展，兩者的結(jié)合有著更深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　1 Alain C, Woods D, Knight R. A distributed cortical network for auditory sensory memory in humans. Brain Research, 1998, 812(5): 199～212
　　2 Jackendoff R. Foundations of Language. New York: Oxford University, 2002. 198～202
　　3 Patel A. Language, music syntax and the brain. Nature Neuroscience, 2003, 7(6): 674～679
　　4 Peretz I, Gagnon L, Bouchard B. Music and emotion: perceptual determinants, immediacy, and isolation after brain damage. Cognition, 1998, 68: 111～141
　　5 Gazzaniga M, Ivry R, Mangun G. Cognitive Neuroscience: the biology of the mind. 2nd edition. New York: Norton, 2002. 338～371
　　6 Sally P, George D. The Left and Right Brain. New York: Oxford University Press, 1997, 1: 20～28
　　7 Peretz I, Hyde K. What is specific to music processing? Insights from congenital amusia. Trends in Cognitive Sicence, 2003, 7: 362～367
　　8 Hyde K, Peretz I. Brains that are out of tune but in time. Psychology Science, 2004, 15: 356～360
　　9 Bella S, Peretz I. ‘Out of pitch’ but still ‘in time’: an auditory psychophysical study in congenital amusic adults. Annual of New York Academic Science, 2003, 999: 173～176
　　10 Hodges A主編，劉沛譯. 音樂心理學(xué)手冊. 長沙：湖南文藝出版社，2006. 217～219
　　11 Brancucci A, SanMartini P. Laterality in the perception of temporal cues of musical timbre. Neuropsychological chologia, 1999, 37(13): 445～451
　　12 Luke K, Liu H, Wai Y, et al. Functional anatomy of syntactic and semantic processing in language comprehension. Human Brain Mapping, 2002, 16(3): 133～145.
　　13 楊凌云，翁旭初，張學(xué)新等. 左腦額下回在漢字真假詞視覺加工中的不同效應(yīng). 中國醫(yī)學(xué)影像雜志，2006, 22(6): 833～835
　　14 高兵, 曹暉, 曹聘. 句法加工的腦機(jī)制. 心理科學(xué)進(jìn)展，2006, 14(1): 32～39
　　15 Kiefer M, Weisbrod M, Kern I, et al. Right hemisphere activation during indirect semantic priming: Evidence from event-related potentials. Brain and Language, 1998, 64: 377～408
　　16 劉燕妮，舒華. ERP與語言研究. 心理科學(xué)進(jìn)展，2003，11（3）：296～302
　　17 Plate H, Price C. The structural components of music perception: a functional anatomical study. Brain, 1997, 120: 229～243
　　18 Zatorre R，Belin P. Structure and function of auditory cortex: Music and Speech. Trends in Cognitive Science,2002, 6: 37～46
　　19 Schon D, Magne C, Besson M. The music of speech: Music training facilitates pitch processing in both music and language. Psychophysiology, 2004, 41: 331～349
　　20 Maess B, koelsch S, Gunter T, et al. Musical syntax is proceed in Broca’s area: an MEG study. Nature Neuroscience, 2001, 4: 540～545
　　21 葉錚，周曉林. 音樂之腦. 心理科學(xué)進(jìn)展，2006，14（5）：641～647
　　22 Vuust P, Roepstorff A, Wallentin M. Keeping the rhythm during polyrhythmic tension, activates language areas (BA47). NeuroImage, 2006, 31: 832～841
　　23 Christopher R, Adam R, Robert J. Auditory processing in an inter-modal oddball task: Effects of a combined auditory/ visual standard on auditory target ERP. International Journal of Psychophysiology,2006, 4(11): 1～10
　　24 Angela D, Mecklinger A, Donchin E, et al. Syntactic parsing preferences and their on-line revisions: a spatio-temporal analysis of event-related brain potentials. Cognitive Brain Research, 2001, 4 (2): 305～323
　　25 Marijtje L A, Desain P, Honing H. Rhythmic context influences the auditory evoked potentials of musicians and nonmusicians. Biological Psychology, 2004, 66: 129～152
　　26 Drake C, Riess M, Baruch C.The development of rhythmic attending in auditory sequences: attunement, referent period, focal attending. Cognition, 2000, 77: 251～288
　　27 Russeler J, Altenmuller E, Nager W, et al. Event-related brain potentials to sound omissions differ in musicians and nonmusicians. Neuroscience Letters, 2001, 308: 33～36
　　28 Tillmann B, Janata P, Bharucha J. Activation of the inferior frontal cortex in musical priming. Cognitive Brain Research, 2003, 16: 145～161
　　29 王益文，林崇德. 額葉參與執(zhí)行控制的ERP負(fù)荷效應(yīng).心理學(xué)報(bào), 2005, 37(6): 723～728
　　30 Connolly J, Phillips N. Event-releated potential components reflect phonological and semantic processing of the terminal word of spoken sentences. Cognitive Neuroscience, 1994, 6: 256～266
　　31 Paulus K, Magnano I, Piras M, et al. Visual and auditory event-related potentials in sporadic amyotrophic lateral sclerosis. Clinical Neurophysiology, Volume 113, Issue 6, June 2002, 6 (113): 853～861
　　32 Guillaume T, Dominique C, Jean-François D. Electrophysiological comparison of grammatical processing and semantic processing of single spoken nouns.Cognitive Brain Research, 2003, 3(17): 535～547
　　33 魏景漢，羅躍嘉. 認(rèn)知事件相關(guān)腦電位教程. 北京：經(jīng)濟(jì)日報(bào)出版社，2002. 172～174
　　34 Connolly J, Phillips N, Forbes K. The effects of phonological and semantic features of sentence-ending words on visual event-releated brain potentials. Clinical Neurophysiology, 1995, 94: 276～287
　　35 Koelsch S, Siebel W. Towards a neural basis of music perception. Trends in Cognitive Sciences, 2005, 9(12): 578～583
　　36 李恩中，翁旭初，韓瓔等. 語言與音樂刺激下腦功能活動的MRI功能成像研究. 中華放射學(xué)雜志，1999, 33(5): 311～316
　　37 Plate H, Price C. The structural components of music perception: a functional anatomical study. Brain, 1997, 120: 229～243
　　38 Vincent J. Schmithorst. Separate cortical network involved in music perception: preliminary functional MRI evidence for modularity of music processing. NeuroImage, 2005, 25: 444～451
　　39 Baddley A, Della S. Working memory and executive control. Cortex, 1996, 35 : 139～141.
　　40 Maess B, Koelsch S. Musical syntax is processed in Broca’ area: an MEG study. Neuroscience, 2001, 4: 540～545
　　41 Levitin D.J, Menon V. Musical structural is processed in “l(fā)anguage” areas of the brain: a possible role for Brodmann area 47 in temporal coherence. NeuroImage, 2003, 20: 2142～2152
　　42 Koelsch S, Gunter T, Wittfoth M, et al. Interaction between syntax processing in language and in music: an ERP study. Cognitive Neuroscience, 2005, 17(10): 1565～1577
　　43 Musical syntax is proceed in Broca’s area: an MEG study. Nature Neuroscience, 2001, 4(5): 540～544
　　44 Maess B, Koelsch S, Gunter T, et al. Peretz I, Blood A, Penhune V, et al. Cortical deafness to dissonance. Brain, 2001, 124(5) : 928～940
　　45 Osterhout L, Holcomb P. Event-related brain potentials elicited by syntactic anomaly. Memory Language, 1992, 31: 785～806
　　46 Gunter T, Friederici A, Gagbem A. Syntactic gender and semantic expectancy: ERPs reveal early autonomy and late interaction. Cognitive Neuroscience, 2000, 12: 556～568

相關(guān)熱詞搜索：述評 機(jī)制 語言 語言與音樂活動的腦機(jī)制研究述評 語言的腦機(jī)制 語言的機(jī)制