大脑发育与音乐技能：一项关于大脑发育轨迹及感觉运动同步性的纵向双胞胎研究

《Brain Research》：Brain development and musical skills: A longitudinal twin study on brain developmental trajectories and sensorimotor synchronization

本研究通过纵向双胞胎设计，探讨了7-14岁儿童脑发育轨迹与传感器运动同步（SMS）能力的关系，发现27%的脑区（如运动和情感网络）发育迟缓与SMS表现相关，且该关联主要由环境因素（如音乐训练）和遗传因素共同驱动。

　　在本研究中，科学家们探讨了个体差异如何影响大脑发育轨迹与传感器运动同步（SMS）性能之间的关系。这项研究采用了纵向双生子设计，结合了三次MRI扫描数据，以评估儿童和青少年在7至14岁期间大脑结构随时间的变化。通过使用大规模数据，研究团队能够更深入地理解遗传和环境因素如何影响大脑发育，并进一步分析这些因素如何与音乐能力相关联。

研究表明，27%的运动和情感相关大脑区域显示出与SMS性能的关联，这种关联不受社会经济地位的影响。这意味着，某些大脑发育模式的减弱可能与音乐能力的提升有关，而这种关联可能是由环境因素，如音乐训练，以及遗传倾向共同驱动的。此外，大脑行为之间的联系至少部分是由共享和独特的环境因素及测量误差所决定的，这表明环境因素在个体大脑发育与行为表现之间的关系中起着重要作用。

研究人员发现，SMS任务的复杂程度对结果有显著影响。在简单的音乐任务中，大脑结构的减弱与更高的SMS性能相关，而在复杂的音乐任务中，这种关联更为明显。这表明，随着任务难度的增加，大脑发育的模式对SMS表现的影响也更加显著。例如，前额叶皮层的某些区域，如pars opercularis和pars triangularis，与音乐任务中的节奏感知和运动计划密切相关。同时，小脑和杏仁核等区域的体积变化也与SMS表现相关，这些变化可能反映了大脑可塑性在音乐训练中的作用。

通过分析双生子的数据，研究团队还发现，遗传因素和环境因素在大脑发育与SMS表现之间的关系中均扮演了重要角色。一些大脑区域的发育变化与遗传因素有关，而另一些则更多地受到环境因素的影响。例如，在简单的音乐任务中，遗传因素对前额叶皮层厚度变化的解释程度较低，而环境因素的解释程度较高。这表明，音乐训练等环境因素可能在一定程度上改变了大脑的发育轨迹，从而影响个体的SMS性能。

研究还考虑了社会经济地位（SES）和智商（IQ）对结果的影响。虽然SES和IQ与大脑发育和音乐能力相关，但研究结果显示，即使在控制这些变量后，大脑发育与SMS表现之间的关系依然显著。这表明，音乐训练对大脑发育的影响可能是独立于社会经济地位和智商的。

研究的局限性包括样本数量较小，以及对音乐训练的类型和开始时间未进行详细区分。这些因素可能影响研究结果的普遍性和可靠性。此外，三次MRI扫描的时间点可能不足以准确估计个体层面的非线性发育轨迹。因此，未来的研究可以考虑增加更多的扫描时间点，以更好地捕捉大脑发育的复杂模式。

综上所述，这项研究为理解大脑发育与音乐能力之间的关系提供了新的视角。它表明，个体的大脑发育轨迹可能受到环境因素和遗传因素的共同影响，而音乐训练作为一种丰富的环境因素，可能在促进大脑可塑性和提高SMS性能方面起到关键作用。这些发现不仅有助于揭示音乐训练对大脑结构和功能的影响，还为教育和康复领域提供了重要的理论依据。