《European Journal of Neuroscience》：Enhanced Contour-Deviant Mismatch Negativity and Mnemonic Representations in Older Musicians
器乐音乐表演与增强的感知加工相关，这一点已在听觉辨别（auditory discrimination）和噪声中言语感知（speech-in-noise perception）研究中得到证实。然而，关于听觉感知过程在多大程度上支持老年期认知功能，目前仍知之甚少。研究人员探讨了音乐训练是否能增强26名老年业余及专业音乐家（62–85岁，16名女性）和25名老年非音乐家 sourmusicians（61–82岁，13名女性）的感知精度。参与者在完成一项新型听觉记忆辨别范式时记录脑电图（EEG）。失匹配负波（MMN）作为变化检测的事件相关电位（ERP），在被动听觉oddball范式中测量，该范式使用标准刺激和偏差纯音序列，二者在音高轮廓（pitch contour）上存在差异。随后，参与者完成对oddball刺激（即目标刺激）的 incidental memory test，这些刺激在高度相似的诱饵序列（lure sequences，频率匹配但轮廓不同）和明显不同的干扰序列（foil sequences，频率和轮廓均不同）中进行辨别，同时完成一项背靠背的感知辨别任务。音乐家表现出增强的振幅、左侧化MMN源活动，以及对目标相对于诱饵和干扰的更高记忆辨别力，这些效应无法由感知辨别能力或MMN振幅解释。在日常视觉物体的记忆辨别任务中，两组在神经或行为测量上未发现差异。研究结果阐明了音乐训练对老年音乐家与非音乐家感知精度和听觉记忆的作用，强调了音乐参与对老年期认知储备（cognitive reserve）发展的感知和记忆贡献。
## 研究背景与问题
本研究发表于《European Journal of Neuroscience》，旨在探讨长期音乐训练对老年期听觉感知和记忆精度的影响。已有横断面研究表明，音乐家相比非音乐家在中央听觉加工方面表现更优，如噪声中语音识别（Mankel & Bidelman, 2018; Yoo & Bidelman, 2019）、间隙检测（Zendel & Alain, 2012）和失调谐波检测（Zendel & Alain, 2013）等任务。纵向研究也显示，钢琴或打击乐团体干预可改善老年初学者的执行功能（Bugos, 2019; Mack et al., 2025）、工作记忆（Degé & Kerkovius, 2018）和抑制控制（Bugos, 2010; Seinfeld et al., 2013）。然而，感知加工与老年音乐家情景记忆之间的关系尚不清楚。
老年期常伴随情景记忆特异性与精度的下降，即记忆辨别障碍（mnemonic discrimination; Korkki et al., 2020; Pishdadian et al., 2020; Stark et al., 2013; Yassa et al., 2011）。一种被提出的机制是模式分离（pattern separation）受损——该神经过程使相似或重叠事件形成 distinct representations（Rolls, 2013, 2016）。研究提示，感知衰退可能通过编码阶段辨别困难导致记忆表征不够鲜明，从而贡献于记忆障碍（Clinard et al., 2010; Gellersen et al., 2021; Roberts & Allen, 2016）。
事件相关电位（ERP）为考察感觉加工的神经机制提供了高时间分辨率的方法。失匹配负波（MMN）是变化检测的 well-established 神经相关物，反映对预期感觉输入偏离的自动检测，即自下而上的感觉预测误差索引（Garrido, Kilner, Stephan, & Friston, 2009）。MMN在oddball范式中诱发，典型表现为100–250 ms之间的额中央负偏转。音乐家通常在MMN振幅上表现增强，包括对高阶抽象规律违反的反应（Alain et al., 1999; Fujioka et al., 2004; Tervaniemi et al., 2006），但老年音乐家的MMN研究极为有限（O'Brien et al., 2015; Pentik?inen et al., 2022）。
## 主要技术方法
研究人员采用以下关键技术方法：脑电图（EEG）记录使用66导联Ag/AgCl电极的BioSemi ActiveTwo系统，基于10–20国际电极放置系统；被动oddball范式诱发轮廓偏差MMN，包含标准刺激和偏差刺激； afterwards 完成 surprise recognition test 和 same-different perceptual discrimination task 组成的新型听觉MMN记忆任务（AMMT）；视觉记忆辨别采用记忆相似性任务（MST）；源分析使用经典低分辨率电磁断层成像递归应用算法（CLARA）进行MMN源定位；数据分析采用基于聚类的置换检验（cluster-based permutation test）、广义线性混合效应模型（GLMM）和线性混合效应模型（LMM），以及平行中介模型（parallel mediation models）。样本来源于大多伦多地区的26名老年音乐家（62–85岁）和25名老年非音乐家（61–82岁）。
## 研究结果
**3.1 神经心理学测量**
两组在人口学变量和多数神经心理学指标上无显著差异。音乐家在处理速度（WAIS-III数字符号编码）上略有优势，音乐耳测试（MET）总分及旋律子领域得分显著更高，节奏子领域有弱证据支持组间差异。
**3.2 听觉MMN记忆范式**
**3.2.1 事件相关电位**
早期感觉成分方面，P1和N1的潜伏期与平均振幅均无组间差异，表明两组在基本听觉感觉加工上相当。
MMN和LDN成分方面，聚类置换检验证实两组均存在MMN（额中央负波，约200–400 ms）和晚期辨别负波（LDN，约500–750 ms）。关键发现是，音乐家的MMN振幅显著大于非音乐家（p = 0.044），而LDN无组间差异。CLARA源分析显示，音乐家在250–350 ms时间窗内左侧化源活动增强，涵盖左侧初级听觉皮层（A1）、颞上回（STG）和额下回（IFG）。
**3.2.2 行为测量：测试阶段**
广义线性混合模型显示显著的组与条件交互作用：音乐家对干扰（foil）的辨别准确率高于非音乐家，而目标准确率无组间差异。有趣的是，目标-诱饵辨别未发现显著组间交互作用。敏感性指标方面，音乐家在目标-诱饵辨别力（d-prime）和目标-干扰辨别力上均优于非音乐家。反应偏差分析显示，音乐家对目标-干扰辨别采用更保守的判断标准。
**3.2.2.2 时间上的干扰效应**
线性混合模型分析累积准确率随探针位置的变化，发现探针位置主效应显著，累积准确率总体提高。诱饵探针的累积准确率增速慢于标准探针，符合预期。重要的三向交互作用显示，对于干扰探针，音乐家的累积准确率增速显著快于非音乐家，表明音乐家对干扰的抵抗力随时间增强。
**3.2.3 行为测量：感知辨别任务**
非参数检验发现，两组在辨别相同对（identical pairs）上无差异，但音乐家对相似对（similar pairs, z = ?3.97, p < 0.001）和不同对（dissimilar pairs, z = ?2.21, p = 0.027）的辨别准确率更高。
**3.3 相关分析**
控制了年龄和性别后，MMN振幅与目标-诱饵或目标-干扰d-prime的相关在任一组内或合并样本中均未达显著。然而，全样本中MMN振幅与辨别相似对的能力存在显著斯皮尔曼相关（ρ(47) = 0.29, p = 0.040），但分组后不再显著。
**3.4 中介分析**
平行中介模型检验MMN振幅和感知辨别能力是否中介音乐训练对记忆辨别的影响。对于目标-诱饵辨别，组别显著预测MMN振幅和相似对辨别，但直接效应及间接效应均未达显著。对于目标-干扰辨别，组别直接效应显著，但MMN振幅和不同对辨别的间接效应均不显著。即感知辨别能力不能解释音乐训练对记忆辨别力的增强效应。
**3.5 视觉记忆相似性任务（MST）**
**3.5.1 事件相关电位**
MST测试阶段的FN400成分（熟悉度指标）在两组内均被证实，但组间无显著差异。
**3.5.2 行为表现**
诱饵辨别指数（LDI）和旧-新识别表现在两组间均无显著差异，贝叶斯因子支持零假设。
**3.6 结果总结**
老年音乐家表现出增强的MMN振幅和左侧化源活动，测试阶段显示增强的目标-诱饵和目标-干扰辨别力，更保守的反应标准，以及对干扰随时间增强的抵抗力。这些效应不能由感知辨别能力或MMN振幅解释。视觉MST未发现组间差异。
## 讨论总结
**4.1 老年音乐家增强的MMN源活动**
研究结果表明，长期音乐参与与老年期增强的听觉感觉记忆相关。增强的MMN源活动左侧化至听觉和额下区域，与MMN生成涉及额叶和听觉网络的观点一致（Opitz et al., 2002; Doeller et al., 2003）。左侧IFG在复杂、抽象规律违反的MMN生成中已被涉及（Chennu et al., 2016; Phillips et al., 2015, 2016），这与本研究的轮廓复杂偏差刺激相符。从预测编码角度，音乐家可能因更强的标准刺激感觉记忆痕迹而拥有更 robust 的内部预测模型。左侧化结果扩展了先前年轻音乐家MMN左侧化的发现（Herholz et al., 2009; Vuust et al., 2012），提示左半球可能优先处理时间信息如轮廓变化，而右半球对频谱信息更敏感（Tervaniemi, 2026）。鉴于MMN振幅在正常老化及轻度认知障碍、阿尔茨海默病中均衰减（Lindín et al., 2013; Papadaniil et al., 2016; Tsolaki et al., 2017），音乐训练可能通过保护感觉加工而延缓认知衰退。
MMN与后续记忆表现无相关，可能源于音乐家群体的异质性：乐器类型多样、训练起始年龄差异、练习强度不一、以及训练方法和流派的不同（Bianco et al., 2018）。未来研究需采用更 robust 的音乐经历客观测量。
**4.2 老年音乐家的记忆表征**
敏感性指标显示老年音乐家对听觉oddball刺激的记忆表征增强，尤其在抵抗诱饵和干扰干扰方面。重要的是，这些增强不能由感知辨别能力解释（中介分析）。这些效应局限于听觉领域，视觉MST未发现组间差异，提示为领域特异性效应。这可能与音乐训练中大量听觉领域刻意练习相关，如调音、表演监控、节奏旋律和声序列校正、移调以及听觉和书面乐理等。复杂的感觉运动经验可能增强大脑感觉运动区域的保护，从而改善噪声中言语加工（Alain et al., 2014; Zhang et al., 2021, 2023, 2025）。
关于模式分离的研究提示，老年期在编码阶段表征高度相似细节的能力下降（Davidson et al., 2019; Gellersen et al., 2024）。本研究中，音乐家采用更保守的反应标准，表明更强的抑制控制和反应抑制能力。非音乐家对干扰探针的时间干扰效应更大，且反应标准较宽松。因此，音乐参与可能作为保护因素，降低对相似竞争听觉刺激的易感性。未来研究可考察音乐训练增强的干扰控制是否中介感知和记忆辨别，以及这些效应是否跨感觉领域泛化。
**4.3 研究结论**
总体而言，研究发现老年音乐家相比同龄非音乐家具有增强的感知加工能力。数据表明，这种增强可能与典型老化中感觉缺陷的 attenuation 有关。长期音乐参与可能强化了老年音乐家的听觉感觉记忆内部表征，以及复杂听觉刺激的更 robust 记忆表征，降低了对干扰的易感性。由于记忆辨别和旧-新识别的获益不能简单用感知辨别能力解释，研究结果突出了音乐训练和参与在支持认知储备、保护老年期听觉编码和记忆精度衰退中的重要作用。
