音乐学习对语言韵律加工的影响及其作用机制

摘 要 语言和音乐在结构与功能上均具有密切的联系，语言中的韵律和音乐尤其如此。因此，音乐学习是否以及如何影响语言韵律加工受到了研究者们的广泛关注。本文从言语韵律和情感韵律出发，系统论述了音乐学习对正常人群和语言加工障碍人群韵律感知的影响，探讨了音乐学习影响韵律加工的内在机制。未来研究应在现有研究基础上进一步深入思考，挖掘其中的影响因素，并且区分先天音乐能力和后天音乐学习在促进语言韵律加工中的分别作用。

关键词 音乐学习 言语韵律 情感韵律 作用机制

音乐和语言作为人类最重要的两种交流系统，在声学元素和结构组织上具有很多相似之处，实证研究也发现两者在加工过程中存在共享的认知和神经机制（张晶晶， 杨玉芳， 2019; Patel， 2003）。既然如此，音乐学习是否能够跨领域地提高语言加工能力？一系列研究发现的确如此，比如音乐学习能够跨领域地促进语音意识（Politimou et al.， 2019;Steinbrink et al.， 2019; Vidal et al.， 2020）、噪声环境下的语音知觉（Du amp; Zatorre， 2017; Hennessy et al.，2022; Zendel， 2022; Zhang et al.， 2021）、元音和辅音等音段信息的加工（Marie et al.， 2011; Nan et al.，2018）。

在语言的不同组成成分中，韵律和音乐之间具有更加直接而紧密的联系，甚至被称为“语言中的音乐”。音乐通过音符音高和时间等特征的有机组织来传达意义、表达情感。语言韵律也是如此。韵律是语言的一种超音段特征，由音位或音位群负载，通过语音中频率、时长和强度等声学参数的动态变化来体现（杨玉芳等， 2006）。从功能上看，韵律分为言语韵律和情感韵律两种类型（杨洁， 舒华，2009; 赵信娴， 杨小虎， 2022; 郑志伟， 黄贤军2013;Dupuis amp; Pichora-Fuller， 2010）。言语韵律（speechprosody）包含边界、语调、重音等韵律特征，与句法、语义等其他语言成分密切相关，在言语理解中发挥着重要的作用（Hwang et al.， 2022）。例如，边界是切分连续语流的重要线索，语调提示说话者在陈述事情还是提出问题，重音显示出一段话中被强调的内容是什么。情感韵律（emotional prosody）反映说话者不同的情绪状态（Ma et al.， 2022），例如高音调通常传递出积极的情绪，而低音调通常传递出悲伤、失落的情绪。

一方面，音乐创作受到语言韵律的影响，例如一些理论和实证研究发现，一个文化中的器乐反映了这个文化中语言韵律的特征（Patel， 2010）；另一方面，韵律加工也受到音乐能力的影响，例如先天性失乐症患者在加工言语韵律时表现出更大的困难（Liu et al.， 2010; Nan et al.， 2010）。鉴于音乐和语言韵律之间的紧密联系，探讨两者的关系或许是科学揭示音乐与语言关系的独特窗口。音乐学习是指接受系统的专业音乐训练，是一种由多个感官共同参与的学习活动，涉及听觉、视觉、运动系统和躯体感觉以及与注意和记忆有关的认知系统（蒋存梅，2016）。本文将分别从言语韵律和情感韵律两个方面，系统论述音乐学习对不同群体语言韵律加工的影响，思考其中可能的作用机制，并在文章最后对未来研究提出展望。

1 音乐学习促进正常人群语言韵律加工

在言语韵律方面，现有研究分别考察了音乐学习对语调、声调、重音等不同韵律特征的影响。

语调是一种以口语音高轮廓变化为主要特征的超音段现象（van der Burght et al.， 2019）。现有研究主要通过操纵句子结尾单词的音高构建语调合理和违反条件，以此探究音乐学习和语调加工的关系。结果发现音乐家判断语调的平均反应时和正确率均好于非音乐家（Zioga et al.， 2016），且音乐家相比于非音乐家在语调违反条件下诱发了潜伏期更短、波幅更小的早期负波，表明音乐家对语调的加工更有优势（Schön et al.， 2004），这种加工优势在二语加工中同样存在（Deguchi et al.， 2012）。此外，平均接受四年音乐学习的儿童（Magne et al.， 2006）以及接受24 周纵向音乐学习的儿童（Moreno et al.，2009）同样表现出与成人类似的效应。

音乐学习对言语韵律的促进作用还体现在声调加工中。声调以单词水平上的音高轮廓变化为标志，承担着与音段信息共同区分词汇意义的重要作用（杨玉芳等， 2006）。对于非声调语言人群而言，行为研究发现母语为英语的音乐家比非音乐家识别和辨认声调的准确率更高（Zhao amp; Kuhl， 2015a，2015b）。脑电研究采用更复杂的序列声调辨别任务发现母语为法语的音乐家比非音乐家诱发了波幅更大、潜伏期更短的P3b（Marie et al.， 2011），表明音乐家比非音乐家更容易对声调进行分类，且对分类结果更有信心。

对于母语为声调语言的人群，他们对声调的加工已经具有丰富的经验，音乐学习是否仍然可以促进声调加工？行为研究发现无论是成人（Wu et al.，2015）还是儿童（姚尧， 陈晓湘， 2020），音乐学习均能够促进他们对于范畴内声调的辨别能力，但是对于范畴间声调的辨别能力没有影响。这可能是由于范畴间声调加工对于声调母语者过于简单，导致在行为判断上存在天花板效应。后续研究采用更加敏感的EEG 技术发现，无论是在被动的Oddball 范式（Tang et al.， 2016）还是主动的押韵判断任务（张政华等， 2020）中，音乐家相比于非音乐家在早期均诱发了波幅更大的ERP 效应，表明音乐学习仍然可以促进范畴间声调的知觉。该结果在纵向研究中得到了验证，进一步揭示了音乐学习和声调加工之间的因果关系（Nan et al.， 2018）。

重音作为言语韵律的另一个重要特征，主要指相连音节中某个音节发音突出的现象，是语言节奏的基础成分。现有研究发现，无论是在固定重音语言（Kolinsky et al.， 2009）（如法语）亦或是自由重音语言中（如英语）（Choi， 2021），音乐家相比于非音乐家在重音辨别任务中都更具优势，且音乐经验能够从不同角度促进不同重音模式的加工。具体而言，对于抑扬格重音，音乐家的优势源于他们对多种声学线索的使用；而对于扬抑格重音，其加工优势更可能源于对持续时间敏感度的提升。

除了言语韵律，音乐学习是否会影响语言情感韵律的加工？研究者通过横向和纵向研究发现音乐学习能够提高人们对不同类型情感韵律的识别能力（Mualem amp; Lavidor， 2015; Thompson et al.， 2004）。其中，相比于中性和积极的情感韵律，音乐家对愤怒的情感韵律尤为敏感（Pinheiro et al.， 2015），这可能是由于中性和快乐情绪分别位于音高连续体的两端，识别起来比较容易，而愤怒情绪位于音高连续体的中间，识别难度更大，音乐家更精细的音高加工能力有助于降低这种识别困难。这种加工优势在不同年龄群体中均得到了验证（Lima amp; Castro，2011）。

多层级加工模型认为情感韵律加工包含韵律线索感知、情绪显著性检测和情绪认知评价三个阶段（Bestelmeyer et al.， 2014; Paulmann amp; Uskul， 2017;Pinheiro et al.， 2014），音乐学习的加工优势具体发生在哪个阶段呢？ Pinheiro 等人（2015）采用行为和EEG 技术尝试对该问题进行回答。他们分别将P50（Kraus amp; Chandrasekaran， 2010）和P200（Pinheiroet al.， 2014; Schirmer amp; Kotz， 2006）视为对韵律线索感知和情绪显著性检测的有效指标。与此同时，采用情绪类型判断任务的行为结果作为对情感韵律认知评价的间接指标。结果发现，音乐家可以通过对声学线索自上而下的感知优势（P50）促进晚期情绪的认知评价（行为结果），即音乐经验会影响听觉韵律感知和情绪认知评价阶段，但对情绪显著性检测阶段没有影响。

综上可知，音乐学习可以促进正常人群的语言韵律加工，这种促进作用不仅表现在语调、声调、重音等言语韵律方面，同样也表现在情感韵律方面。在此基础之上，未来研究可以做进一步拓展。例如，就重音加工而言，除了音乐经验之外，声调语言经验同样可以促进重音加工（Choi et al.， 2019），那么音乐学习是否以及如何促进声调母语者的重音加工仍然有待探讨。

2 音乐学习对语言韵律障碍群体的改善作用

既然音乐学习可以促进正常人群的语言韵律加工，那么对于存在语言韵律加工障碍的人群，音乐学习对其是否具有改善作用，该问题受到了众多研究者的关注。

人工电子耳蜗植入者（cochlear implantation，CI）的音高加工能力存在缺陷（Lo et al.， 2015），他们在嘈杂环境中存在语言韵律加工困难。对于言语韵律而言，Lo 等人（2015） 发现持续6 周的旋律轮廓训练能够显著提升听力轻度受损的CI 人群的语调加工能力。除此之外，12 周的音乐理论课程学习和线上APP 实践练习也产生了类似的提升效果（Loet al.， 2020）。但是类似的音乐训练对中重度听力丧失的CI 儿童的语调加工能力没有显著影响（Loet al.， 2018）。与此同时，音乐学习对CI 人群语言韵律加工的促进作用同样体现在声调加工中。Wang（2008）发现CI 人群的声调感知能力与音乐音高感知能力呈显著正相关。后续研究者通过纵向研究，发现为期8 周的音乐训练（Cheng et al.， 2018）或6个月的音乐感知和乐器识别训练（李杨等， 2022）可以显著提升CI 儿童的声调感知与辨别能力。

对于情感韵律加工，研究者发现6 个月的钢琴训练或小组音乐训练（包含节奏感知、歌唱、声乐情感内容）均可以提升CI 人群的情感韵律加工能力（Good et al.， 2017），但是为期12 周的音乐理论课程学习和线上APP 实践练习（Lo et al.， 2020），或者旋律轮廓识别（Chari et al.， 2020）和器乐音色辨别训练（Fuller et al.， 2018）对CI 群体的情绪韵律加工能力没有显著提升。研究结果的不一致可能源于音乐学习时间和学习方式的差异。

除了CI 人群， 威廉斯综合征（Williamssyndrome，WS）人群的听力虽然没有受损，但也难以区分语言中的音高信息（Martínez-Castilla amp;Sotillo， 2014）。Martínez-Castilla 和Sotillo（2014）发现WS 患儿的音乐音高辨别能力与语言韵律加工能力存在显著正相关。后续的纵向研究发现，音乐训练能够促进WS 患者的语调和重音加工能力，更为重要的是，受过音乐训练的WS 患者和正常人之间的表现无显著差异，表明音乐学习或许可以彻底弥补WS患者的语言韵律加工缺陷（Martínez-Castillaet al.， 2019）。

由此可见，音乐学习对语言韵律加工缺陷具有较好的改善作用，但现有研究主要局限于上述两类特殊人群，研究对象有待进一步扩展。此外，尚缺乏音乐学习与语言韵律加工之间认知与神经机制的考察。尽管如此，音乐学习积极效应的发现为语言韵律障碍人群带来了曙光，为临床开展语言康复训练提供了新的辅助手段。

3 音乐学习影响语言韵律加工的内在机制

上述研究考察了音乐学习对语言韵律加工的作用，那么音乐学习如何跨领域地影响语言韵律加工？其中的作用机制是怎样的？音乐学习促进语言加工目前存在两种主要的假设：一是音乐学习促进了音乐和语言共同的听觉加工过程，提高了一般声学线索加工的敏感性；二是音乐学习提高了一般认知加工能力，特别是听觉工作记忆和听觉注意能力（Besson et al.， 2011; Strait amp; Kraus， 2011）。后续研究者进一步认为，在音乐学习过程中声音编码和认知加工之间可能彼此促进，共同提高语言加工能力（Kraus amp; White-Schwoch， 2017）。在此基础之上，OPERA 理论对于音乐学习提高声音和认知加工能力从而促进语言加工的内在机制做了进一步阐述：音乐和语言存在共享的声音和认知加工过程，在大脑中共享加工网络（overlap）。相比语言，音乐对于声音和认知加工具有更加精细的要求（precise），当音乐学习反复进行（repetition），并且通过诱发个体积极情绪（emotion）和注意（attention），最终促进了语言加工（Patel， 2012， 2014）。

在语言韵律加工中，第一条路径已经得到实证研究的支持。在皮层下结构中，采用频率追随反应技术发现，相比于非音乐家，音乐家对语言韵律中声学线索的神经编码能力显著增强（Wong etal.， 2007）。在大脑皮层上，Tang 等人（2016）操控词汇音高（F0）的变化使其声调不同，结果发现音乐家相比于非音乐家识别不同声调的速度更快，且诱发了波幅更大的MMN，表明其对不同音高的声学刺激具有更大的主观感知距离（Kraus amp;Chandrasekaran， 2010）。不仅如此，研究者考察元音的加工时，发现音乐学习可以增强与听觉加工相关的神经表征在大脑皮层和皮层下结构（脑干）的关联（Bidelman amp; Alain， 2015），未来研究也可以从这个角度探索音乐学习促进语言韵律加工的认知和神经机制。

一般认知能力在韵律加工中同样发挥着重要的作用，音乐学习对语言韵律加工的促进作用是否也源于一般认知能力的提升？纵向研究发现，6 个月的音乐学习可以显著提高幼儿的韵律加工能力，但是其智力、记忆力等一般认知能力没有表现出组间差异（Moreno et al.， 2009; Nan et al.， 2018），表明音乐学习对韵律加工的促进作用可能并不是源于一般认知能力的提升。与此相对，Marie 等人（2011）发现音乐家识别声调时会诱发波幅更大、潜伏期更短的P3b。由于P3b 与认知决策有关，因此该研究或许提示音乐学习对语言韵律加工的促进是通过提升认知能力（如认知决策）来实现的，但是由于缺乏对认知能力的测量，因此难以为这一机制提供直接的证据。

Nan 等人（2018）首次对音乐促进语言加工的两种可能机制进行了区分和比较。她们将4～5 岁幼儿随机分为三组，对他们分别进行6 个月的钢琴训练、阅读训练和无训练，并在训练前后分别测试儿童的音乐音高辨别能力、词汇辨别能力（包括元音、辅音和声调）和一般认知能力（包括智力、工作记忆和注意力）。结果发现钢琴训练显著提高了儿童音乐音高和词汇声调加工能力，然而三组儿童的一般认知能力在训练前后并未表现出明显差异，表明音乐学习通过增强一般听觉加工能力而非认知能力来促进语言加工。值得思考的是，该研究同时采用行为和脑电实验考察听觉加工的作用，但在认知能力的测试中只采用了问卷测量（智力）和行为实验（注意力和工作记忆），或许会导致音乐学习对认知能力的促进作用未被敏感地测量出来。

综上所述，音乐学习对语言韵律加工的促进作用存在两种可能的机制：促进一般听觉加工能力和促进一般认知能力。一般听觉加工路径已经得到较多实证研究的支持，但一般认知能力这条路径仍然有待检验。

4 总结与展望

现有研究考察了音乐学习对正常人群和语言障碍人群韵律加工的影响，并且在此基础上探索了音乐学习影响语言韵律加工的内在机制，这些研究在很大程度上促进了人们对音乐与语言韵律关系的理解，但未来仍有一些问题需要深入探索。

首先，音乐学习对语言韵律加工的影响及其机制需要进一步探讨。目前，音乐学习影响某些韵律特征加工（例如边界加工）的研究还很少见（Yanget al.， 2022），对于韵律各特征之间的交互影响更是尚未涉及。此外，韵律加工会受到句法（Bennett amp;Elfner， 2019）和语义的影响（Wagner amp; McAuliffe，2019），那么音乐学习对韵律加工的影响是否以及如何受到语言其他成分的调节？未来研究可以同时操纵韵律以及句法或语义来深入探讨其中的关系。关于潜在机制，现有研究支持音乐学习提高了一般听觉加工能力从而促进语言韵律加工这一观点，但注意、记忆等认知能力的提高可能也在其中发挥着重要的作用，并且两种机制可能存在相互影响（Straitet al.， 2010）。未来研究可以通过改进研究范式和技术，进一步考察认知能力的提升在其中起到的作用，理清两条路径在促进语言韵律加工中的权重以及各自对应的脑机制，从而推进对音乐学习影响语言韵律加工内在机制的认识。

其次，音乐学习对语言韵律加工的作用受到哪些因素的调节有待挖掘。首先，音乐学习方式（Chariet al.， 2020; Fuller et al.， 2018）可能是其中一个重要的因素。比如，小提琴学习者通常具有更好的音高敏感性，而管弦乐器学习者更加关注音乐中的时间线索，那么针对语言韵律的不同特征，什么样的音乐学习方式具有更好的促进作用？其次，一些研究初步发现音乐学习对语言韵律加工作用受到音乐学习时间的影响（姚尧， 陈晓湘，2020；Cheng et al.，2018），那么音乐学习对不同韵律特征的促进作用是否存在学习时间的差异？学习强度和学习频率如何安排效果更好？更加值得思索的是，音乐学习对语言韵律加工的促进作用是否存在关键期？不同韵律特征的关键期是否具有差异？未来需要对这些问题进行深入探索，从而推进音乐和语言关系的理论和应用研究。

最后，音乐学习对语言韵律加工的影响是源于后天音乐学习，还是先天音乐能力同样起着重要的作用？音乐学习促进语言韵律加工这一结论的成立需满足两个前提：所有个体先天音乐能力相同；先天音乐能力与后天音乐经验不会发生交互作用（Schellenberg， 2015）。但是现有横向研究通常只考虑音乐家和非音乐家在音乐经验方面的差异（Mankelamp; Bidelman， 2018; Schellenberg， 2019），纵向研究也未控制不同组别在音乐训练前的先天音乐能力差异，因此音乐学习对语言韵律加工的促进作用混淆了先天音乐能力的影响。未来研究可以在区分先天音乐能力的基础之上，通过纵向追踪手段澄清先天音乐能力和后天音乐学习在音乐影响语言韵律加工中所起的作用。

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