急性运动中同步音乐的情绪与认知效应：一项功能性近红外光谱研究

本综述通过功能性近红外光谱（fNIRS）技术，系统探讨了同步音乐对急性中等强度运动期间情绪反应、主观疲劳感（RPE）、注意力分配及执行功能的影响。研究发现，与异步音乐和无音乐对照相比，同步音乐能显著提升运动愉悦感（Valence）、激活水平（Activation）和内在动机，降低RPE，并通过促进外部注意聚焦和降低大脑前额叶皮层（PFC）氧合水平，间接优化执行功能表现（如Flanker Squared Task中的冲突抑制任务）。这一研究为音乐同步策略在运动促进认知健康领域的应用提供了神经机制层面的证据支持。

　　

引言

音乐常被用作运动的伴随刺激，相较于无音乐环境，能诱发更积极的情绪体验。音乐在运动中的应用可分为同步和异步两种模式：异步音乐作为背景刺激，通过分散注意力或提供愉悦感发挥作用；同步音乐则要求运动者有意识地将动作节奏与音乐节拍对齐。现有研究表明，同步音乐能改善重复性运动模式（如步行、跑步、骑行）的表现，降低肌肉激活水平、提高运动经济性、延长耐力时间、改善情绪并降低主观疲劳感（RPE）。这些益处可能源于音乐对注意力的调控——将焦点从疲劳感转移至音乐节奏结构，同时通过促进神经肌肉效率降低运动代谢成本。然而，音乐同步对认知功能（尤其是执行功能）的急性影响尚不明确。本研究旨在比较同步音乐、异步音乐和无音乐对照对年轻成年人中等强度骑行期间情绪反应、注意力状态、内在动机、RPE、执行功能及前额叶皮层氧合水平的影响。

方法

本研究采用 within-subjects 设计，27名健康年轻成年人（年龄20–35岁，平均26.67±5.22岁）在实验室完成四次会话。首次会话进行最大心率测试和Flanker Squared Task（FST）练习，后续三次会话分别对应同步音乐（130 BPM）、异步音乐（110/150 BPM）和无音乐对照条件。骑行强度设置为心率储备的50%，持续15分钟。期间每3分钟评估一次感知愉悦度（Feeling Scale）、感知激活度（Felt Arousal Scale）、RPE（Borg量表）和状态注意力（10点外部-内部注意力量表）。运动后立即测量记忆愉悦度、内在动机（IMI子量表）、音乐偏好及熟悉度，并执行FST后测。使用单通道fNIRS设备（PortaLite）监测左前额叶皮层（Fp1位点）的氧合血红蛋白（O₂Hb）、脱氧血红蛋白（HHb）及血红蛋白差（HbDiff = O₂Hb ? HHb）变化。数据分析采用线性混合效应模型，并通过中介分析探讨心理生理指标与认知表现的关系。

结果

心理与心理物理指标：同步音乐条件显著提升了感知愉悦度、感知激活度和内在动机（均<0.001），同时降低了RPE（=0.03）和内部注意力倾向（即更偏向外部注意，<0.001）。异步音乐条件的内在动机也显著高于无音乐对照（=0.018）。记忆愉悦度虽存在条件主效应（=0.04），但事后检验未发现显著差异。时间主效应显示，感知激活度和RPE随运动时间延长而显著上升（均<0.001），但无条件×时间交互作用。

前额叶氧合：FST任务期间，仅同步音乐条件引发左PFC氧合显著增加（=0.027）；骑行期间，所有条件均显著提升PFC氧合（均<0.001），但条件间无显著差异。同步音乐组的ΔHbDiff_cycling均值最低，提示可能的神经效率优化趋势。

执行功能表现：同步音乐在刺激不一致-反应一致试次（ΔFST_incongruent）中表现出优于异步音乐的趋势（=0.07）。中介分析表明，同步音乐通过降低RPE完全中介了其对不一致试次表现的改善效应（同步→RPE: =?0.53, =0.049; RPE→ΔFST_incongruent: =?0.33, <0.001）。此外，外部注意力（与较低PFC氧合相关）部分中介了FST总分的提升（注意力→ΔHbDiff_FST: =0.15, =0.013; ΔHbDiff_FST→ΔFST_total: =?0.83, =0.02）。

讨论

本研究证实了同步音乐在提升运动情绪体验和动机方面的优势，其机制可能涉及两方面：一是同步运动降低了认知负荷，通过内在节律协调机制促进运动经济性；二是通过将注意力从内感受信号转向外部音乐线索，有效抑制疲劳感知。尽管执行功能改善未达显著水平，但同步音乐通过降低RPE间接优化了冲突抑制任务表现，且外部注意力与神经效率（PFC氧合降低）的关联提示了注意力策略在执行功能促进中的关键作用。未来研究可通过强化同步训练、多通道fNIRS技术及人群拓展（如老年人、运动员）进一步验证这些效应。

结论

同步音乐是一种有效的运动辅助策略，能显著增强运动愉悦感、激活水平和动机，降低主观疲劳感。其认知益处主要通过减少运动努力感知和促进外部注意力实现，而非直接改变前额叶激活水平。在实践中，鼓励运动者将动作与音乐节拍同步，并注重音乐-动作互动，可最大化运动的心理和认知收益。