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音乐情绪感知的脑电研究
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【摘要】利用情绪量表筛选出对应“愉快、快乐、悲伤、恐惧”四种情绪的音乐片段作为刺激，同步记录脑电，从脑区、情绪极性、强度等方面对脑电a波功率的变化进行了分析．结果表明：脑电a波功率的变化与情绪的极性和强度密切相关；“快乐与恐惧”、“愉快与恐惧”、“恐惧与悲伤”之间a波功率差异显着；项枕区波功率在负极性情绪中强度强的明显小于强度弱的；在强度强的情绪中，正极性情绪显着大于负极性情绪．关键词：脑电波功率；情绪感知：音乐和脑电；音乐情绪情绪感知作为社会认知的重要部分，在生物进化过程中及现实生活的社会交往中至关重要。关于人类情绪的神经科学研究大都采用静态视觉图像为刺激来诱发情绪【l】，而现实生活中人的情绪显然可由多种不同的刺激源引发。神经科学已发现音乐也是可用来研究情绪的一种有效工具。音乐所具有的优势在于：(1)音乐能够引发相当强度的情绪反应；(2)这些情绪通常可以在不同被试问一致地诱发；(3)音乐不仅可以引发不愉快情绪，也可以引发愉快情绪，而通过静态图像却难以引发愉快情绪【l】。文献【2】报道，脑电(electroencephalogram，EEG)功率谱变化与音乐情绪的极性和强度密切相关；a波功率与大脑活动呈反相关，即仅功率愈大代表脑活动愈少；反之，伍功率愈小代表脑活动愈多；同时OL波段功率比其他波段更能反应大脑行为的变化【31。然而，作为一个新的领域，音乐情绪感知的脑电研究整体上还处于摸索阶段，期待更多更系统而细致的研究。本文从多种角度分析了八名被试者分别在静息状态以及由音乐引发的四种不同情绪状态下脑电仅波功率谱的变化，得到了一些有价值的结论。1实验设计和方法1．1音乐情绪测量实验前使用情绪量表挑选音乐刺激，此量表包括两部分：1)中文版的分化情绪量表(differentialemotionsscale，DES)，为一个形容词检表，包括十种基本情绪，用于测量个体处在特定情绪情境下的情绪分化成分[41。2)对情绪的极性和强度进行测定，包括：(1)询问被试所听音乐是否愉快。(2)询问被试所听音乐的强度大小，答案选项均从“l”到“9”记分，分别对应从“极不愉快”到“非常愉快”、从“格外平和”到“格外激烈”的连续变化。测试后根据此两项得分，以强度为横坐标、愉快度为纵坐标作图，来判定特定音乐所引发情绪的极性和强度【5l。1．2实验设计被试者为八名右利手正常大学生(均未接受过任何专业音乐训练)，平均年龄为21．88±1．73岁。实验刺激为依据30名未参与实验的大学生利用情绪量表对14段音乐进行打分而筛选出的四段音乐，分别对应“愉快、快乐、悲伤、恐惧”四种基本情绪，每段音乐均参考其自然起伏剪辑约2min。其中愉快和快乐属正极性情绪，悲伤和恐惧属负极性情绪，它们共同组成情绪的四个强度等级。实验开始前告知实验的基本目的，指示被试者放松去听并体会每段音乐带来的感受。实验过程如下：(1)令被试者调整状态至平静，分别记录闭眼、睁眼状态下的脑电各2min。(2)为被试者播放两段舒缓而中性的音乐各2min，帮助被试者适应环境。(3)提示被试者实验正式开始，为被试者播放四段音乐刺激，每段刺激播放完毕后要求被试者填写情绪量表；而后被试者调整状态，提示实验者开始播放下一段音乐。四段音乐刺激的播放顺序固定，即总是负极性情绪的音乐在后，正极性情绪的音乐在前，依据是：由负极性刺激所引发的负极性情绪趋向比由正极性刺激所引发的正极性情绪持续较长的时间州，为避免负极性情绪的持续对正极性情绪的诱发产生干扰，实验设计为负极性刺激总是在正极性刺激之后进行。音乐由电脑播放并通过耳塞传入被试者耳中，被试者在所有听音乐的过程中均闭眼。脑电信号通过EGISystem200型脑电记录仪记录，采集通道为128道。电极按GSN．128标准放置，电极阻抗均调至40kQ以下。工作中主要分析四个电极位置的EEG信号，即国际lO．10系统的F3、F4、P03和P04，它们分别代表左半球、右半球、前半球(额区)、后半球(顶枕区)等不同脑区阴。所有电极均以中央头顶(Cz)为参考，记录数据通过0．1-"48Hz的带通滤波，采样率为500Hz。1．3数据处理及分析所有EEG信号都进行了眼动伪迹去除，并按时间截为长度约10s的数据段。分别选择各被试者在每种状态下的数据段lO个，用DFT变换进行功率谱估计，由此计算得到仅波(8～13Hz)的平均功率谱，然后对所有数据取对数后再进行平均，最终每个被试者的每个状态都对应一个值，该数据用于后续分析。与情绪相关的脑波成分可能包括0波、p波和0波等，但0波的变化最容易观察。因此作为系列研究的第一步，本文以对脑电波的分析为切入点，对处理后的脑电波功率谱进行重复测量方差分析，以分析各因素(包括情绪类型、极性、强