认知的频率：探索我们的大脑是如何区分声音的

一项研究表明，我们的大脑会使用基本的声音频率和模式来区分音乐和语言，这为加强对失语症等语言障碍的治疗提供了见解。

音乐和讲话是我们听到的最常见的声音类型。但是，我们如何识别我们认为两者之间的区别呢？

一个国际研究团队通过一系列的实验绘制出了这个过程，这些实验产生的见解提供了一种潜在的方法，来优化使用音乐来恢复失语症患者说话能力的治疗方案。要知道，每年每300个美国人中就有1人患有这种语言障碍，包括温迪·威廉姆斯和布鲁斯·威利斯。

来自研究的听觉洞察

“虽然音乐和语音在很多方面都是不同的，从音高到音色再到声音纹理，我们的研究结果表明，听觉系统使用非常简单的声学参数来区分音乐和语音，”纽约大学心理学系博士后安德鲁·张（Andrew Chang）解释说，他是该论文的主要作者，该论文发表在5月28日的PLOS生物学杂志上。“总的来说，慢而稳定的噪音片段听起来更像音乐，而快而不规则的片段听起来更像讲话。”

科学家们用精确的测量单位赫兹（Hz）来测量信号的速率。较大的Hz表示每秒出现的次数（或周期）多于较小的Hz。例如，人们通常以每秒1.5到2步的速度行走，即1.5-2赫兹。史蒂夫·汪达1972年的热门歌曲《迷信》的节奏约为1.6赫兹，而安娜·卡丽娜1967年的热门歌曲《Roller Girl》的节奏为2赫兹。相比之下，语音的速度通常是4-5赫兹的两到三倍。

有充分的证据表明，一首歌的音量或响度随着时间的推移，即所谓的“调幅”，相对稳定在1-2赫兹。相比之下，语音的振幅调制通常是4-5赫兹，这意味着它的音量经常变化。

尽管音乐和语音无处不在，为人熟知，但科学家们此前对我们如何毫不费力地自动识别声音是音乐还是语音缺乏清晰的认识。

声音感知的实验结果

为了更好地理解这一过程，在他们的PLOS生物学研究中，张博士和同事们进行了一系列的四个实验，其中300多名参与者听了一系列合成音乐和语音噪音的音频片段，这些音频片段具有不同的振幅调制速度和规律性。

音频噪声片段仅允许检测音量和速度。参与者被要求判断这些模棱两可的噪音片段，他们被告知是噪音掩盖的音乐或语音，听起来是否像音乐或语音。通过观察参与者将数百个噪声片段分类为音乐或语音的模式，可以发现每个速度和/或规律性特征在多大程度上影响了他们对音乐和语音的判断。科学家们得出结论，这是“雾里看花”的听觉版本：科学家们得出结论:如果声波中有某种特征与听众对音乐或语音的想法相匹配，那么即使是白噪音剪辑也可以听起来像音乐或语音。

结果表明，我们的听觉系统使用非常简单和基本的声学参数，来区分音乐和语音：对参与者来说，较慢的频率（<2Hz）和更有规律的振幅调制的片段听起来更像音乐，而较高的频率（~4Hz）和更不规则的振幅调制的片段听起来更像语音。

对治疗和康复的影响

作者指出，了解人类大脑如何区分音乐和语言，可能对失语症等听觉或语言障碍患者有益。例如，旋律语调疗法是一种很有前途的方法，可以训练失语症患者唱出他们想说的话，利用他们完整的“音乐机制”来绕过受损的语言机制。因此，了解是什么使音乐和语言在大脑中相似或不同，就可以帮助设计更有效的康复计划。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！