引用：
Nan, Y., Liu, L., Geiser, E., Shu, H., Gong, C. C., Dong, Q., Gabrieli, J. D. E., & Desimone, R. (2018). Piano training enhances the neural processing of pitch and improves speech perception in Mandarin-speaking children. Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS, 115(28), E6630–E6639. https://doi.org/10.1073/pnas.1808412115
一、研究目的
探究钢琴训练对普通话儿童语音感知能力的影响，并揭示其潜在的神经机制。
二、实验设计
a.参与者： 74名4-5岁的普通话儿童，被随机分配到三个组别：钢琴训练组（30人）、阅读训练组（28人）和对照组（16人）。
b.训练时间： 6个月，每周3次，每次45分钟。
c.训练内容：
钢琴训练组：学习基本的音符、节奏和乐谱知识，并进行听音、辨音和认音练习。
阅读训练组：采用共享阅读模式，阅读和复述放大版的书籍。
对照组：保持日常幼儿园活动，不进行任何训练。
d.测试：
行为测试： 包括词汇辨别测试（区分元音、辅音和音调）和音高辨别测试。
脑电波测试： 使用事件相关电位（ERP）技术，记录儿童对词汇音调和音乐音高变化的神经反应，主要关注正向不匹配反应（pMMRs）。
e.实验实施：
分组： 研究者根据儿童的年龄、性别和社会经济背景进行伪随机分组，并确保三组儿童在一般认知能力（智商、工作记忆和注意力）方面匹配。
训练： 钢琴训练和阅读训练均由经验丰富的教师在幼儿园内进行。
测试： 在训练前和训练结束后一个月进行行为测试和脑电波测试。
数据分析： 使用重复测量方差分析等统计方法，比较三组儿童在行为测试和脑电波测试中的表现差异，并探究神经反应与行为表现之间的关系。
三、实验结果
a.行为测试： 钢琴训练组在听觉词汇辨别方面表现出显著改善，尤其是在基于辅音的词汇辨别方面。阅读训练组也表现出类似趋势，但不如钢琴训练组显著。
b.脑电波测试： 钢琴训练组在词汇音调和音乐音高变化的pMMRs方面表现出显著增强，而阅读训练组和对照组则没有。
c.神经-行为关系： 钢琴训练组儿童在辅音辨别方面的行为改善与音乐音高pMMRs的增加相关。
d.一般认知能力： 三组儿童在智商、工作记忆和注意力测试方面的进步程度相似。
附结果报告：
①
图1 测试后与测试前相比的差异
根据delta d′（测试后d′减去测试前d′），钢琴组在单词辨别和基于元音的单词辨别方面显示出显著更大的进步（两者P值< 0.05)。阅读组的趋势相似（单词辨别P值= 0.102，元音区分P值=0.082），且与钢琴组在统计上没有显著差异（两者P值> 0.1)。对于基于辅音的单词辨别，钢琴组显著优于阅读组（P值< 0.05)和对照组（P值< 0.01)；而阅读组与对照组在统计上没有显著差异（P值> 0.1)。对于基于声调的单词辨别改进，未观察到组间差异。*P值< 0.05；**P值< 0.01；∼表示P值= 0.1；n.s.，无显著差异（大约P值> 0.1)。误差线表示标准误。
②
图2 EEG测试中刺激的音高轮廓
配对的单音节词仅在词汇声调上有所不同（/da1/意为“建造”；/da2/意为“回答”），而配对的音符则在音高上有所不同。每个领域内两种刺激之间的音高间隔大致相同（约五个半音）：/da1/（青柠，基频= 277.93 Hz），/da2/（绿色，平均基频= 208.93 Hz)，C4（洋红色，基频= 261.78 Hz)，以及G3（红色，基频= 196.63 Hz)。
③
图3 Fz处的差异波形及三组之间的delta pMMR地形图
(A)词汇音调（上）和音乐音高（下）条件下的标准反应与异常反应（异常减去标准）在Fz处的差异波形，包括预测试（实线）和后测试（虚线），针对三个组别。钢琴组在后测试中相对于预测试，在词汇音调和音乐音高条件下均显著增强了pMMR，而阅读组和对照组则未表现出这种效应。所有三个组别在词汇音调变化时均显著放大了LDN（有关LDN成分的详细结果及相关讨论，请参见补充材料）。在音乐音高条件下未观察到此类效应。pMMR和LDN峰值的40毫秒分析窗口用空心和灰色矩形标记。灰色矩形表示显著的会话效应。(B)地形图展示了三组在词汇音调（上）和音乐音高（下）条件下delta pMMR振幅（后减前）的头皮分布。时间窗口为40 ms。
④
图4 钢琴训练特定神经和行为效应之间的相关性
钢琴训练组中，左侧电极上的音乐音高pMMR振幅增加与后测相比前测，在基于辅音的单词辨别表现改善之间存在显著正相关关系(A)但阅读(B)或对照(C)组中不存在这种关系。*P < 0.05。
四、实验结论
a.钢琴训练可以增强儿童对音调和语音的神经处理能力，并提高他们的行为语音感知能力。
b.钢琴训练的独特优势在于其对辅音辨别的影响，这表明钢琴训练在促进儿童语言发展方面可能具有独特的优势。
c.钢琴训练对一般认知能力没有显著影响。
五、研究启发
