何 昊 張衛(wèi)東

(華東師范大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院,上海 200062)

人類歌唱的歷史比語言更久遠(yuǎn)(Hagen&Hammerstein,2009;Mithen,2007)。在漫長的人類社會(huì)發(fā)展歷程中,人們通過歌唱來表達(dá)情緒(如,開心時(shí)哼著小曲)、交流情感(如,情歌對(duì)唱)、提升斗志(如,戰(zhàn)斗前的軍歌嘹亮)、講述故事(如,歌劇和戲曲)、升華精神(如,宗教唱誦)。在現(xiàn)代社會(huì),隨著科技的發(fā)展,人們對(duì)于歌唱的熱情更為高漲。如今,歌唱成為了一項(xiàng)普遍的社交活動(dòng),成了人們渴望掌握的一項(xiàng)技能。

在衡量歌唱能力的眾多維度中,音準(zhǔn)(intonation,即唱音的音高準(zhǔn)確性)是最重要的考察要素(Watts,Barnes-Burroughs,Andrianopoulos,&Carr,2003)。而唱音不準(zhǔn)確,也就是我們平常所熟知的“五音不全”1“五音”的原義是中國五聲音階中的宮、商、角、徵、羽五個(gè)音級(jí)。在生活中,人們將對(duì)于不同音高的分辨困難(如失樂癥)或者唱不準(zhǔn)確的現(xiàn)象皆稱為“五音不全”。或“唱歌跑調(diào)”,被認(rèn)為是一種唱音障礙。以往的研究結(jié)果顯示,總體上約有1/3的人具有唱音障礙(發(fā)生率的具體數(shù)值會(huì)因測(cè)試任務(wù)和測(cè)量指標(biāo)的不同而不同;這一點(diǎn)將在下文詳述)(Berkowska&Dalla Bella,2013;Dalla Bella&Berkowska,2009;Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher&Brown,2007;Pfordresher,Brown,Meier,Belyk,&Liotti,2010)。如此高的發(fā)生率,再考慮到其與言語學(xué)習(xí)、動(dòng)作模仿學(xué)習(xí)等有著較為密切的關(guān)聯(lián)(Pfordresher,Halpern,&Greenspon,2015),唱音障礙現(xiàn)象近年來引發(fā)了不少研究者的興趣。本文旨在對(duì)近年來該領(lǐng)域所產(chǎn)生的眾多研究成果進(jìn)行梳理總結(jié),分別就唱音障礙的判定標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量方法及其認(rèn)知與神經(jīng)機(jī)制等問題進(jìn)行論述。需要注意的是,大腦損傷以及神經(jīng)發(fā)育異常都會(huì)導(dǎo)致歌唱功能受損(e.g.,Berkowska&Dalla Bella,2009;Dalla Bella,Berkowska,&Sowiński,2011;Dalla Bella,Giguère,&Peretz,2009;Hutchins&Peretz,2013;Hutchins,Zarate,Zatorre,&Peretz,2010;Loui,Guenther,Mathys,&Schlaug,2008;Sch?n,Lorber,Spacal,&Semenza,2004;Tremblay-Champoux,Dalla Bella,Phillips-Silver,Lebrun,&Peretz,2010),但本文所探討的是不存在上述疾患的正常個(gè)體的唱音障礙問題。

1 唱音障礙的判定標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量方法

1.1 唱音障礙的判定標(biāo)準(zhǔn)

唱音準(zhǔn)確性(accuracy)的主要測(cè)量指標(biāo)是唱音音高偏差,即個(gè)體實(shí)際所唱的音高與目標(biāo)音高之間的差值。唱音偏差通常采用音分(cent)或者半音(semitone)為單位2半音是現(xiàn)代西方音樂體系 (采用十二平均律制)中的最小音程單位。在數(shù)理上,一個(gè)半音是將一個(gè)八度音程 (頻率比為2:1)等比地分為12個(gè)等份的結(jié)果,也等于100音分。。唱音偏差值為零,表明唱音準(zhǔn)確,但這是理想的情況。事實(shí)上,由于發(fā)聲是一項(xiàng)十分復(fù)雜的過程,涉及骨骼、肌肉以及神經(jīng)傳導(dǎo)的協(xié)同,因此個(gè)體很難做到絲毫不差地唱準(zhǔn)音。所以,實(shí)際唱音與目標(biāo)音之間存在音高偏差是在所難免的。為此,研究者設(shè)定了一個(gè)可接受的偏差范圍。位于這一范圍內(nèi)的唱音被認(rèn)為是準(zhǔn)確的。關(guān)于該范圍的臨界值,有些研究者將其上/下限分別設(shè)定為目標(biāo)音高以上/下100音分;也有些研究者采取了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),即將上/下限縮小至目標(biāo)音高的上/下50音分處。可接受范圍的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)不一導(dǎo)致了不同研究所得到的唱音障礙的發(fā)生率相差較大。研究者在寬松標(biāo)準(zhǔn)下得到的唱音障礙發(fā)生率為 15%～20%(Pfordresher&Brown,2007),而在嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)下得到的唱音障礙發(fā)生率超過50%(Berkowska&Dalla Bella,2013;Hutchins&Peretz,2012)。這樣顯然不利于不同研究結(jié)果之間的比較。Dalla Bella(2015)指出,上/下100音分(即一個(gè)半音)的設(shè)定方法存在理論上的缺陷。盡管半音是西方調(diào)性音樂體系中最小的音程單位,但如果在標(biāo)準(zhǔn)音高值的每一側(cè)都設(shè)置一個(gè)半音的可接受范圍,那么由該標(biāo)準(zhǔn)音高上、下兩側(cè)的可接受范圍所構(gòu)成的整個(gè)可接受區(qū)間就高達(dá)200音分。目前,研究者在這一問題上逐漸達(dá)成一致,陸續(xù)采用目標(biāo)音高上、下50音分區(qū)間為唱音準(zhǔn)確性的可接受范圍(Berkowska&Dalla Bella,2013;Hutchins,Larrouy-Maestri,&Peretz,2014;Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher&Mantell,2014)。因此,如果個(gè)體唱音的平均音高偏差大于50音分,那么其唱音就被認(rèn)為是不準(zhǔn)確的。在英文文獻(xiàn)中,唱音障礙者被稱為“差歌者”(poor singer),與之相對(duì)的是“好歌者”(good singer)。

然而,有相當(dāng)一部分研究者在計(jì)算平均唱音偏差時(shí)采用了帶正、負(fù)號(hào)的音高偏差值(Pfordresher&Brown,2007;Pfordresher et al.,2010)。采用帶符號(hào)的偏差指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)是能夠通過符號(hào)的正或負(fù)來反映實(shí)際唱音高于還是低于目標(biāo)音高。但其缺點(diǎn)在于,計(jì)算平均音高偏差時(shí),正負(fù)值在加法運(yùn)算中的抵消作用使得最終結(jié)果出現(xiàn)偏差。一個(gè)極端的例子是,個(gè)體第一次唱低了100音分(記作-100 cents),第二次唱高了100音分(記作+100 cents),此時(shí)若是采用帶符號(hào)的偏差指標(biāo),則平均唱音偏差為零,顯示唱音正確。這顯然與事實(shí)相違背。

為了解決這一問題,研究者設(shè)置了唱音一致性(precision)指標(biāo),以便更為全面地衡量個(gè)體的唱音水平。唱音一致性用來測(cè)量個(gè)體對(duì)同一個(gè)目標(biāo)音所進(jìn)行的多次模唱能否在音高上保持一致。在統(tǒng)計(jì)上,研究者通常采用唱音偏差的標(biāo)準(zhǔn)差作為唱音一致性的指標(biāo)。準(zhǔn)確性與一致性的不同情形可以構(gòu)成一個(gè)2×2的列聯(lián)表。通常情況下,唱音的準(zhǔn)確性與一致性在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是相關(guān)的。即準(zhǔn)確的唱音也相對(duì)較為一致,反之亦然。然而,另外兩種情形也是存在的(Dalla Bella,2015;Berkowska&Dalla Bella,2013)。其中之一就是之前所提到的,即個(gè)體的平均唱音偏差較小,但唱音偏差的標(biāo)準(zhǔn)差卻較大,提示個(gè)體唱音的波動(dòng)性較大,時(shí)準(zhǔn)時(shí)不準(zhǔn)。另一種情況是,雖然個(gè)體始終無法唱準(zhǔn)某個(gè)目標(biāo)音,但其多次唱音偏差的標(biāo)準(zhǔn)差較小,表示其唱音具有較高的一致性,不會(huì)時(shí)高時(shí)低。

然而,就唱音是否準(zhǔn)確的判定而言,采用帶正、負(fù)號(hào)的唱音偏差所計(jì)算得到的準(zhǔn)確性與一致性之間的分離現(xiàn)象畢竟還是造成了很大的不便。但如果用唱音偏差幅度來取代原本帶符號(hào)的唱音偏差,即對(duì)后者取絕對(duì)值,那么這一問題能在很大程度上得到解決。這一點(diǎn)已經(jīng)得到一項(xiàng)研究結(jié)果(Berkowska&Dalla Bella,2013)的支持：以平均唱音偏差幅度為指標(biāo)的準(zhǔn)確性與一致性之間的相關(guān)性有了顯著的提升。但是,Dalla Bella也指出,目前為止尚未有結(jié)論能夠確定準(zhǔn)確性和一致性,究竟哪一個(gè)能夠更好地判定個(gè)體的唱音水平(Dalla Bella,2015)。

上述對(duì)于唱音障礙的定義屬于絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)下的判定。采用絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)所得到的唱音障礙發(fā)生率會(huì)因測(cè)試任務(wù)和測(cè)量指標(biāo)的不同而不同。例如,單音模唱和音程模唱任務(wù)下的唱音障礙發(fā)生率就有差別;音高模唱和記憶歌唱兩種任務(wù)下的唱音障礙人數(shù)占比也有差異(Berkowska&Dalla Bella,2013;Pfordresher et al.,2010)。采用準(zhǔn)確性指標(biāo)所得到的唱音障礙發(fā)生率也不同于采用一致性指標(biāo)所得到的發(fā)生率(Pfordresher et al.,2010)。此外,由于兒童的發(fā)聲生理結(jié)構(gòu)尚未發(fā)育成熟(Goetze,Cooper,&Brown,1990),因此對(duì)于他們的唱音水平的判定標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)與成人有所不同(Dalla Bella,2015)。

因此,有些研究采用了一種可變的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn),即平均唱音偏差在對(duì)照組平均值兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以外的個(gè)體被判定為差歌者(即唱音障礙者)。這一方法常見于音樂知覺能力障礙(即失樂癥,amusia)研究(e.g.,Berkowska&Dalla Bella,2013;Sch?n et al.,2004)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)取決于研究所考察的組群,如與差歌者相對(duì)照的是聲樂專業(yè)人員還是唱音準(zhǔn)確的普通人士。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是能夠控制測(cè)試任務(wù)和測(cè)量指標(biāo)的差異而提供較為穩(wěn)定和合理的估計(jì)(Berkowska&Dalla Bella,2013)。因此,Dalla Bella(2015)建議,對(duì)于個(gè)體唱音水平的評(píng)估應(yīng)采取多種測(cè)試任務(wù),并采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 唱音障礙的測(cè)量方法

以上所論述的關(guān)于唱音障礙的判定標(biāo)準(zhǔn)是建立在對(duì)唱音進(jìn)行聲學(xué)分析的基礎(chǔ)上的。事實(shí)上,一些早期研究采用了專家評(píng)價(jià)法(e.g.,Hébert,Racette,Gagnon,&Peretz,2003;Sch?n et al.,2004;Wise&Sloboda,2008)。這種主觀評(píng)估適用于整體和快速的評(píng)價(jià),但也存在著一些缺陷：對(duì)于某些維度的評(píng)價(jià)缺乏一致性,如音高、節(jié)奏;一些細(xì)節(jié)也難以評(píng)估,如音高偏離的程度。因此,客觀測(cè)量的優(yōu)勢(shì)更明顯(Larrouy-Maestri,Lévêque,Sch?n,Giovanni,&Morsomme,2013)。對(duì)唱音進(jìn)行聲學(xué)分析的核心工作是提取唱音的基頻(fundamental frequency,F0)。研究者在此基礎(chǔ)上對(duì)個(gè)體的唱音進(jìn)行多種指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析。聲學(xué)分析的最大優(yōu)點(diǎn)是可以量化個(gè)體的唱音成績。這樣就可以較為全面地反映個(gè)體的唱音水平,也為研究者設(shè)定區(qū)分好、差歌者的判定標(biāo)準(zhǔn)以及比較不同的研究結(jié)果提供了可能性(Dalla Bella,2015)。

如上所述,對(duì)于歌唱水平的判定受到了測(cè)試任務(wù)和測(cè)試指標(biāo)的影響。因此,Berkowska和Dalla Bella(2013)認(rèn)為對(duì)于歌唱水平的評(píng)估需要采用多任務(wù)多指標(biāo)的方法。他們開發(fā)出了一套《歌唱水平成套測(cè)驗(yàn)》(Sung Performance Battery,SPB)。SPB含有5項(xiàng)歌唱任務(wù)：(1)單音模唱;(2)音程模唱;(3)新旋律模唱;(4)歌唱熟悉旋律;(5)跟著節(jié)拍器以慢速度歌唱熟悉旋律。SPB能夠從多個(gè)角度(絕對(duì)音高vs.相對(duì)音高;準(zhǔn)確性vs.一致性;絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)vs.相對(duì)標(biāo)準(zhǔn))全面系統(tǒng)地測(cè)量個(gè)體的歌唱水平,揭示唱音障礙的不同表現(xiàn)形式。這有助于研究者進(jìn)一步探索導(dǎo)致歌唱能力缺陷的原因,并且找到相應(yīng)的矯治方法(e.g.,Tremblay-Champoux et al.,2010)。然而,SPB由于沒有設(shè)置音高知覺測(cè)驗(yàn),因此仍有待進(jìn)一步完善。

最近,一項(xiàng)旨在制定標(biāo)準(zhǔn)化唱音準(zhǔn)確性測(cè)驗(yàn)的《西雅圖唱音準(zhǔn)確性協(xié)議》(Seattle SingingAccuracy Protocol,SSAP)正在研制進(jìn)程當(dāng)中 (Demorest et al.,2015)。這套唱音能力測(cè)驗(yàn)可分為3個(gè)部分：歌唱準(zhǔn)確性測(cè)試、音高知覺測(cè)試、音樂背景調(diào)查。其中,歌唱任務(wù)分為舒適音域測(cè)試、單音及4音序列模唱、歌曲演唱。研究者希望這套歌唱能力測(cè)驗(yàn)既能做到簡潔、易操作,又能測(cè)量足夠多的維度以便找到導(dǎo)致個(gè)體唱音障礙的可能原因。未來,該測(cè)驗(yàn)的廣泛運(yùn)用也將使不同研究結(jié)果間的直接比較成為可能(Demorest et al.,2015)。

2 唱音障礙的認(rèn)知與神經(jīng)機(jī)制

2.1 歌唱的心理過程及其神經(jīng)基礎(chǔ)

無論是對(duì)新旋律的模唱還是對(duì)記憶中老旋律的歌唱,都包含了4個(gè)主要的認(rèn)知加工成分：知覺、感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、發(fā)聲動(dòng)作控制和記憶(Berkowska&Dalla Bella,2009;Dalla Bella et al.,2011;Pfordresher et al.,2015;Pfordresher&Mantell,2009;Zarate,2013)。其中,研究者最感興趣的是感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換過程。原因有三點(diǎn)。首先,相對(duì)而言,對(duì)于其他3個(gè)認(rèn)知成分的考察比較容易操作,但對(duì)于感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的觀測(cè)卻困難得多。其次,感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換是歌唱環(huán)路中的中繼站,聯(lián)系著其他三者,作用十分關(guān)鍵。第三,感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換障礙被認(rèn)為是導(dǎo)致唱音障礙的主要原因(詳見本文第三部分)。研究者從運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域引入了內(nèi)部模型(internal model,Kawato,1999)來解釋歌唱中的聽覺運(yùn)動(dòng)整合過程(Loui,2015;Pfordresher&Mantell,2014)。該模型用兩個(gè)子模型和兩個(gè)控制過程解釋了聽覺與發(fā)聲動(dòng)作階段之間的信息整合過程。以模唱為例,研究者用逆向模型(inverse model)解釋了個(gè)體根據(jù)目標(biāo)音高的知覺表征制定發(fā)聲動(dòng)作計(jì)劃的過程,用前向模型(forward model)解釋了個(gè)體根據(jù)發(fā)聲動(dòng)作指令預(yù)測(cè)發(fā)聲結(jié)果的過程,同時(shí)這一控制過程也稱為前饋(feedforward)。此外,發(fā)聲動(dòng)作指令在發(fā)出去的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一份副本,稱為“傳出副本”(efferent copy),以供與目標(biāo)音高做比較(反饋)。

在神經(jīng)科學(xué)層面,內(nèi)部模型得到了聽覺皮層雙通路理論的支持(Rauschecker&Tian,2000)。其中,背側(cè)通路(起始于顳上回后部,經(jīng)下頂葉投射至前額皮層)被認(rèn)為是前向模型 (前饋)的神經(jīng)基礎(chǔ)。傳出副本由前額皮層以及前運(yùn)動(dòng)皮層發(fā)出。這些額葉區(qū)域與下頂葉以及聽覺皮層相互聯(lián)系。在模唱中,個(gè)體通過反復(fù)練習(xí)來鞏固這條通路的信息傳導(dǎo),最終達(dá)到能夠快速制定動(dòng)作計(jì)劃的水平(Rauschecker,2011)。關(guān)于反饋過程,存在著兩條路徑：聽覺反饋和體感反饋。個(gè)體將基于傳出副本所預(yù)測(cè)的發(fā)聲結(jié)果或者所聽到的實(shí)際唱音與目標(biāo)音進(jìn)行比對(duì)的過程屬于聽覺反饋。而體感反饋則是體感感受器通過舌咽神經(jīng)、迷走神經(jīng)以及上行體感通路將當(dāng)前的發(fā)聲運(yùn)動(dòng)狀態(tài)傳遞至初級(jí)和次級(jí)體感皮層以及腦島的過程(Zarate,2013)。研究顯示,好歌者比差歌者更多地利用體感反饋來控制自己的歌唱(Kleber,Veit,Birbaumer,Gruzelier,&Lotze,2010;Kleber,Zeitouni,Friberg,&Zatorre,2013;Mürbe,Pabst,Hofmann,&Sundberg,2004)。

受到雙通路思想的啟發(fā),研究者們相繼提出了許多類似的雙通路模型來完善之前的理論或者解釋歌唱過程中不同的聽覺-運(yùn)動(dòng)整合現(xiàn)象。Zarate(2013)基于已有的眾多神經(jīng)成像數(shù)據(jù),擴(kuò)展了Dalla Bella的發(fā)聲感覺運(yùn)動(dòng)環(huán)路模型(vocal sensorimotor loop,for reviews see Berkowska&Dalla Bella,2009;Dalla Bella et al.,2011),對(duì)歌唱的神經(jīng)過程做了更明確的描述：顳上回/顳上溝以及頂內(nèi)溝負(fù)責(zé)聽覺信息加工(包括目標(biāo)音以及反饋回聽覺皮層的實(shí)際唱音)以及音高-發(fā)聲運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換;前腦島、前扣帶皮層、前運(yùn)動(dòng)皮層負(fù)責(zé)發(fā)聲動(dòng)作準(zhǔn)備及啟動(dòng),初級(jí)體感皮層根據(jù)體感反饋調(diào)控發(fā)聲動(dòng)作。以上是該模型中負(fù)責(zé)歌唱的外顯通路(overt pathway)。此外,還存在著一條負(fù)責(zé)知覺加工的內(nèi)隱通路(covert pathway),即聽覺信息從聽覺皮層傳至額下回。先天性失樂癥(congenital amusia)對(duì)于音高感知的受損之處正是這條額-顳通路(Hyde et al.,2007;Hyde,Zatorre,Griffiths,Lerch,&Peretz,2006;Hyde,Zatorre,&Peretz,2011;Loui,Alsop,&Schlaug,2009)。在上述 Zarate(2013)的模型中,外顯通路和內(nèi)隱通路分別負(fù)責(zé)聽覺-運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和聽知覺。實(shí)際上,有不少認(rèn)知模型認(rèn)為,聽覺-運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換本身也存在著外顯和內(nèi)隱兩條加工通路：在外顯通路中,個(gè)體首先形成目標(biāo)音高的符號(hào)表征,而后制定發(fā)聲動(dòng)作計(jì)劃;而內(nèi)隱通路則使得個(gè)體在低水平知覺目標(biāo)音后就能夠自動(dòng)形成發(fā)聲動(dòng)作計(jì)劃(Berkowska&Dalla Bella,2009;Dalla Bella et al.,2011;Hutchins,Hutka,&Moreno,2015;Hutchins&Moreno,2013)。然而,這些模型中的內(nèi)隱通路的神經(jīng)基礎(chǔ)尚不明確,有待未來研究做出進(jìn)一步探索。

綜上所述,歌唱涉及4個(gè)認(rèn)知加工階段：知覺、感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、發(fā)聲動(dòng)作控制和記憶(Berkowska&Dalla Bella,2009;Dalla Bella et al.,2011;Pfordresher et al.,2015;Pfordresher&Mantell,2009;Zarate,2013),發(fā)生在其中任一階段的功能缺陷均有可能導(dǎo)致唱音障礙。因此,我們接下來將從這4個(gè)方面展探討唱音障礙的成因及其產(chǎn)生機(jī)制。

2.2 唱音障礙的成因及產(chǎn)生機(jī)制

2.2.1 音高知覺缺陷

早前較為普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為唱音障礙是由音高知覺障礙引起的。這一觀點(diǎn)預(yù)測(cè)歌唱能力與音高知覺能力存在共變關(guān)系。不少研究結(jié)果對(duì)此予以支持。來自失樂癥(主要表現(xiàn)為音高知覺障礙)領(lǐng)域的研究結(jié)果顯示,失樂癥者普遍存在歌唱能力缺陷,并顯示其音高差別閾限與歌唱成績之間存在相關(guān)(Ayotte,Peretz,&Hyde,2002;Dalla Bella,Giguère,&Peretz,2007)。這種相關(guān)也存在于正常個(gè)體(非失樂癥者)中(Amir,Amir,&Kishon-Rabin,2003;Estis,Coblentz,&Moore,2009;Estis,Dean-Claytor,Moore,&Rowell,2011;Moore,Keaton,&Watts,2007;Nikjeh,Lister,&Frisch,2009;Watts,Moore,&McCaghren,2005)。

但是,這一觀點(diǎn)也受到了挑戰(zhàn)。首先,同樣存在不少研究未能發(fā)現(xiàn)上述音高知覺能力和歌唱成績之間的相關(guān)(Bradshaw&McHenry,2005;Dalla Bella et al.,2007;Moore,Estis,Gordon-Hickey,&Watts,2008;Pfordresher&Brown,2007)。其次, 研究顯示不少音高知覺能力正常的個(gè)體存在歌唱能力缺陷(Bradshaw&McHenry,2005;Dalla Bella et al.,2007;Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher&Brown,2007),而部分在音高知覺能力測(cè)試中表現(xiàn)較差的個(gè)體卻能夠在唱音任務(wù)中表現(xiàn)出較好的音準(zhǔn)(Pfordresher&Brown,2007)。甚至有少數(shù)失樂癥者在唱熟悉歌曲的時(shí)候也能表現(xiàn)出較好的音準(zhǔn)(Dalla Bella et al.,2009)。此外,如果音高知覺閾限與唱音準(zhǔn)確性之間存在相關(guān),那么可以預(yù)測(cè)差歌者對(duì)于大音程的模唱成績應(yīng)好于對(duì)小音程的模唱。但是,研究顯示失樂癥者的唱音偏差隨著音程距離的增大而增加(Dalla Bella et al.,2009;Liu et al.,2013)。這表明,失樂癥者的唱音障礙并不能完全由細(xì)微音高差異識(shí)別障礙來解釋。最后,根據(jù)知覺缺陷觀點(diǎn),在歌唱時(shí)給予反饋應(yīng)該能夠幫助具備正常歌唱能力的個(gè)體提高音準(zhǔn)。但研究表明,無論是聽覺反饋還是視覺反饋,都不能顯著地提升正常組被試的唱音準(zhǔn)確性(Pfordresher&Brown,2007;Hutchins&Peretz,2012)。

事實(shí)上,真正存在音高知覺障礙的個(gè)體只約占總?cè)丝诘?%(Kalmus&Fry,1980),而唱音障礙者所占的比例據(jù)最保守的估計(jì)也在10%以上(Berkowska&Dalla Bella,2013;Dalla Bella et al.,2011;Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher&Brown,2007)。因此,音高知覺障礙并非導(dǎo)致唱音障礙的主要原因。

2.2.2 發(fā)聲運(yùn)動(dòng)控制缺陷

唱音障礙也可能由發(fā)聲運(yùn)動(dòng)控制缺陷引起。外周的發(fā)聲運(yùn)動(dòng)過程包括了呼吸、發(fā)聲 (phonation)和咬字(articulation)。其中決定唱音音高的是發(fā)聲,其核心過程是由喉部肌肉運(yùn)動(dòng)所調(diào)控的聲帶振動(dòng)(Hirano,Ohala,&Vennard,1969;Sundberg,1987;Titze,1994)。此外,咬字決定了唱音的音色(Jürgens,2002;Perkell,2012;Sundberg,1987;Titze,1994)。

研究者主要從三個(gè)方面來考察發(fā)聲運(yùn)動(dòng)對(duì)于唱音準(zhǔn)確性的影響。第一,音域限制。這導(dǎo)致了個(gè)體無法唱出超出其音域的音高(Goetzeet al.,1990)。但對(duì)于成人,過往研究顯示,差歌者與好歌者并不存在顯著的音域差異,表明音準(zhǔn)與個(gè)體的音域沒有明顯的關(guān)聯(lián)(Pfordresher&Brown,2007)。

第二,唱音的音高穩(wěn)定性。音高穩(wěn)定性反映了個(gè)體對(duì)聲帶振動(dòng)的控制能力。其可以通過計(jì)算個(gè)體在單次唱音過程中各幀音高的標(biāo)準(zhǔn)差來加以測(cè)量。Pfordresher和Mantell(2009)發(fā)現(xiàn),差歌者在音高穩(wěn)定性的維持能力方面并不弱于好歌者。

第三,唱音的音高一致性。如本文在唱音的判定標(biāo)準(zhǔn)部分所述,唱音一致性是指個(gè)體在多次模唱同一目標(biāo)音時(shí)的一致性程度。差歌者的唱音一致性差于好歌者(Dalla Bella et al.,2009;Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher et al.,2010)。而且,唱音不一致的發(fā)生率甚至要高于不準(zhǔn)確的發(fā)生率(Pfordresher et al.,2010)。然而,這是否意味著發(fā)聲運(yùn)動(dòng)控制障礙是導(dǎo)致歌唱能力缺陷的主要因素呢？要回答這個(gè)問題,我們首先要明確音高一致性是否能夠完全 (充分)地反映發(fā)聲運(yùn)動(dòng)控制能力。答案并非肯定。唱音音高變異性大的現(xiàn)象也可能是感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換缺陷的結(jié)果。

2.2.3 感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換缺陷

研究者認(rèn)為唱音障礙也有可能屬于模仿缺陷,即位于知覺和發(fā)聲動(dòng)作之間的感覺運(yùn)動(dòng)階段存在功能缺陷。Pfordresher和Brown(2007)提出感覺運(yùn)動(dòng)失映射說(sensorimotor mismapping explanation),認(rèn)為音高知覺和發(fā)聲動(dòng)作之間存在固定的映射體系,但該體系中的系統(tǒng)性映射偏差導(dǎo)致了唱音障礙。根據(jù)這一假設(shè),唱音的音高偏差應(yīng)該在方向和幅度上表現(xiàn)出一致性。但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)只顯示了偏差的方向性,而并未顯示出偏差幅度的一致性(Pfordresher&Brown,2007;Pfordresher et al.,2010)。此外,單音模唱任務(wù)的結(jié)果也顯示差歌者的唱音音高偏差幅度存在較大的變異性(Hutchins&Peretz,2012)。正是為了解釋唱音變異性大這一現(xiàn)象,Pfordresher等(2010)提出了唱音的一致性概念,以區(qū)別于原有的準(zhǔn)確性概念。他們認(rèn)為,準(zhǔn)確性由映射系統(tǒng)控制,而一致性則受到該系統(tǒng)噪音(誤差)的影響。

Hutchins和Peretz(2012)認(rèn)為,音高知覺和發(fā)聲動(dòng)作之間并不存在固定的映射系統(tǒng),唱音障礙是由音色轉(zhuǎn)換失敗導(dǎo)致的。他們所基于的證據(jù)是他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的自我模唱優(yōu)勢(shì)效應(yīng)(selfimitation advantage)：差歌者對(duì)自己聲音的模唱成績要明顯好于對(duì)電腦合成音的模唱。但是,音色轉(zhuǎn)換缺陷假設(shè)無法解釋該實(shí)驗(yàn)中的另一項(xiàng)結(jié)果：差歌者在使用調(diào)音器械進(jìn)行同音色的音高匹配時(shí)出現(xiàn)首次音高匹配偏差幅度較大的現(xiàn)象(盡管他們最終能夠匹配正確),而這一現(xiàn)象卻沒有發(fā)生在自我音高模唱任務(wù)中。來自Pfordresher等人的新近研究證據(jù)進(jìn)一步表明,音色相同/相似并非自我模唱優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的根本原因。在他們的實(shí)驗(yàn)中,研究者改變了被試自我唱音的音色,以至于被試自己都很難再認(rèn);然而,即便如此,自我優(yōu)勢(shì)效應(yīng)依然存在甚至更強(qiáng)(Pfordresher&Mantell,2014)。

基于感覺運(yùn)動(dòng)失映射假設(shè)的缺陷,Pfordresher和Mantell(2014)引入了運(yùn)動(dòng)計(jì)劃和控制領(lǐng)域的內(nèi)部模型(Kawato,1999)來解釋歌唱過程中的感覺運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)過程。本文在歌唱的心理過程及其神經(jīng)基礎(chǔ)部分已經(jīng)對(duì)該模型的機(jī)制做了詳細(xì)論述。唱音障礙的關(guān)鍵問題在于逆向模型的功能異常。也就是說,差歌者缺乏音高知覺與發(fā)聲動(dòng)作之間的表征聯(lián)系,故而無法根據(jù)目標(biāo)音高來計(jì)劃相應(yīng)的發(fā)聲動(dòng)作。而之所以差歌者能夠唱準(zhǔn)某些音,是因?yàn)樗麄冊(cè)?jīng)多次地唱對(duì)過,并將這些正確的音高知覺-發(fā)聲動(dòng)作聯(lián)結(jié)存儲(chǔ)在記憶中,作為將來唱音時(shí)可以提取的記憶痕跡。因此,Pfordresher認(rèn)為曾經(jīng)成功過的感覺運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)經(jīng)驗(yàn)才是產(chǎn)生自我優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的主要原因。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也支持了這一假設(shè)(Pfordresher&Mantell,2014)。然而,另一方面,差歌者的前向模型 (前饋)也存在著功能缺陷,導(dǎo)致其不能很好地利用聽覺反饋來糾正錯(cuò)誤的唱音反應(yīng)(Pfordresher&Beasley,2014)。

內(nèi)部模型的優(yōu)點(diǎn)更多地在于提供了對(duì)反饋機(jī)制的解釋,使得我們對(duì)于歌唱過程理解得更為細(xì)致。然而,僅就感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的本質(zhì)來說,內(nèi)部模型并沒有為我們提供更多的信息。因?yàn)槟嫦蚰Ｐ团c感覺-運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換在本質(zhì)上是一回事。因此,用前者來解釋后者無異于變了說法地復(fù)述著同一件事(Pfordresher et al.,2015)。根本的問題依然是,聽覺信息與發(fā)聲動(dòng)作是如何聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)換(映射)的？最近,Pfordresher等人提出了多通道意象聯(lián)結(jié)模型(Multi-Modal Imagery Association,MMIA),作為對(duì)內(nèi)部模型在人類發(fā)聲領(lǐng)域的擴(kuò)展(Pfordresher et al.,2015)。為了使模型具有更大的解釋范圍 (擴(kuò)展到語音模仿甚至聯(lián)覺),Pfordresher等人在新模型中更新了幾個(gè)概念。他們用外延更廣的“多通道聯(lián)結(jié)”(multi-modal association)代替了“感覺運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)”,用“發(fā)聲音高模仿障礙”(vocal pitch-imitation deficit,VPID)代替了原先的“唱音障礙”,用“心理意象”(mental imagery)代替了以往的“表象”。MMIA模型本質(zhì)上是一個(gè)概率統(tǒng)計(jì)模型。它將聽覺意象和發(fā)聲動(dòng)作意象看作是兩個(gè)連續(xù)變量;二者可分別看作直角坐標(biāo)系中的兩個(gè)坐標(biāo)軸。這兩個(gè)變量的不同取值之間存在著雙向映射。但這種映射并不是完美的1:1映射(聽覺意象準(zhǔn)確地映射到相應(yīng)的發(fā)聲動(dòng)作意象),甚至也不是1對(duì)1的映射,而是一種呈二元概率分布的彌散映射。個(gè)體在日常生活中將偶然正確的聽覺-發(fā)聲動(dòng)作聯(lián)結(jié)經(jīng)驗(yàn)加以鞏固并泛化。久而久之,個(gè)體所積累的眾多聯(lián)結(jié)便形成了概率分布。MMIA模型的提出是基于以往的大量證據(jù),即差歌者的唱音具有較大的變異性以及舒適音高(comfort pitch,個(gè)體容易唱對(duì)的音高)偏向現(xiàn)象(e.g.,Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher&Brown,2007;Pfordresher et al.,2010)。MMIA模型包含兩種概率分布。一個(gè)是期望值為目標(biāo)音高的實(shí)際唱音分布;另一個(gè)是期望值為舒適音高的舒適唱音分布。該模型不僅對(duì)單音模唱做了解釋,也對(duì)涉及時(shí)間推移的短音序列模唱做了解釋。模型的仿真結(jié)果也較好地?cái)M合了行為學(xué)數(shù)據(jù)。例如,當(dāng)舒適音域增大,映射變異減小時(shí),唱音偏差幅度減小;當(dāng)舒適音域減小,映射變異增大時(shí),唱音偏差幅度增大。

MMIA模型在內(nèi)部模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步描述了聽覺意象-發(fā)聲動(dòng)作映射的具體情形,并且將內(nèi)部模型中相互獨(dú)立的雙系統(tǒng)簡化為單一的雙向映射系統(tǒng)。盡管具有這些優(yōu)點(diǎn),MMIA模型仍需要在未來接受研究者們的進(jìn)一步檢驗(yàn)和細(xì)化。例如,當(dāng)前的MMIA模型對(duì)于舒適音高的預(yù)設(shè)可能就存在著缺陷。MMIA模型假設(shè)個(gè)體的舒適音高呈單峰分布,例如,在C4(261.63 Hz)～B4(493.88 Hz)的八度音區(qū)中,個(gè)體的舒適音高為E4(329.63 Hz)。而我們實(shí)驗(yàn)室所獲得的數(shù)據(jù)提示,個(gè)體的舒適音高也存在著多峰分布的情況。例如,在同樣的八度音區(qū)內(nèi),某個(gè)個(gè)體的舒適音高是分散的,如D4(293.66 Hz)和G4(392 Hz)?；谑孢m音高呈單峰分布的預(yù)設(shè),MMIA模型量化舒適音區(qū)的方法是計(jì)算舒適唱音的標(biāo)準(zhǔn)差,而這種算法在離散分布的情形下就行不通了。此外,也正是基于舒適音高單峰分布的預(yù)設(shè),MMIA模型預(yù)測(cè),越接近舒適音高,唱音的一致性越好,反之亦然。盡管以往的數(shù)據(jù)表明這是一種常見的情況,但是也存在著相對(duì)少數(shù)的一致性高但準(zhǔn)確性低的唱音錯(cuò)誤。上述這些都提示了進(jìn)一步細(xì)化MMIA的必要性和可能性。

2.2.4 音高記憶缺陷

無論是模唱新旋律還是歌唱記憶中的老旋律,都會(huì)涉及記憶。如果是記憶缺陷導(dǎo)致了唱音障礙,那么減輕記憶負(fù)荷應(yīng)該能夠提高唱音準(zhǔn)確性。研究者通過兩種方法來減輕被試在歌唱時(shí)的記憶負(fù)荷。一是給予反饋,二是降低歌唱任務(wù)的復(fù)雜性。關(guān)于反饋,的確有研究顯示,在樂曲歌唱任務(wù)中,給被試提供樣例能夠提高失樂癥者的歌唱成績,但是這種改善程度是有限的(Tremblay-Champoux et al.,2010)。而在短音序列和單音模唱任務(wù)中,給予聽覺反饋和視覺反饋均未能提高差歌者的唱音準(zhǔn)確性(Hutchins&Peretz,2012;Pfordresher&Brown,2007)。另一方面,差歌者在短音序列模唱中的成績并未隨著任務(wù)復(fù)雜性的增高而降低(Pfordresher&Brown,2007)。與好歌者的表現(xiàn)相反,差歌者對(duì)于異音高旋律(由4個(gè)不同的音構(gòu)成)的模唱成績要好于其對(duì)同音高旋律(由4個(gè)相同的音組成)的模唱成績。這一結(jié)果顯然不能被記憶負(fù)荷假設(shè)所解釋,但卻能在MMIA框架下得到比較合理的解釋。由于MMIA模型中的通道聯(lián)結(jié)是基于日常經(jīng)驗(yàn)的,而日常生活中是很難見到由相同的音所構(gòu)成的旋律的,因此差歌者在聽到同音旋律時(shí)出于習(xí)慣依然優(yōu)先提取了在記憶中占主導(dǎo)的異音旋律,而不是罕見的同音旋律(Pfordresher et al.,2015)。因此,減輕記憶負(fù)荷也許對(duì)于幅度較長、復(fù)雜性高的樂曲歌唱有幫助,但對(duì)于短音序列或者單音的模唱(復(fù)雜性低)則沒有明顯的改善。

3 小結(jié)與展望

唱音障礙的判定標(biāo)準(zhǔn)取決于具體的評(píng)估方式、測(cè)試任務(wù)和測(cè)量指標(biāo)。大量的研究表明,采用聲學(xué)分析的客觀測(cè)量全面優(yōu)于傳統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)法。然而,對(duì)于唱音障礙的判定到底是采用絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)還是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)？目前并沒有定論。從理論上來講,設(shè)定目標(biāo)音高上、下50音分的可接受范圍是相對(duì)而言最為嚴(yán)格也符合樂理的音準(zhǔn)判斷標(biāo)準(zhǔn)。但基于這一標(biāo)準(zhǔn)的判定結(jié)果會(huì)因?yàn)闇y(cè)試任務(wù)或測(cè)量指標(biāo)的不同而出現(xiàn)較大的波動(dòng)。而采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)能夠在一定程度上改善這種不穩(wěn)定性。相較而言,采用多任務(wù)多指標(biāo)的測(cè)量手段以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來判定唱音準(zhǔn)確性是比較合理的辦法。目前,標(biāo)準(zhǔn)化的歌唱能力測(cè)驗(yàn)即將開發(fā)完成(Demorest et al.,2015)。這將有助于未來研究準(zhǔn)確快速地識(shí)別歌唱能力缺陷者,找出導(dǎo)致其唱音缺陷的具體原因,制定相應(yīng)的音準(zhǔn)矯正辦法。同時(shí),標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)驗(yàn)也將使得不同研究的結(jié)果之間可以相互比較。

關(guān)于唱音障礙的成因,發(fā)生在音高知覺、感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、發(fā)聲運(yùn)動(dòng)控制以及記憶階段的功能缺陷都會(huì)導(dǎo)致唱音障礙。盡管良好的音高知覺能力是準(zhǔn)確唱音的必要條件,但對(duì)于大多數(shù)具備正常音高知覺能力的人來說,知覺障礙不是導(dǎo)致唱音障礙的原因。在以往的研究中,差歌者的發(fā)聲動(dòng)作控制能力也不弱于好歌者。此外,大多數(shù)研究所用的材料也較為簡單;沒有明顯的證據(jù)表明這些實(shí)驗(yàn)材料給差歌者帶來了足以影響音準(zhǔn)的記憶負(fù)荷。因此,感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換缺陷被認(rèn)為是導(dǎo)致唱音障礙的主要原因,其產(chǎn)生機(jī)制成了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。目前,研究者采用有著大量認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)證據(jù)支持的內(nèi)部模型來解釋歌唱過程,尤其是其中的聽覺-運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和反饋過程。而關(guān)于聽覺-運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)異常的具體情形,盡管最新的MMIA模型做出了數(shù)學(xué)描述,但其仍存在著一些缺陷。例如,MMIA模型關(guān)于舒適音高的單峰分布假設(shè)就可能面臨實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。因此,未來的研究需要對(duì)當(dāng)前的MMIA模型做進(jìn)一步驗(yàn)證,看看是否存在需要修正或是補(bǔ)充的變量或參數(shù)。

盡管我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到差歌者在感覺運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)方面存在功能缺陷,但目前還未有專門的研究報(bào)告唱音障礙是否存在特異性的神經(jīng)結(jié)構(gòu)或功能損傷。因此,探索唱音障礙的特異性神經(jīng)結(jié)構(gòu)或功能損傷及其遺傳學(xué)機(jī)制應(yīng)成為未來研究的一個(gè)重要方向,就像研究者在先天性失樂癥領(lǐng)域所做的那樣(e.g.,Albouyet al.,2013;Drayna,Manichaikul,de Lange,Snieder,&Spector,2001;Hyde et al.,2006,2007,2011;Peretz,2008;Peretz,Cummings,&Dubé,2007)。

厘清唱音障礙的感覺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)制有助于幫助個(gè)體改善、提高自身的唱音水平。通過傳統(tǒng)的視、聽覺反饋來幫助改善音準(zhǔn)的效果并不明顯。但通過自我模唱來提升音準(zhǔn)的即時(shí)效果卻極為顯著和穩(wěn)定。但是,系統(tǒng)的自我模唱訓(xùn)練能夠給差歌者的音準(zhǔn)帶來實(shí)質(zhì)性的提升嗎？如果可以,那么要想達(dá)到這種改善效果需要經(jīng)歷多長時(shí)間的自我模唱訓(xùn)練？這些問題的答案也有待未來研究加以揭曉。此外,探究個(gè)體能否以及如何將音準(zhǔn)提升從自我模唱泛化到對(duì)于其他音色 (如,他人、樂器)的目標(biāo)音模唱也是一個(gè)對(duì)于當(dāng)前MMIA模型的拓展方向。

對(duì)于自我優(yōu)勢(shì)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制,相較于Pfordresher和Mantell(2014)的情景記憶解釋,我們更傾向于認(rèn)為是關(guān)于聽覺-發(fā)聲動(dòng)作聯(lián)結(jié)的程序性記憶起到了關(guān)鍵作用。來自于聽覺意象領(lǐng)域的腦成像研究也對(duì)此提供了不少證據(jù)：聽覺意象可以激活負(fù)責(zé)相應(yīng)(發(fā)聲/彈奏樂器)的動(dòng)作計(jì)劃的腦區(qū)(e.g.,Leaver,van Lare,Zielinski,Halpern,&Rauschecker,2009;for reviews,see Halpern,2006;Zatorre&Halpern,2005)。這一點(diǎn)也提示了給音高知覺障礙患者帶來幫助的可能性。人聲中包含了許多信息,其中就包括了發(fā)聲的動(dòng)作信息。音高知覺障礙患者也許可以從自己的聲音中提取發(fā)聲動(dòng)作信息以幫助其提高音準(zhǔn),從而代償其受損的音高知覺能力。這一點(diǎn)有待未來研究針對(duì)先天性失樂癥者以及人工耳蝸配戴者(聽力障礙)做出進(jìn)一步探索。

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