出生后第一年内对音乐的听觉和自发运动反应

# 出生后第一年内对音乐产生听觉和自发运动反应的发展 来源：https://elifesciences.org/articles/107088 ## 摘要 不同文化背景的人类不仅共享识别音乐的能力，还通过运动对音乐做出反应。尽管音乐的感觉编码已被充分研究，但婴儿何时以及如何自然地开始伴随音乐运动，在很大程度上仍是未知的。本研究同时调查了婴儿在出生后第一年内对音乐的神经（听觉）反应和自发运动。记录了79名婴儿（年龄分别为3、6和12个月）在聆听儿童音乐副歌以及同一歌曲的随机版、高音版和低音版时的神经活动（EEG）和身体运动学（无标记姿态估计）。神经数据显示，在所有年龄段，婴儿对音乐的反应都强于对随机音乐的反应，表明音乐听觉编码在发育早期就已出现。运动数据则显示了不同的结果。虽然所有年龄段都存在粗略的听觉-运动耦合，但仅在12个月时，婴儿才在回应音乐时出现更复杂的结构化运动模式。值得注意的是，没有一个年龄组表现出与音乐协调的运动。此外，仅在6个月时，婴儿对高音的反应强于对低音的反应，而所有年龄段的婴儿运动都更好地被高音音乐预测。这项研究初步揭示了发育中的大脑如何逐渐将音乐转化为日益复杂的自发运动。 ## eLife 解读 大多数人，无论在哪里长大，都喜欢听音乐——而且许多人会本能地随着音乐摆动身体。这种普遍行为提出了一个引人入胜的问题：大脑何时首次对音乐做出反应，这种能力又是如何发展的？ 婴儿天生对声音敏感。他们的大脑已经能够检测所听到的声音中的模式，例如重复的节奏和旋律。科学家可以使用脑电图（EEG）测量这种大脑活动，EEG记录大脑对声音做出反应时产生的电信号。婴儿也会自然地对周围的声音做出身体运动。然而，我们并不完全了解这两种能力——识别音乐和随之运动——何时出现，或它们在生命第一年内如何相互关联。 Nguyen等人希望了解婴儿对音乐的大脑反应以及他们对音乐的自发身体运动在生命第一年内是如何发展的。研究人员还探究了音高——音乐声音的高低——是否对这两种反应产生不同的影响，因为已知婴儿会被高音吸引。 Nguyen等人测试了79名年龄分别为3、6和12个月的婴儿，播放儿童歌曲以及同一歌曲的打乱版本。他们使用脑电图（EEG）测量大脑活动，同时从视频记录中追踪并重建全身运动。 结果显示，所有年龄组——甚至3个月大的婴儿——对真实音乐的大脑反应都强于对打乱音乐的反应，这表明大脑在生命早期就编码了音乐结构。然而，只有12个月大的婴儿在听音乐时比听打乱音乐时自发运动更多，特别是表现出摇晃、摆动和类似拍手的动作。重要的是，没有一个年龄组表现出与音乐节拍时间协调的运动。此外，只有6个月大的婴儿对高音音乐的大脑反应强于对低音音乐的反应，而高音音乐在所有年龄段都能预测运动。 Nguyen等人是首个同时测量如此年幼婴儿大脑活动和身体运动的研究团队。他们的发现对研究儿童如何发展音乐和运动技能，以及早期节奏反应如何最终形成舞蹈的研究人员具有重要意义。它们也为使用音乐来吸引和支持婴儿的看护者和幼儿教育者提供了宝贵的见解。在任何实际应用之前，未来的研究应考察在12个月之后，由音乐驱动的运动协调如何继续发展，并探究连接听音乐和随之运动（最终是舞蹈）的大脑通路。 ## 引言 音乐性——感知、欣赏和创作音乐的生物学倾向（Honing, 2018 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib52);Trehub, 2003 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib115)）——越来越被认为是人类本性的一个基本方面。许多论述表明，通过运动参与音乐是音乐性的核心（Honing et al., 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib51);Schachner et al., 2009 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib102);Trehub et al., 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib116)）。从功能上讲，这种参与可以分解为神经认知发展的两个基本组成部分：感知和识别音乐的能力（*感觉成分*），以及产生在时间上与音乐结构一致的运动反应的能力，从协调的发声和敲击动作到复杂的舞蹈动作（*运动成分*；Brown, 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib7);Trehub, 2003 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib115);Trevarthen, 1999 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib117)）。尽管存在这种对音乐的先天倾向，但婴儿音乐性的发展轨迹在很大程度上仍是未知的（见Nguyen et al., 2023a (https://elifesciences.org/articles/107088#bib84)的综述）。虽然对婴儿音乐感知的研究日益增多，包括对特定音乐特征的受控操纵，但我们对感知转化为行动的理解却较少，即婴儿对音乐的自发运动的个体发生（见Fujii et al., 2014 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib34);Nguyen et al., 2023b (https://elifesciences.org/articles/107088#bib85);Zentner and Eerola, 2010 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib124)）。此外，使我们对音乐驱动的运动参与的理解更加不完整的是，迄今为止没有研究同时观察大脑活动和自发身体运动，尤其是在生命的第一年。因此，音乐及其特征的处理如何转化为有组织的运动反应，仍然研究不足。 音乐性的*感觉成分*，即音乐感知，可以使用脑电图（EEG）来测量，特别是通过记录皮层听觉诱发电位（事件相关电位[ERP]）。其中一种反应是婴儿P1波，一种在听觉刺激后约200-300毫秒达到峰值的锁相EEG正波（Chen et al., 2016 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib11);Kushnerenko et al., 2002 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib69);Wunderlich et al., 2006 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib123)）。观察到婴儿P1波对音乐音符和语音片段均有反应。听觉诱发电位，当等时引出时，也可以使用频域分析来捕获（Damsma et al., 2024 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib19);Novembre and Iannetti, 2018 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib88)），例如听觉稳态反应（ASSR），也称为稳态诱发电位（SSEP，例如Cirelli et al., 2016 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib14);Nave et al., 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib82)）。这些神经反应可以提供对发育中的听觉系统及其编码音乐结构能力的洞察。使用这些神经生理学测量方法，先前的研究表明，新生儿和婴儿对节拍结构、音高偏差和音程规律敏感（Bianco et al., 2025 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib4);Edalati et al., 2023 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib25);Háden et al., 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib42);Háden et al., 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib41);Háden et al., 2009 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib40);Stefanics et al., 2009 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib104);Winkler et al., 2009 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib122)）。尽管有这些有希望的结果，但早期音乐处理的神经生理学——特别是其发展轨迹——仍未完全理解。在这里，我们的主要目标是利用ERP和ASSR方法研究婴儿对音乐的神经编码，以描述这种神经反应在生命第一年如何变化。 音乐性的另一个组成部分是伴随音乐运动的能力（*运动成分*；Brown, 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib7);Fitch, 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib30);Honing et al., 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib51);Trehub et al., 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib116)）。这种能力与婴儿不仅识别音乐结构而且对其做出身体运动有关。尽管这种能力似乎发展得很早，证据是即使28-35周大的胎儿也会对音乐做出运动（Kisilevsky et al., 2004 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib61)），但很少有研究系统地检查婴儿由音乐驱动的自发身体运动。一篇有影响力的论文由Zentner and Eerola, 2010 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib124)发表，报告称年龄范围较大（从5到24个月）的婴儿对古典音乐和儿童音乐比针对婴儿的言语表现出更多的自发节奏运动。重要的是，他们的运动与音乐输入不同步，尽管观察到了很小程度的节奏灵活性（即较快的音乐节奏引起了相对较快的运动周期性）。在听流行音乐的更小（即3-4个月大）婴儿中也报告了音乐与身体运动之间缺乏同步性（Fujii et al., 2014 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib34)）。此外，另一项测试7个月大婴儿的研究报告称，对（唱出的）游戏歌曲比摇篮曲有更多运动，但没有评估运动同步性（Nguyen et al., 2023b (https://elifesciences.org/articles/107088#bib85)）。尽管有这些初步调查，但婴儿何时开始对音乐做出运动、哪些特定运动被诱发以及这些运动何时与音乐协调一致，仍然不清楚。此外，现有研究的一个关键局限性是缺乏控制条件来确定这些运动是由音乐结构特定驱动的，还是反映了对听觉输入的普遍运动活动。作为第二个目标，本研究是首个系统测试生命第一年内不同年龄组中音乐诱发运动逐渐发展的研究。 音乐同时涉及感觉和运动系统，但不同的音乐特征可能以不同方式影响婴儿对音乐的参与。虽然节奏在早期音乐认知中已被广泛研究，但音高是另一个可能发挥作用的显著听觉线索，尤其是在婴儿期的听觉-运动参与中。高音是婴儿导向言语的一个决定性特征（Fernald and Simon, 1984 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib28)），此外还有夸张的语调、较慢的节奏和简化的词汇等其他特征（Fernald and Kuhl, 1987 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib29);Kuhl and Meltzoff, 1982 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib67)）。类似地，婴儿最常听到的音乐以高音为特征（Costa-Giomi and Sun, 2016 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib18);Nakata and Trehub, 2011 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib80)）。反映其突出性，高音被发现是最突出的特征之一，被认为能有效吸引（Conrad et al., 2011 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib16);Eckerdal and Merker, 2009 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib24);Trainor, 1996 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib111);Trainor and Zacharias, 1998 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib112)）并引导婴儿的注意力（Lense et al., 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib71);Trainor and Desjardins, 2002 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib113)）。在神经层面上，婴儿也能更好地编码复调音乐中高声音部的音高偏差，因此从3个月大起就显示出*高音优势*（Marie and Trainor, 2013 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib73);Marie and Trainor, 2014 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib74)）。综合来看，这些发现表明，与低音音乐相比，高音音乐将增强婴儿的神经反应（即感觉成分）。另一方面，我们知道成年人对较低频段能量更大的音乐运动更多（Cameron et al., 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib8);Stupacher et al., 2013 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib105);Stupacher et al., 2016 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib106);Van Dyck et al., 2013 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib119)）。然而，尚不清楚低音音乐是否会像在成年人中那样引起婴儿更多的运动，或者婴儿对高音的吸引力是否也延伸到增强他们的运动反应。因此，作为第三个目标，我们研究音高如何影响婴儿的感觉和运动成分。 我们向年龄为3、6和12个月的婴儿呈现了儿童歌曲的器乐副歌（音乐）、同一歌曲的随机版本（随机音乐），以及强调旋律（高音）或低音线（低音）的歌曲移调。我们使用EEG记录婴儿的神经活动，并特别提取ERP和ASSR作为婴儿对各种听觉刺激的神经反应指标。我们还使用基于视频的自动运动追踪（DeepLabCut）分析了自发（全身）运动学，并使用主成分分析提取了*主要运动*（见图1 (https://elifesciences.org/articles/107088#fig1)，参见Bigand et al., 2024a (https://elifesciences.org/articles/107088#bib5);Toiviainen et al., 2010 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib110)）。通过采用横截面设计，我们旨在描述婴儿期听觉和运动反应的成熟过程。我们假设，与随机音乐相比，音乐引发的听觉反应会增强。这一假设基于以下观点：音乐结构（在随机音乐刺激中显著受损）对于吸引婴儿对可预测事件的注意力至关重要（Kouider et al., 2015 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib66);Lense et al., 2022 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib71)）。类似地，基于先前比较音乐与言语和沉默的运动反应的证据（Fujii et al., 2014 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib34);Zentner and Eerola, 2010 (https://elifesciences.org/articles/107088#bib124)），我们预期音乐结构的存在会增加对音乐做出自发运动的可能性，与随机音乐相比。但是，