一种同步协调手指动作的新方法，以及听觉刺激和反馈的影响

《Scientific Reports》：A novel method for synchronized rhythmic production of finger movements and the effects of auditory stimuli and feedback

　　

摘要

手部灵巧性依赖于准确且协调的指部运动。节奏性的指部运动训练可以辅助运动技能的提高，但将精确的时间把控与同步的语音或音乐反馈结合起来的解决方案仍然较为少见。我们开发了“Rhythm Karaoke”这一平台，它能够将听觉刺激与通过手部灵巧性设备记录的指部敲击动作同步起来。该平台提供自适应的声音合成、多种刺激类型（音符与语音；旋律与单调音）、实时听觉反馈以及敲击错误的量化功能。为了验证这一方法的有效性，我们研究了旋律内容与语义内容（语音）是否能够提高节奏精准度（相较于单调的非语义音符），以及听觉反馈是否会影响参与者的表现、动机和偏好。30名健康参与者在实验中再现了三首法语歌曲中的节奏序列，实验设计涵盖了旋律（旋律/单调）、语义（语音/音符）和反馈（存在/缺失）三个因素。敲击错误定义为预期敲击间隔与实际观察到的敲击间隔之间的平均绝对差异，以歌曲总时长的百分比表示。主观体验通过“内在动机量表”进行评估。在另一组20名健康参与者中，我们对最简单的歌曲在旋律音符和旋律语音条件下进行了重测信度评估。结果显示不同歌曲的敲击错误存在显著差异。方差分析（ANOVA）表明，旋律内容和语义内容对表现有显著影响，并且旋律与语义之间存在交互作用：旋律仅在音符序列的敲击中提升了表现；同时，歌曲、旋律和语义之间的交互作用表明，旋律带来的好处大小取决于具体的歌曲。听觉反馈也表现出显著的语义与反馈交互作用：它倾向于降低音符敲击的错误（经过Bonferroni校正后这一效应不再显著），但却显著增加了语音敲击的错误。参与者更喜欢旋律条件，认为在这种条件下感受到的紧张程度更低，且兴趣和满意度更高。在旋律音符条件下，信度高于旋律语音条件，尤其是结合听觉反馈的情况下，重测信度表现优异。这些结果表明，旋律和语义内容能够提高节奏精准度和参与者的投入度，同时也证明了“Rhythm Karaoke”在手部灵巧性训练和神经康复方面的潜力。