陳潔佳 周 翊 陳 杰

(湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院; 認(rèn)知與人類行為湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 410081)

1 引言

抑制控制(Inhibitory control)是指通過(guò)調(diào)節(jié)人們的注意、行為、思想和情緒等來(lái)克服內(nèi)外部干擾,從而有效地完成預(yù)期目標(biāo)的能力,它是執(zhí)行功能的重要組成部分(Diamond,2013)。抑制控制能力不僅是個(gè)體適應(yīng)環(huán)境的重要能力,也是其他認(rèn)知能力的基礎(chǔ),如推理、計(jì)劃、學(xué)習(xí)能力等等(Munakata et al.,2011)。此外,一些精神和行為障礙如成癮障礙、注意缺陷多動(dòng)癥、強(qiáng)迫癥以及精神分裂癥患者均表現(xiàn)出抑制控制能力缺陷(Diamond,2013; Pandey et al.,2012; McNeely et al.,2003)。

因此,如何提高抑制控制能力成為心理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。例如,事件相關(guān)電位和腦成像的研究發(fā)現(xiàn)哌醋甲酯(Methylphenidate,MPH),一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑,能夠調(diào)控多動(dòng)癥兒童和可卡因成癮者的神經(jīng)活動(dòng),并提升他們的抑制控制能力(Li et al.,2010; Pliszka et al.,2007)。哌醋甲酯也常被用來(lái)治療多動(dòng)癥,但是藥物治療的缺陷就是它存在一定的副作用。一些研究也發(fā)現(xiàn)認(rèn)知訓(xùn)練能夠在一定程度上提升抑制控制能力,但是這種計(jì)算機(jī)化的認(rèn)知訓(xùn)練程序缺乏趣味性,人們很難長(zhǎng)期堅(jiān)持這種單調(diào)的訓(xùn)練,并且很難產(chǎn)生廣泛的訓(xùn)練遷移效應(yīng)(Diamond,2013; Okada & Slevc,2017)。

近年來(lái),一些研究者發(fā)現(xiàn)音樂(lè)家具有較強(qiáng)的抑制控制能力,音樂(lè)訓(xùn)練可能與抑制控制能力的提升有關(guān)(Okada,2016; Sachs et al.,2017; 陳杰 等,2017)。因?yàn)樵谄鳂?lè)演奏過(guò)程中,音樂(lè)家需要持續(xù)監(jiān)控自己的演奏動(dòng)作,并根據(jù)聽(tīng)覺(jué)和本體感覺(jué)的反饋快速調(diào)整下一個(gè)演奏動(dòng)作,同時(shí)還要抑制內(nèi)外部信息的干擾,這些過(guò)程都涉及抑制控制的參與(Okada& Slevc,2017; Slevc et al.,2016)。一些實(shí)證的研究也發(fā)現(xiàn),音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制有著密切的關(guān)系。例如,Travis 等人(2011)發(fā)現(xiàn)專業(yè)音樂(lè)家比業(yè)余音樂(lè)愛(ài)好者在色-詞Stroop 任務(wù)上表現(xiàn)出更小的干擾效應(yīng),這說(shuō)明專業(yè)音樂(lè)家具有較好的抑制控制能力。對(duì)兒童的研究也發(fā)現(xiàn)接受過(guò)音樂(lè)訓(xùn)練的兒童相比沒(méi)有接受過(guò)音樂(lè)訓(xùn)練的兒童,在Simon 任務(wù)上表現(xiàn)更好(Joret et al.,2016)?？v向研究發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練能提升兒童在Go/No-go 任務(wù)上的表現(xiàn)(Jaschke et al.,2018)。但是也有一些研究發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制能力沒(méi)有顯著關(guān)系。例如,Zuk 等(2014)的研究發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練組的兒童和成人被試在色-詞Stroop 任務(wù)上的行為成績(jī)并沒(méi)有比控制組被試更好。Slevc等(2016)采用Stroop 和Simon 任務(wù)均發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制的關(guān)系較弱。

因此,關(guān)于音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制關(guān)系的研究仍存在不一致的結(jié)果。一方面是由于以往大多數(shù)研究只采用了單一的抑制控制任務(wù),而不同任務(wù)所測(cè)量的抑制控制成分是不一樣的。例如,Go/No-go 任務(wù)主要測(cè)量的是抑制控制中的反應(yīng)抑制,Stroop 和Simon 任務(wù)主要是測(cè)量抑制控制中的沖突控制(Diamond,2013; 劉培朵 等,2012)。兩種抑制過(guò)程具有不同的認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)。核磁共振(fMRI)的研究發(fā)現(xiàn)Go/No-go 任務(wù)中的反應(yīng)抑制過(guò)程主要涉及額下回(inferior frontal gyrus,IFG)和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(SMA/preSMA)等腦區(qū)(Simmonds et al.,2008),而Stroop 任務(wù)中的沖突控制過(guò)程主要涉及前扣帶皮層(anterior cingulate cortex,ACC)和背外側(cè)前額葉皮層(dorsolateral prefrontal cortex,dlPFC) (Badzakova-Trajkov et al.,2009; Carter & van Veen,2007)。因此,以往研究只籠統(tǒng)考察了音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制之間的關(guān)系,并沒(méi)有對(duì)抑制控制的成分進(jìn)行細(xì)分。另一方面,以往研究主要采用行為指標(biāo)來(lái)評(píng)估音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制的關(guān)系,而行為指標(biāo)不能有效反映認(rèn)知加工各個(gè)階段的特點(diǎn)。例如,完成Go/No-go 任務(wù)涉及刺激感知、刺激辨別、反應(yīng)選擇以及反應(yīng)執(zhí)行或反應(yīng)抑制等多個(gè)加工過(guò)程(Di Russo et al.,2006)。而事件相關(guān)電位技術(shù)(Event-related potentials,ERPs)具有較好的時(shí)間分辨率,能夠考察認(rèn)知加工的時(shí)間進(jìn)程特點(diǎn)。例如,以往研究使用ERP 技術(shù)考察了音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)4～6 歲兒童抑制控制的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于控制組兒童,音樂(lè)訓(xùn)練組兒童在進(jìn)行4 周音樂(lè)訓(xùn)練后,在 Go/No-go 任務(wù)上的行為正確率提高,在 No-go 條件上誘發(fā)了更大的 P2 波幅(Moreno et al.,2011)。但是這項(xiàng)研究采用基于計(jì)算機(jī)的模擬音樂(lè)訓(xùn)練方式,缺乏生態(tài)效度,且訓(xùn)練時(shí)間較短,可能導(dǎo)致該研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)反應(yīng)抑制核心指標(biāo)N2 和P3 成分產(chǎn)生影響。

基于此,本研究采用ERP 技術(shù),通過(guò)Go/No-go(反應(yīng)抑制)和Stroop (沖突控制)兩種任務(wù),考察接受過(guò)長(zhǎng)期專業(yè)音樂(lè)訓(xùn)練的大學(xué)生(音樂(lè)訓(xùn)練組)和非音樂(lè)專業(yè)大學(xué)生(控制組)抑制控制能力的差異及其特點(diǎn)。Go/No-go 任務(wù)主要考察反應(yīng)抑制,該任務(wù)通過(guò)高概率的Go 條件形成優(yōu)勢(shì)反應(yīng),當(dāng)出現(xiàn)No-go條件時(shí)則需要抑制優(yōu)勢(shì)反應(yīng)(Di Russo et al.,2006;Jonkman,2006)。在行為指標(biāo)上,No-go 條件反應(yīng)正確率越高說(shuō)明反應(yīng)抑制能力越強(qiáng)(Diamond,2013)。在腦電成分上,Go/No-go 任務(wù)會(huì)誘發(fā)比較明顯的N2 和P3 成分,呈額-中央?yún)^(qū)分布,并且No-go 條件比Go 條件會(huì)誘發(fā)更大的N2 和P3 波幅(Donkers &van Boxtel,2004)。No-go N2 效應(yīng)被認(rèn)為與反應(yīng)抑制過(guò)程中的沖突監(jiān)控有關(guān),一般用No-go 條件誘發(fā)的N2 波幅或No-go 減去Go 條件的N2 差異波幅(N2d)來(lái)衡量,并且No-go N2 或N2d 的波幅越大則可能反映了越強(qiáng)的沖突監(jiān)控能力(Cheng et al.,2017;Donkers & van Boxtel,2004; Nieuwenhuis et al.,2003; Pandey et al.,2012; Smith et al.,2010)。No-go P3 效應(yīng)被認(rèn)為與反應(yīng)抑制過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)抑制有關(guān),一般用No-go 條件誘發(fā)的P3 波幅或No-go 條件減Go 條件的P3 差異波幅(P3d)來(lái)衡量,No-go P3 或者P3d 的波幅越大則可能反映了越強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)抑制能力(Enriquez-Geppert et al.,2010; Guan et al.,2015;Jonkman,2006; Smith et al.,2008; Smith et al.,2013)。

Stroop 任務(wù)是考察沖突控制的范式之一,包含沖突(詞義與詞色不匹配)和非沖突(詞義與詞色匹配)兩種條件(MacLeod,1991; 劉培朵 等,2012)。Stroop 任務(wù)往往會(huì)誘發(fā)比較明顯的N450 和沖突相關(guān)的慢電位(conflict-sensitive slow potential,SP)(Gajewski & Falkenstein,2015; West & Alain,2000a;West,2004)。N450 一般出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后300～600 ms 的時(shí)間窗口,在450 ms 左右達(dá)到峰值,呈額-中央?yún)^(qū)分布,不一致條件比一致條件會(huì)誘發(fā)更大的N450 波幅(Gajewski & Falkenstein,2015; Larson et al.,2014)。N450 成分與沖突控制過(guò)程中的沖突監(jiān)控有關(guān),并且N450 差異波(不一致條件減一致條件)越大則可能反映了越強(qiáng)的沖突監(jiān)控能力(Holmes& Pizzagalli,2008; West,2004; West & Alain,2000b)。在N450 成分之后,會(huì)出現(xiàn)沖突相關(guān)的慢電位SP,時(shí)間窗口約為刺激呈現(xiàn)后500～800 ms,呈中央?yún)^(qū)-頂葉分布,與沖突解決過(guò)程有關(guān),且SP 差異波(不一致條件減一致條件)越大則可能反映了越強(qiáng)的沖突解決能力(Larson et al.,2014; West &Alain,2000a; West et al.,2005)。

本研究預(yù)期：若音樂(lè)訓(xùn)練組被試在反應(yīng)抑制中具有更強(qiáng)的沖突監(jiān)控或運(yùn)動(dòng)抑制能力,那么在Go/No-go 任務(wù)中他們的N2 差異波或P3 差異波的波幅要大于控制組被試; 若音樂(lè)訓(xùn)練組被試沒(méi)有反應(yīng)抑制能力的優(yōu)勢(shì),則兩組被試的N2 和P3 差異波波幅不會(huì)出現(xiàn)顯著差異。若音樂(lè)訓(xùn)練組被試在沖突控制中具有更強(qiáng)的沖突監(jiān)控或者沖突解決能力,那么在Stroop 任務(wù)中他們的N450 差異波或SP 差異波波幅要大于控制組被試; 若音樂(lè)訓(xùn)練組被試沒(méi)有沖突控制能力的優(yōu)勢(shì),則兩組被試在N450 差異波和SP 差異波波幅上不會(huì)出現(xiàn)顯著差異。

2 方法

2.1 被試

選取25 名音樂(lè)專業(yè)大學(xué)生和25 名非音樂(lè)專業(yè)的大學(xué)生。所有被試視力或矯正視力正常,均為右利手,無(wú)精神病史。有4 名被試ERP 偽跡試次超過(guò)25%被剔除,最后每組各23 名被試的數(shù)據(jù)納入分析(音樂(lè)訓(xùn)練組：年齡19.91±1.20 歲,男性 2 人,女性21 人。控制組：年齡19.87±2.12 歲,男性8人,女性15 人)。音樂(lè)訓(xùn)練組被試要求熟練掌握一種樂(lè)器(學(xué)習(xí)8 年及以上)且至今仍在練習(xí),平均學(xué)習(xí)年限10.87±2.60,平均學(xué)習(xí)初始年齡7.26±2.42。控制組被試要求除學(xué)校音樂(lè)課程外,沒(méi)有接受過(guò)任何音樂(lè)訓(xùn)練。所有被試填寫個(gè)人基本信息即姓名、性別、年齡、社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位(父母的受教育程度,1～5 點(diǎn)計(jì)分：“小學(xué)及以下”=1; “初中”=2;“高中或中?！?3; “大學(xué)”=4; “研究生及以上”=5),完成瑞文高級(jí)智力測(cè)驗(yàn)簡(jiǎn)化版(Arthur & Day,1994;張政華 等,2020)。此外,音樂(lè)訓(xùn)練組被試還需填寫音樂(lè)訓(xùn)練相關(guān)信息(見(jiàn)表 1)。兩組被試在年齡,t(44)=-0.09,p=0.93,社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位(父母受教育程度),t(44)=-1.56,p=0.13 和智力,t(44)=-1.37,p=0.18 上均無(wú)顯著差異。所有被試在實(shí)驗(yàn)前均簽署知情同意書(shū),結(jié)束后給予一定報(bào)酬。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)湖南師范大學(xué)人類倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意。

表1 被試人口學(xué)資料

2.2 任務(wù)和程序

2.2.1 Go/No-go 任務(wù)

本實(shí)驗(yàn)在隔音、弱光、電磁屏蔽的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)材料為4 種顏色或形狀不同的刺激：白色長(zhǎng)方形(Go 刺激),紫色長(zhǎng)方形(No-go 刺激),白色三角形(Go 刺激),紫色三角形(No-go 刺激)。刺激大小相等,均為灰色背景。實(shí)驗(yàn)中每個(gè)試次的流程如下：首先呈現(xiàn)500～1000 ms 黑色注視點(diǎn)“+”,然后呈現(xiàn)500 ms 的刺激,即Go 刺激與No-go 刺激隨機(jī)出現(xiàn)于屏幕中央,刺激消失之后是1000 ms 的空屏。被試的任務(wù)是當(dāng)Go 試次出現(xiàn)時(shí)快速且準(zhǔn)確按“J”鍵,而當(dāng)No-go 試次出現(xiàn)時(shí)無(wú)需按鍵。整個(gè)實(shí)驗(yàn)包括練習(xí)實(shí)驗(yàn)和正式實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分,正式實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè) block,任務(wù)左右手平衡,共計(jì) 320 個(gè)試次,No-go 和Go 條件占比為1:3,即包含80 個(gè)No-go試次和240 個(gè)Go 試次。在行為指標(biāo)上,使用辨別力指數(shù)d'分?jǐn)?shù)=z(No-go 擊中率) -z(Go 虛報(bào)率)來(lái)評(píng)估被試反應(yīng)抑制能力,d'分?jǐn)?shù)越高表示其能力越強(qiáng)。

2.2.2 Stroop 任務(wù)

實(shí)驗(yàn)材料為紅、綠、藍(lán)、黃四種不同顏色的漢字“紅”、“綠”、“藍(lán)”、“黃”,共計(jì)16 種刺激材料,其中詞色一致的材料有4 種,詞色不一致的材料12種。字體大小一致,并統(tǒng)一用灰色背景。每個(gè)試次的流程如下：首先在屏幕中央呈現(xiàn)500 ms 的黑色“+”,然后是 500～800 ms 的隨機(jī)空屏,之后呈現(xiàn)1000 ms 的漢字刺激,最后是1000～1500 ms 的隨機(jī)空屏。被試的任務(wù)是忽略字的意義,僅對(duì)字的顏色做反應(yīng),如果字的顏色是紅色則按“D”鍵,綠色按“F”鍵,藍(lán)色按“J”鍵,黃色按“K”鍵。實(shí)驗(yàn)包括練習(xí)實(shí)驗(yàn)和正式實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分,正式實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)block,被試在block 之間有適當(dāng)休息。本實(shí)驗(yàn)共計(jì)240 個(gè)試次,一致條件(每種材料30 個(gè)試次×4 種材料=120 個(gè)試次)和不一致條件(每種材料10 個(gè)試次×12 種材料=120 個(gè)試次)各為120 次。在行為指標(biāo)上,用Stroop 干擾效應(yīng)(Stroop interference effect)來(lái)評(píng)估被試沖突控制能力,即一致試次和不一致試次之間的正確率和反應(yīng)時(shí)之差,Stroop 干擾效應(yīng)越小說(shuō)明沖突控制能力越好。

2.3 數(shù)據(jù)采集與分析

EEG 數(shù)據(jù)通過(guò)ANT 腦電數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)和國(guó)際10-20 系統(tǒng)擴(kuò)展的64 導(dǎo)電極帽采集記錄。所有電極點(diǎn)頭皮電阻均小于5 kΩ,采樣率為500 Hz。在線參考為CPz 點(diǎn),離線分析轉(zhuǎn)為雙側(cè)乳突參考。使用ERPlab 插件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析,在手動(dòng)剪除壞段之后進(jìn)行0.1～30 Hz 的帶通濾波。使用獨(dú)立成分分析(ICA)矯正眼電偽跡,然后在偽跡校正中剔除波幅超過(guò)±80 μV 的偽跡試次。ERPs 分析時(shí)程為刺激呈現(xiàn)后1000 ms,其中刺激前200 ms 為基線做矯正。鑒于Go/No-go 任務(wù)兩種條件試次數(shù)量不同造成的信噪比差異,隨機(jī)選取 Go 條件試次使其與No-go 條件試次數(shù)量匹配(Gao et al.,2019)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件疊加ERPs 波形圖,最后平均所有被試不同條件正確試次的ERPs 波形圖,得到每個(gè)被試的總平均圖。

根據(jù)已有研究(Donkers & van Boxtel,2004;West & Alain,2000a)和對(duì)總平均圖的觀察與分析,選擇以下 20 個(gè)電極點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：F3/F1/Fz/F2/F4、FC3/FC1/FCz/FC2/FC4、C3/C1/Cz/C2/C4、P3/P1/Pz/P2/P4。具體如下,在Go/No-go 任務(wù)中分析N2 和P3 成分的平均波幅,其中N2 成分時(shí)間窗為刺激呈現(xiàn)后250～350 ms,電極點(diǎn)為F3、F1、Fz、F2、F4; P3 成分時(shí)間窗為350～450 ms,電極點(diǎn)為C3、C1、Cz、C2、C4。在Stroop 任務(wù)中分析N450和晚期SP 成分的平均波幅,其中N450 成分時(shí)間窗為400～500 ms,分析電極點(diǎn)為FC3、FC1、FCz、FC2、FC4; SP 成分時(shí)間窗為600～800 ms,電極點(diǎn)為P3、P1、Pz、P2、P4。

2.4 統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在Go/Nogo 任務(wù)中對(duì)正確率以及N2 和P3 的平均波幅進(jìn)行2(條件：Go、No-go)× 2(被試類型：音樂(lè)訓(xùn)練組、控制組)兩因素方差分析。在Stroop 任務(wù)中對(duì)正確率、正確試次的反應(yīng)時(shí)以及N450 和SP 的平均波幅進(jìn)行2(條件：一致、不一致)×2(被試類型：音樂(lè)訓(xùn)練組、控制組)兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析,對(duì)不符合球形假設(shè)的p值采用Greenhouse-Geisser 法校正。

3 結(jié)果

3.1 行為結(jié)果

在Go/No-go 任務(wù)中,對(duì)正確率的方差分析結(jié)果顯示：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=28.88,p＜0.001,=0.40,Go 條件下的正確率顯著高于No-go 條件下的正確率。被試類型主效應(yīng)不顯著,F(1,44)=0.04,p=0.84,且二者交互作用不顯著,F(1,44)=0.29,p=0.59。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)顯示：兩組被試在d'分?jǐn)?shù),t(44)=0.05,p=0.96,和Go 條件的反應(yīng)時(shí)上,t(44)=1.81,p=0.08,均沒(méi)有顯著差異(見(jiàn)圖1-a 和表2)。

在Stroop 任務(wù)中,對(duì)正確率的方差分析結(jié)果顯示：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=117.05,p＜0.001,=0.73,一致條件的正確率顯著高于不一致條件; 被試類型主效應(yīng)顯著,F(1,44)=6.66,p=0.013,=0.13,音樂(lè)訓(xùn)練組的正確率顯著高于控制組被試(見(jiàn)表2); 二者交互作用顯著,F(1,44)=5.44,p=0.024,=0.11。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,音樂(lè)訓(xùn)練組的Stroop 干擾效應(yīng)(一致正確率減不一致正確率)顯著小于控制組(見(jiàn)圖1-b)。反應(yīng)時(shí)結(jié)果顯示：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=297.34,p＜0.001,=0.87,一致條件的反應(yīng)時(shí)顯著短于不一致條件; 被試類型主效應(yīng)顯著,F(1,44)=9.04,p=0.004,=0.17,音樂(lè)訓(xùn)練組的反應(yīng)時(shí)顯著短于控制組; 被試類型和條件的交互作用不顯著,F(1,44)=1.30,p=0.26。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,在反應(yīng)時(shí)上兩組被試Stroop 干擾效應(yīng)(不一致反應(yīng)時(shí)減一致反應(yīng)時(shí))沒(méi)有顯著差異(見(jiàn)圖1-b)。

圖1 Go/No-go 和Stroop 實(shí)驗(yàn)中音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組行為表現(xiàn)。(a) Go/No-go 辨別力指數(shù)d'分?jǐn)?shù)=z(No-go 擊中率) -z(Go 虛報(bào)率); (b)反應(yīng)時(shí)的Stroop 干擾效應(yīng)=不一致試次反應(yīng)時(shí)減一致試次反應(yīng)時(shí),正確率的Stroop 干擾效應(yīng)=一致試次正確率減不一致試次正確率。n.s.表示 p＞0.05 即沒(méi)有顯著差異,* p＜0.05。

表2 兩組被試在Go/No-go 和Stroop 任務(wù)中的正確率(%)、反應(yīng)時(shí)(ms)和ERP 波幅(μV)的差異比較

3.2 ERP 結(jié)果

3.2.1 Go/No-go

對(duì)N2 平均波幅的方差分析顯示：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=29.31,p＜0.001,=0.40,即No-go 條件比Go 條件誘發(fā)了更大的N2 波幅(見(jiàn)圖2a 和2b)。被試類型主效應(yīng)顯著,F(1,44)=12.39,p=0.001,=0.22,音樂(lè)訓(xùn)練組的N2 波幅小于控制組(見(jiàn)表 2)。條件與被試類型的交互作用顯著,F(1,44)=5.42,p=0.025,=0.11。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,音樂(lè)訓(xùn)練組的N2 差異波(No-go 減Go)顯著大于控制組,t(44)=-2.33,p=0.025,95% CI=[-2.89,-0.21],Cohen'sd=0.69 (見(jiàn)圖2c 和2d)。

圖2 音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組被試在Go/No-go 任務(wù)Fz 點(diǎn)上(a) Go 和No-go 條件N2 波形圖; (b) Go 和No-go 條件N2 地形圖; (c) N2 差異波的波形圖(No-go 減Go 條件); (d) N2 差異波的地形圖(No-go 減Go 條件)。

圖3 音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組被試在Go/No-go 任務(wù)Cz 點(diǎn)上 (a) Go 和No-go 條件P3 波形圖; (b) Go 和No-go 條件P3地形圖; (c) P3 差異波的波形圖(No-go 減Go 條件); (d) P3 差異波的地形圖(No-go 減Go 條件)。

對(duì)P3 平均波幅的方差分析結(jié)果顯示：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=40.01,p＜0.001,=0.48,No-go 條件比Go 條件誘發(fā)了更大的P3 波幅(見(jiàn)圖3a 和3b)。被試類型主效應(yīng)顯著,F(1,44)=22.31,p＜0.001,=0.34,音樂(lè)訓(xùn)練組的P3 波幅大于控制組(見(jiàn)表 2)。條件與被試類型的交互作用顯著,F(1,44)=5.63,p=0.022,=0.11。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,音樂(lè)訓(xùn)練組的P3 差異波(No-go 減Go)顯著大于控制組,t(44)=2.37,p=0.022,95% CI=[0.28,3.47],Cohen'sd=0.70 (見(jiàn)圖3c 和3d)。

3.2.2 Stroop

對(duì)N450 平均波幅的方差分析結(jié)果顯示：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=27.68,p＜0.001,=0.39,不一致條件比一致條件誘發(fā)了更負(fù)的N450 波幅(見(jiàn)圖4a 和4b)。被試類型主效應(yīng)顯著,F(1,44)=4.73,p=0.035,=0.10,音樂(lè)訓(xùn)練組的N450 波幅大于控制組(見(jiàn)表2)。被試類型和條件的交互作用顯著,F(1,44)=4.43,p=0.041,=0.09。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示,音樂(lè)訓(xùn)練組的N450 差異波(不一致減一致)顯著大于控制組,t(44)=-2.11,p=0.041,95% CI=[-2.06,0.04],Cohen'sd=0.62 (見(jiàn)圖4c 和4d)。

SP 成分的重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果表明：條件主效應(yīng)顯著,F(1,44)=27.60,p＜0.001,=0.39,不一致條件比一致條件誘發(fā)了更大的SP 波幅(見(jiàn)圖5a 和5b)。然而被試類型主效應(yīng)(F(1,44)=0.02,p=0.89)和條件×被試類型的交互作用(F(1,44)=0.11,p=0.74)均不顯著。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：音樂(lè)訓(xùn)練組的SP 差異波(不一致減一致)與控制組無(wú)顯著差異,t(44)=0.34,p=0.74 (見(jiàn)圖5c 和5d)。

4 討論

本研究利用ERP 技術(shù)考察了音樂(lè)專業(yè)大學(xué)生(音樂(lè)訓(xùn)練組)和非音樂(lè)專業(yè)大學(xué)生(控制組)抑制控制加工的時(shí)間進(jìn)程特點(diǎn),并通過(guò) Go/No-go 和Stroop 兩種范式來(lái)考察抑制控制中的反應(yīng)抑制和沖突控制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管在Go/No-go 任務(wù)的行為指標(biāo)上音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組沒(méi)有顯著差異,但是音樂(lè)訓(xùn)練組誘發(fā)的N2 和P3 差異波波幅要顯著大于控制組,這從電生理指標(biāo)上反映了音樂(lè)訓(xùn)練組被試可能具有更好的沖突監(jiān)控和運(yùn)動(dòng)抑制能力。在Stroop 任務(wù)中的行為指標(biāo)上,音樂(lè)訓(xùn)練組的Stroop干擾效應(yīng)更小; 在電生理指標(biāo)上,音樂(lè)訓(xùn)練組誘發(fā)的N450 差異波波幅要顯著大于控制組,這也說(shuō)明音樂(lè)訓(xùn)練組被試可能具有更好的沖突監(jiān)控能力。

4.1 音樂(lè)訓(xùn)練與反應(yīng)抑制的關(guān)系

圖4 音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組被試在Stroop 任務(wù)FCz 點(diǎn)上 (a) 一致和不一致條件N450 波形圖; (b) 一致和不一致條件N450 地形圖; (c) N450 差異波的波形圖(不一致減一致); (d) N450 差異波的地形圖(不一致減一致)。

圖5 音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組被試在Stroop 任務(wù)Pz 點(diǎn)上 (a) 一致和不一致條件SP 波形圖; (b) 一致和不一致條件SP地形圖; (c) SP 差異波的波形圖(不一致減一致); (d) SP 差異波的地形圖(不一致減一致)。

與以往研究一致(Donkers & van Boxtel,2004;Nieuwenhuis et al.,2003; Smith et al.,2010),本研究發(fā)現(xiàn)了No-go 條件比Go 條件誘發(fā)了更大的N2波幅,并且音樂(lè)訓(xùn)練組的N2 差異波波幅(No-go 減Go 條件)顯著大于控制組。以往研究認(rèn)為Go/No-go任務(wù)中的N2 成分反映了對(duì)沖突信息的監(jiān)控以及對(duì)注意資源的分配,從而使得個(gè)體更好地應(yīng)對(duì)后續(xù)的反應(yīng)抑制任務(wù)(Donkers & van Boxtel,2004; Smith et al.,2010)。有研究認(rèn)為人們?cè)贕o/No-go 任務(wù)中誘發(fā)的N2 差異波波幅越大,則可能說(shuō)明其具有更好的沖突監(jiān)控能力(Cheng et al.,2017; Pandey et al.,2012)。例如,相比控制組被試,接受正念訓(xùn)練的被試在完成Go/No-go 任務(wù)時(shí)誘發(fā)的N2 差異波更大,表現(xiàn)出了更好的沖突監(jiān)控能力(Cheng et al.,2017)。對(duì)雙語(yǔ)者的研究也發(fā)現(xiàn),相比于控制組,雙語(yǔ)組被試在完成Go/No-go 任務(wù)時(shí)N2 差異波振幅更大,反映其具有較強(qiáng)的沖突監(jiān)控能力(Moreno et al.,2014)。關(guān)于酒精成癮的研究也發(fā)現(xiàn),酗酒者的沖突監(jiān)控能力明顯減弱,表現(xiàn)為行為錯(cuò)誤率較高,Go 和No-go 條件誘發(fā)的N2 波幅沒(méi)有顯著差異,且No-go N2 成分的源定位發(fā)現(xiàn)酗酒組ACC 區(qū)域的激活顯著低于正常組(Pandey et al.,2012)。因此,音樂(lè)訓(xùn)練組被試更大的N2 差異波波幅也可能反映了其對(duì)沖突信息具有較強(qiáng)的監(jiān)控能力。

此外,同步 EEG 和 fMRI 的多模態(tài)技術(shù)(multimodal)發(fā)現(xiàn)N2 差異波的增大與部分默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)(default mode network,DMN)的激活降低有關(guān)(Baumeister et al.,2014)。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)在清醒休息時(shí)激活,在完成目標(biāo)任務(wù)、分配注意力資源時(shí)抑制(Buckner et al.,2008)。音樂(lè)訓(xùn)練組被試較大的N2差異波波幅也可能說(shuō)明音樂(lè)訓(xùn)練組被試在完成Go/No-go 任務(wù)時(shí)可以更好地分配注意力資源。

在 P3 成分上,與以往研究一致(Enriquez-Geppert et al.,2010; Smith et al.,2013),本研究發(fā)現(xiàn)了No-go 條件比Go 條件誘發(fā)了更大的P3 波幅,且音樂(lè)訓(xùn)練組的P3 差異波波幅(No-go 減Go 條件)顯著大于控制組。以往研究認(rèn)為抑制控任務(wù)中的P3成分反映了運(yùn)動(dòng)抑制能力(Smith et al.,2008)。也有研究認(rèn)為P3 差異波波幅越大,個(gè)體的運(yùn)動(dòng)抑制能力可能就越強(qiáng)(Guan et al.,2015; Jonkman,2006)。例如,研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)抑制能力從兒童期到成年期逐漸成熟,表現(xiàn)為行為正確率的提高和P3 差異波波幅的增大(Jonkman,2006)。體育訓(xùn)練的研究發(fā)現(xiàn),擊劍運(yùn)動(dòng)員相比于非運(yùn)動(dòng)員在完成Go/No-go 任務(wù)時(shí)P3 差異波波幅更大,反映其更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)抑制能力(Di Russo et al.,2006)。具有反社會(huì)人格的青少年罪犯存在反應(yīng)抑制障礙,表現(xiàn)為Go/No-go 任務(wù)行為正確率較低、N2 和P3 差異波振幅較小(Guan et al.,2015)。綜上所述,音樂(lè)訓(xùn)練組被試在Go/No-go 任務(wù)中更大的P3 差異波波幅說(shuō)明其可能具有更好的運(yùn)動(dòng)抑制能力。

音樂(lè)訓(xùn)練組具有反應(yīng)抑制優(yōu)勢(shì)可能是因?yàn)橐魳?lè)演奏需要具備較好的沖突監(jiān)控能力和運(yùn)動(dòng)抑制能力(Slevc et al.,2016)。例如,在音樂(lè)演奏過(guò)程中,特別是演奏復(fù)調(diào)音樂(lè)(需要同時(shí)演奏幾個(gè)旋律)時(shí),不但需要雙手協(xié)調(diào)來(lái)演奏不同的旋律,還需根據(jù)樂(lè)譜的特點(diǎn)不斷調(diào)節(jié)和控制手指按壓琴鍵的時(shí)間和力度,同時(shí)還需具有聽(tīng)覺(jué)監(jiān)控能力,對(duì)演奏效果作出快速判斷并調(diào)節(jié)下一個(gè)演奏動(dòng)作,這些過(guò)程都涉及沖突監(jiān)控和運(yùn)動(dòng)抑制的參與。因此,長(zhǎng)期的音樂(lè)訓(xùn)練可能會(huì)提升音樂(lè)學(xué)習(xí)者這方面的能力。

4.2 音樂(lè)訓(xùn)練與沖突控制的關(guān)系

在顏色詞呈現(xiàn)后450 ms 左右,與以往研究一致(Larson et al.,2014),本研究發(fā)現(xiàn)了不一致條件比一致條件誘發(fā)了更負(fù)的N450 成分,并且音樂(lè)訓(xùn)練組誘發(fā)的N450 差異波波幅(不一致減一致條件)顯著大于控制組。以往研究認(rèn)為N450 差異波可能起源于前扣帶回,與沖突監(jiān)控有關(guān),N450 的差異波波幅越大,則可能反映沖突監(jiān)控能力越強(qiáng)(Badzakova-Trajkov et al.,2009; West,2004)。例如,沖突控制的發(fā)展研究發(fā)現(xiàn),老年人的沖突監(jiān)控能力減弱表現(xiàn)為Stroop 任務(wù)中行為成績(jī)的降低和N450差異波波幅的減小(West,2004; West & Alain,2000b)。有關(guān)體育訓(xùn)練的研究發(fā)現(xiàn),相比于缺乏運(yùn)動(dòng)的老年人,積極運(yùn)動(dòng)的老年人在完成Stroop 任務(wù)時(shí)正確率更高、反應(yīng)時(shí)更短且 N450 波幅更大(Gajewski & Falkenstein,2015)。對(duì)抑郁癥患者的研究也發(fā)現(xiàn),相比于健康被試,抑郁癥患者沖突監(jiān)控能力受損,表現(xiàn)為 Stroop 任務(wù)干擾效應(yīng)增加和N450 差異波減弱(Holmes & Pizzagalli,2008)。因此,與以往研究類似,音樂(lè)訓(xùn)練組被試增強(qiáng)的N450 差異波可能反映了其更好的沖突檢測(cè)能力。

在顏色詞呈現(xiàn)后 600 ms 左右,不一致條件比一致條件誘發(fā)了更正的SP 波幅,反映了個(gè)體調(diào)動(dòng)更多的認(rèn)知控制資源來(lái)解決沖突(Larson et al.,2009; West & Alain,2000a)。以往研究認(rèn)為SP 可能來(lái)源于背外側(cè)前額葉皮層(dlPFC),與沖突解決過(guò)程的認(rèn)知控制相關(guān),涉及注意控制、沖突評(píng)價(jià)和沖突信息處理后適應(yīng)等過(guò)程(Lansbergen et al.,2007;Larson et al.,2014)。研究認(rèn)為SP 差異波波幅越大,沖突解決能力可能就越強(qiáng)(Larson et al.,2014; West et al.,2005)。例如,與健康被試相比,精神分裂癥患者存在沖突控制障礙,表現(xiàn)為Stroop 干擾效應(yīng)的增加,N450 差異波和沖突SP 差異波波幅顯著減弱(McNeely et al.,2003)。然而本研究發(fā)現(xiàn)兩組被試在各條件的SP 及其差異波波幅均沒(méi)有顯著差異,這可能說(shuō)明兩組被試在沖突解決過(guò)程中并沒(méi)有顯著差異。

Stroop 的平行分布式加工模型(Parallel Distributed Processing,PDP)認(rèn)為,當(dāng)我們進(jìn)行任務(wù)操作時(shí)PDP系統(tǒng)會(huì)平行加工不同維度信息(詞色和詞義),兩條通路同時(shí)激活產(chǎn)生干擾,而個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)會(huì)影響對(duì)詞色、詞義加工的強(qiáng)度,從而影響信息加工的速度和準(zhǔn)確性(MacLeod,1991)。在器樂(lè)學(xué)習(xí)過(guò)程中,演奏者需要集中注意力在復(fù)雜的器樂(lè)演奏任務(wù),而忽略其他干擾因素(例如,思考與演奏無(wú)關(guān)的事情、外界雜音、手機(jī)聲干擾等)。特別是在器樂(lè)合奏活動(dòng)中,演奏者不僅要專注于自己聲部的演奏,還要配合其他聲部的演奏(例如,監(jiān)控樂(lè)隊(duì)整體音色是否統(tǒng)一、抑制個(gè)人的演奏習(xí)慣等) (Okada & Slevc,2017)。因此長(zhǎng)期的音樂(lè)訓(xùn)練可能會(huì)提升與沖突監(jiān)控相關(guān)的能力,即音樂(lè)訓(xùn)練組可能對(duì)沖突信息中目標(biāo)維度的加工更強(qiáng),且更容易抑制非目標(biāo)維度的干擾。本研究結(jié)果與前人的fMRI 研究相符,即接受過(guò)2 年音樂(lè)訓(xùn)練的兒童在完成Stroop 任務(wù)時(shí)前扣帶回(ACC)的激活顯著大于控制組兒童,然而兩組被試在背外側(cè)前額葉皮層(dlPFC)的激活水平并無(wú)差異(Sachs et al.,2017)。一般認(rèn)為ACC 是與沖突監(jiān)控相關(guān)的腦區(qū),而 dlPFC 是與沖突解決相關(guān)的腦區(qū)(Badzakova-Trajkov et al.,2009; Carter & van Veen,2007),這說(shuō)明音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)沖突監(jiān)控影響較明顯,對(duì)沖突解決影響較弱。

此外,音樂(lè)訓(xùn)練組的抑制控制優(yōu)勢(shì)也可能源于音樂(lè)訓(xùn)練對(duì)抑制控制相關(guān)腦區(qū)功能和結(jié)構(gòu)的塑造。例如,James 等人(2014)利用fMRI 技術(shù)發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練水平與右側(cè)眶額回中部、左側(cè)額下回腦區(qū)皮層的灰質(zhì)密度呈顯著的正相關(guān)。Fauvel 等人(2014)發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練組相比控制組,表現(xiàn)出右側(cè)額下回與扣帶回的功能連接增強(qiáng)。而這些腦區(qū)與抑制控制有著密切的關(guān)系(Badzakova-Trajkov et al.,2009; Carter &van Veen,2007; Simmonds et al.,2008)。目前考察音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制關(guān)系的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制研究仍較少,未來(lái)可以通過(guò)腦成像技術(shù)進(jìn)一步探討音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制關(guān)系的神經(jīng)基礎(chǔ)。

值得注意的是,本研究采用的是音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組進(jìn)行對(duì)比分析的橫斷設(shè)計(jì),不能得出音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制之間的因果關(guān)系,同時(shí)也不能完全控制兩組被試固有的個(gè)體差異,例如人格特質(zhì)和認(rèn)知能力等(Corrigall et al.,2013)。因此,在本研究中我們也盡可能控制了對(duì)抑制控制有一定影響的額外變量,例如年齡、智力和家庭經(jīng)濟(jì)地位等。未來(lái)研究可以通過(guò)縱向設(shè)計(jì)來(lái)考察音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制的因果聯(lián)系。此外,也有一些研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制存在關(guān)聯(lián)。例如,Sachs 等(2017)的研究使用Stroop 任務(wù)和fMRI 技術(shù)發(fā)現(xiàn)8～10 歲音樂(lè)訓(xùn)練組和對(duì)照組兒童在抑制控制的行為學(xué)指標(biāo)上并無(wú)顯著差異,但是在神經(jīng)學(xué)指標(biāo)上,音樂(lè)訓(xùn)練組兒童在輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、額下回、前扣帶回有更強(qiáng)的激活; Okada (2016)使用量表來(lái)測(cè)量大學(xué)生的音樂(lè)訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)音樂(lè)訓(xùn)練量與Stroop 任務(wù)成績(jī)并沒(méi)有顯著相關(guān); 但是,Seinfeld 等(2013)的研究對(duì)60～84 歲老年人進(jìn)行了為期4 個(gè)月的音樂(lè)訓(xùn)練,訓(xùn)練后老年人在Stroop 任務(wù)上的成績(jī)有所提升。因此,被試的年齡、音樂(lè)訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)以及抑制控制的測(cè)量指標(biāo)等因素都可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,未來(lái)的研究需要考慮這些因素。最后,本研究?jī)H從視覺(jué)通道上考察音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制的關(guān)系。目前,在一個(gè)實(shí)驗(yàn)里同時(shí)考察音樂(lè)訓(xùn)練與視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)抑制控制能力關(guān)系的研究還很少(Bialystok & Depape,2009;Slevc et al.,2016)。因此,未來(lái)研究可以同時(shí)采用視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)Stroop 任務(wù),以及視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)Go/No-go任務(wù)來(lái)考察,從而更好地回答音樂(lè)訓(xùn)練和抑制控制的關(guān)系是領(lǐng)域一般性還是領(lǐng)域特異性。

5 結(jié)論

本研究采用ERP 技術(shù)從反應(yīng)抑制和沖突控制兩個(gè)方面,考察了音樂(lè)訓(xùn)練組和控制組被試抑制控制加工的時(shí)間進(jìn)程特點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),相比控制組被試,音樂(lè)訓(xùn)練組被試在完成Go/No-go 任務(wù)時(shí)N2 和P3 差異波波幅更大,在完成Stroop 任務(wù)時(shí)N450 差異波波幅也更大,但SP 差異波波幅兩組被試并無(wú)顯著差異。結(jié)果表明,音樂(lè)訓(xùn)練組被試在反應(yīng)抑制任務(wù)中具有更強(qiáng)的沖突監(jiān)控和運(yùn)動(dòng)抑制能力,在沖突控制任務(wù)中具有更強(qiáng)的沖突監(jiān)控能力。本研究從電生理層面反映了音樂(lè)訓(xùn)練與抑制控制能力的提升具有一定的關(guān)聯(lián)。