唱歌不走音也有方法？ 英語系甯俐馨藉行為研究 揭示語言學習與音調控制的奧祕
113年11月10日
唱歌時，是否曾感覺到自己無法掌控音準，甚至被旁邊人的聲音拉走？這與大腦對聲音的控制機制有關。臺灣師範大學英語系教授甯俐馨的一份研究，揭示了人類對聲音干擾的反應模式，並提出切換型、反對型、跟隨型三種不同反應類型，這項研究也為語音學習、語言治療領域，提供了新的思考方向。 人類大腦在處理聲音時，有兩個主要運作機制，分別為前饋（Feedforward）與反饋（Feed back）。若以開車來比喻，前饋機制如同「油門」，大腦會根據過去累積的經驗，快速、準確地發出語音；反饋機制則像是「剎車」，當人們發現自己音調偏離時，它會進行即時調整。這兩個機制在大腦中協同運作，確保我們的發音與預期相符，如同汽車油門與煞車要妥善控制，也才能安全上路。 這項研究收集了36位中文使用者數據，每位參與者依次發出單一母音「/a/」，每次維持3秒鐘，休息兩秒鐘後，再發出下一個母音，總共30次。而在發音過程中，參與者會透過耳機聽到自己的聲音，但在這3秒鐘內，也會聽到一個比原本聲音高或低，且長達200毫秒的人工音頻，過程中參與者可能會被影響，研究人員再透過潛在類別分析，最後一共分類出三種主要的反應模式。 其中，「切換型」佔57%，受試者在試驗中交替出現「反對」和「跟隨」反應。這類人群的反應具有高度可塑性，時而跟隨干擾聲音，時而修正音調，顯示出他們的大腦能夠靈活適應不同情境，如同開車時油門、煞車視情況亂踩。 「反對型」則佔28%，這類人主要表現為即時校正音調的「反對」反應，他們的大腦對音調變化具有高度堅固性，能夠迅速回應錯誤並保持音準不變，能夠及時停損；「跟隨型」佔15%，這類受試者容易被環境聲音帶走，表現出「跟隨」反應，當他們聽到音調偏移時，會隨之改變自己的音調，顯示出大腦對聲音訊號處理較為鬆散，別人走音自己也跟著走音。 圖說：這項研究收集了36位中文使用者數據，每位參與者依次發出單一母音「/a/」，每次維持3秒鐘，休息兩秒鐘後，再發出下一個母音，總共30次。 過往研究多認為，發音控制良好的人，例如歌手或聲樂家，能更精準地抵抗環境中的音調干擾，當偵測到錯誤音頻，就會即時踩下煞車。但長期研究語音學、發音語音學和心理語言學的甯俐馨，則挑戰了這一項觀點，透過研究分析，提出一個更複雜的反應模式—「跟隨型」、「反對型」和「切換型」，三者呈現了人類在音調干擾下的多樣反應。而當音高變化方向可預測時，跟隨反應的比例會顯著上升，顯示「預測性」在語言控制中的重要性。 這項研究也發現，若將參與時間拉長，參與者的反應也會出現變化。甯俐馨將實驗分為初始、中間、最終三個階段，參與者在一開始傾向於使用一致的反應機制，隨著時間推移，反應模式會在「反對」與「跟隨」之間進行切換，而到實驗後期，他們則會趨於穩定，選擇固定的反應方式，這現象也為語言學習的可塑性，提供了新的視角。 這份研究從動作科學、語音科學，再到語言學習，屬於跨領域合作。甯俐馨坦言，過程中也經歷不小的挑戰，尤其臺灣在音訊工程領域的專業人才相對稀缺，光找合作對象就花上一、二年的時間，後來終於找到香港都會大學專任高級講師許德彰博士，他不但具有音樂背景，又會寫程式且與製作電子音樂，透過與專業背景不同的合作夥伴協同工作，研究團隊終於克服技術瓶頸，並成功完成這份研究。 談及研究應用與未來方向，甯俐馨表示，這項研究結果可用於語言學習與語言治療，特別是針對在聲調控制上有困難的學習者。而在語言學習方面，這項研究揭示了不同學習者對語音的反應模式，並根據其反應類型，有望針對高度可塑性與反應固著的的學習者，量身定制學習方法，也能幫助提高語音控制能力，為語言障礙患者帶來新的治療方向。 臺師大校內也設有「神經語言學實驗室」，甯俐馨說，目前研究多聚焦在行為實驗，未來希望將這項研究與腦科學結合，觀察大腦如何控制人類在發音時的反應，進一步驗證行為實驗所提出的觀點，提供更精確的科學數據。(採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。 原文出處：Ning, L. H.(2022).Identifying distinct latent classes of pitch-shift response consistency: Evidence from manipulating the predictability of shift direction. Frontiers in Psychology, 13, https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.1058080
