音乐识别模式实验
研究的方向
主要研究大脑额叶对音乐模式识别的方式。

前人的工作与存在问题
圣地亚哥神经科学研究所的Aniruddh D. Patel通过对声音识别的研究在其书《Music, Language, and the Brain》中提供了大脑对声音识别的基本方式。

其同事Norman M. Weinberger在90年代的研究进一步发展了Patel的理论。

音乐的基本特征有音符的频率和强度，音符的排列顺序和时间间隔等。

Patel和Weinberger在其研究中，他们针对细胞对单一频率的特异性反应进行研究，实验表明不同频率的声音会刺激不同区域的声音感知皮层细胞，各频率特异性的细胞共同形成了“频率地图（frequency map）”。

根据大脑神经学的研究，大脑额叶在音乐识别的过程中起到声音的调谐（syntax）和音乐特征如频率和响度排列的构建。

Weinberger的实验主要刺激的是左右颞叶而非额叶，其研究更多是对于音符的频率和强度对声音识别的影响，而对音符的排列顺序因素研究甚少，所以大脑额叶对音乐识别的作用并没有深入研究。

研究要解决的一个具体问题
实验要针对的是大脑额叶对音乐片段的构建和调谐的方式——即额叶对片段的构建是基于音符之间的相对频率变化排列，还是基于音符的绝对频率变化排列的问题。

实验设计的基本逻辑
特定频率的音符刺激了颞叶上负责处理这一频率的细胞区域，额叶的特定区域根据这些刺激信号进行重构，再传输给高等听觉加工区域进行其他加工和匹配。

（1）如果额叶是基于音符之间的相对频率变化排列进行加工，如图1所示，涉及额叶部分的加工流程为：颞叶的频率特异性细胞的刺激经过听觉神经传至大脑额叶，额叶负责构建的区域根据相邻音符之间的相对频率变化顺序构造出特定时间内（时间的长度有待讨论）声音的信号模式。

然后信号模式传输给更高级的听觉加工区域，大脑提取记忆中的心理表象，和额叶中经过加工的知觉表象（即信号模式）进行特征比较，所比较的特征就是相邻音符之间的相对频率变化。

也就是说，如果将音乐经过调谐（统一降低特定数值的频率值）后播放，人将其知觉表象和心理表象匹配，人可以识别出这段音乐，但是无法判断与原片段的差别。

图1 基于音符之间的相对频率变化排列的额叶构建方式的音乐识别过程（片段）
（2）如果额叶是基于音符的绝对频率变化排列进行加工，如图2所示，涉及额叶部分的加工流程为：颞叶的频率特异性细胞的刺激经过听觉神经传至大脑额叶，额叶负责构建的区域根据音符的绝对频率变化顺序构造出声音的信号模式。

然后信号模式传输给更高级的听觉加工区域，大脑提取记忆中的心理表象，和额叶中经过加工的知觉表象（即信号模式）进
行特征比较，所比较的特征就是对于音符的绝对频率的变化。

从实验角度上说，同样，如果将已经听过的音乐经过调谐（统一降低特定数值的频率值）后播放，人将其知觉表象和心理表象匹配，人不但可以识别出音乐片段，并且可以分别调谐片段和原片段的差别。

图2 基于音符之间的绝对频率变化排列的额叶构建方式的音乐识别过程（片段）
实验的操纵条件与观测指标
自变量：音乐片段的频率及其分布，音乐片段的长和短
观测指标：被试者对测试片段与目标片段的相似程度判断。

实验过程
参与测试者要求没有经过系统和长期的音乐训练。

被测试者要求牢记两段陌生的目标音乐片段——短片段和长片段。

间隔相当长的一段时间后，再对他们进行分组并进行测试。

第一组
被试者收听几段相同时间的短音乐片段，并在每段片段结束之后，在系统提示后对片段与目标短片段的相似程度选项进行判断。

休息一段时间后，被试者收听几段相同时间的长音乐片段，并在每段片段结束之后，在系统提示后对片段与目标长片段的相似程度选项进行判断。

每个被试者收听音乐片段中，包含测试音乐片段的其中一种，其他由非匹配片段（与目标片段完全不同）组成。

测试音乐片段包括：
1. 目标片段；
2. 目标相似片段：目标片段改变个别音符，并且变化音符频率变化幅度明显；
3. 目标调谐片段：目标片段统一降低特定数值的频率值；
4. 目标调谐相似片段：目标调谐片段改变个别音符，并且变化音符频率变化幅度明显。

相似程度选项：
A完全相同
B肯定相似
C部分相似
D可能相似
E 完全否认
第二组
在测试开始前，被试者收听一段目标短调谐片段，调谐值比较大。

被试者收听几段相同时间的短音乐片段，并在每段片段结束之后，在系统提示后对片段与目标片段的相似程度选项进行判断。

休息一段时间后，被试者收听一段目标长调谐片段，调谐值比较大。

被试者收听几段相同时间的长音乐片段，并在每段片段结束之后，在系统提示后对片段与目标片段的相似程度选项进行判断。

每个被试者收听音乐片段中，包含测试音乐片段的其中一种，其他由非匹配片段（与目标片段完全不同）组成。