《Annals of the New York Academy of Sciences》：Stimulus Predictability and Liking Enhance Auditory–Motor Encoding and Memory for Melodies
编辑推荐：
预测或预期音乐事件的能力有助于与音乐相关的愉悦和记忆；然而，它们对学习演奏旋律的贡献尚未得到充分探索。在本研究中，研究人员调查了音乐可预测性和愉悦如何影响非音乐家学习演奏短旋律以及学习后的回忆。参与者聆听并评价了他们感知到的愉悦度（对于可预测性不同的旋律），同
预测或预期音乐事件的能力有助于与音乐相关的愉悦和记忆；然而，它们对学习演奏旋律的贡献尚未得到充分探索。在本研究中，研究人员调查了音乐可预测性和愉悦如何影响非音乐家学习演奏短旋律以及学习后的回忆。参与者聆听并评价了他们感知到的愉悦度（对于可预测性不同的旋律），同时研究人员测量了瞳孔扩张（pupil dilation）作为注意力和唤醒（arousal）的指标。随后，参与者学习了演奏每个旋律的结尾部分。研究人员发现，聆听期间的瞳孔扩张对音乐可预测性和喜好评分敏感，更受喜爱和更可预测的旋律导致瞳孔尺寸增大。在运动学习任务中，参与者的异步性（asynchrony）分数受到喜好和可预测性的调节：更可预测的旋律总体上导致更低的异步性，而更受喜爱的旋律则引发了更陡峭的学习斜率。在回忆阶段，更可预测的旋律被更好地识别。最后，具有更好识别表现的个体在初始聆听期间也表现出更大的瞳孔扩张，以及更陡峭的运动学习斜率。总之，这些发现表明唤醒与可预测性和愉悦相关，并且这三个因素都与听觉编码、运动学习和音乐刺激的外显识别有关。
**论文解读：音乐可预测性与喜好对听觉-运动编码和旋律记忆的影响**
**研究背景与问题**
音乐愉悦感的产生与大脑奖赏系统密切相关，但并非所有音乐都同样令人愉悦。影响音乐愉悦感的因素包括文化、熟悉度、个体差异以及聆听情境和可预测性。特别是，音乐可预测性是音乐愉悦感的关键组成部分，也被发现影响运动表现和记忆。已有研究表明，预测与愉悦之间存在倒U形关系，中等可预测性的音乐通常最受喜爱。预测编码理论认为，这种关系源于信息增益过程，其中听者的认知模型根据预测的准确性和精度不断评估和更新。然而，可预测性和愉悦如何共同影响音乐的行为后果（如听觉编码、运动学习和外显记忆）尚未完全阐明。具体而言，音乐可预测性对运动学习和记忆的影响虽有证据，但愉悦的调节作用仍不明确。此外，先前研究未探讨这些因素对后续外显识别的效果。因此，本研究旨在探究音乐可预测性和愉悦如何通过瞳孔扩张（作为注意力和唤醒的生理指标）影响非音乐家的听觉-运动编码、程序性学习以及学习后的外显记忆。论文发表在《Annals of the New York Academy of Sciences》。
**关键技术方法**
研究招募了36名非音乐家（平均年龄23.83岁，音乐训练年限0.8年），排除3名参与者后纳入33人进行瞳孔测量和运动学习分析，另有31人参与识别分析。主要技术方法包括：使用IDyOM（Information Dynamics of Music）模型量化旋律的可预测性，通过信息内容（IC, Information Content）值将16条旋律分为低、中、高三组；采用Eyelink 1000眼动追踪系统记录聆听任务中的瞳孔扩张（采样率1000 Hz）；通过MIDI钢琴键盘执行运动学习任务，让参与者学习演奏旋律的最后四个音符（目标音符），并记录按键异步性和准确性；最后通过识别任务（包含16条已学旋律和16条相似干扰旋律）评估外显记忆，计算d-prime和命中率。
**研究结果**
**3.1 喜好与可预测性评分**
通过比较IC组与参与者的主观评分发现，IC与可预测性评分呈负相关（低IC组最高），而与喜好评分呈倒U形关系（中IC组评分最高）。这表明IDyOM模型能有效反映听者的感知可预测性，且中等可预测性旋律最受喜爱。
**3.2 聆听任务中的瞳孔反应**
针对IC组的聚类置换分析显示，在旋律呈现的4500-6400 ms时间窗内，瞳孔扩张随IC增加而降低（低IC > 中IC > 高IC）。针对喜好组的分析发现，在3900-6000 ms时间窗内，高喜好旋律的瞳孔扩张显著大于低喜好和中喜好旋律，但低与中喜好组无显著差异。此外，IC与喜好对瞳孔扩张无交互作用，表明两者独立影响生理唤醒。
**3.3 运动学习**
- **准确性**：仅有试次主效应（随练习提高），IC和喜好均无显著影响，因视觉提示导致天花板效应。
- **异步性**：低IC旋律的异步性显著低于中、高IC旋律；喜好组间无主效应。学习速率分析显示，低IC旋律的学习斜率更平缓（即改进更小），而高喜好旋律的学习斜率明显更陡（改进更大），且高IC+高喜好组合的斜率最陡。最终测试试次中无显著差异。
- **运动学习与瞳孔反应**：学习斜率与单个旋律的瞳孔扩张无直接关联，且不依赖于IC或喜好。
- **识别**：低IC旋律的识别命中率显著高于高IC旋律，中IC介于之间；喜好组间差异不显著。高、低识别表现组（基于d-prime中位数分割）比较显示：高识别组在运动学习任务中具有更陡的学习斜率，且在聆听任务的1000-3700 ms时间窗内瞳孔扩张更大（背景音符部分），但平均异步性无差异。
**讨论与结论**
研究发现，更可预测和更受喜爱的旋律分别引发更大的瞳孔扩张，分别对应更低的异步性和更陡的学习曲线，且更可预测旋律被更好地识别。高识别表现者同时表现出更大的初始瞳孔扩张和更陡的运动学习斜率，提示听觉编码阶段的注意投入促进后续运动学习和外显记忆。瞳孔扩张对可预测性的追踪反映了处理需求的变化（从复杂背景到简单目标或反之），支持预测编码理论中注意力资源分配的假设。喜好对瞳孔扩张的影响可能与多巴胺调节的愉悦感相关，而愉悦感通过提升动机影响学习速率。尽管可预测性主要影响整体表现，喜好则加速学习，但两者对听觉-运动编码的作用相对独立。研究结论：“我们的结果证明了愉悦和可预测性对钢琴旋律的听觉编码、运动学习和学习后识别的影响。被更喜爱的旋律学习更快，而更可预测的旋律整体表现更佳。此外，被更喜爱和更可预测的旋律在需要演奏的音符部分引发了更大的瞳孔扩张，并在学习后的识别任务中被更频繁地识别。具有更好识别表现的参与者在旋律更复杂的部分也表现出更大的瞳孔扩张，并在运动学习任务中具有更陡的学习斜率。总之，这些结果表明音乐可预测性和愉悦对音乐刺激的听觉编码具有强烈但可分离的影响。我们的结果也支持使用瞳孔大小作为音乐相关喜好和可预测性的指标。然而，一个尚未解决的问题是在特定情境下瞳孔反应反映了哪些刺激特征和认知过程。未来的研究应继续结合行为、生理和神经指标，探讨音乐可预测性和奖赏对听觉-运动学习的影响。”
