論文解讀

你是否曾覺得歡快的音樂像明亮的黃色，而憂郁的旋律透著深藍？這種聲音與色彩的奇妙關聯被稱為跨模態對應（crossmodal correspondence），但其形成機制始終是認知科學的未解之謎。東京大學的研究團隊獨辟蹊徑，從“類別感知”這一認知特性切入，首次揭示了音樂訓練如何通過重塑大腦對音調的分類方式，進而系統性改變人們心中音色對應的“心理調色盤”。

以往研究多聚焦于刺激的物理屬性（如聲音頻率與亮度關聯），但Spence等學者提出跨模態對應可能存在結構對應（structural correspondence）、統計學習（statistical correspondence）等多重機制。值得注意的是，Cuskley等人2019年發現語音類別能預測元音-色彩映射，暗示類別可能通過組織感官特征關系影響跨模態對應。然而，音樂這類非語言刺激中類別的作用仍屬空白。更關鍵的是，由于和弦的類別感知（如區分大調與小調）存在顯著個體差異——音樂訓練者表現為“分類者”（categorizers），而普通人多為“非分類者”（non-categorizers），這為驗證跨模態對應是否具有同構性（即感官特征關系的拓撲保持）提供了天然實驗模型。

研究人員招募37名音樂經驗各異的參與者，采用三階段實驗設計。首先通過色彩選擇任務，讓受試者為7組平行調式（如C小調至C大調連續體）的28個變形和弦配對色彩；隨后采用心理物理學經典范式，用音調識別任務（判斷和弦屬于大調/小調）和辨別任務（區分相似和弦）將參與者劃分為分類者（18人）與非分類者（19人）。關鍵技術包括：（1）16步音調連續體合成技術，通過調整中間純音成分（以100/15音分為單位）實現小調到大調的漸變；（2）CIE Lab^*色彩空間分析，確保感知均勻性；（3）信號檢測理論計算辨別敏感度d′，結合陡峭的識別函數斜率（>0.39）和邊界區d′_{category boundary}＞d′_all的雙重標準定義分類者。

3.1 分組結果
分類者表現出陡峭的識別函數（斜率M=2.80）和典型的“邊界峰”辨別模式（d′_邊界=1.98＞d′_整體=1.43），而非分類者斜率僅0.41且無邊界增強效應。分類者平均11.3年的音樂訓練遠高于非分類者（2.8年），印證類別感知的習得性。

3.2 類別對映射的調控
關鍵發現出現在色彩選擇任務：分類者對跨類別和弦對（如刺激編號5-10）的色彩差異顯著大于同類別對（0-5或10-15）（F=21.16, p<0.001, η_p²=0.55），而非分類者無此差異。這證實音調的心理類別邊界會“投射”為色彩空間的突變邊界，完美詮釋了跨模態對應的同構性假說。

3.3 附加分析

• 映射范圍：分類者對大調和弦（編號10/15）選擇更高亮度（L^*）（p=0.002）和更極端的黃綠色調，符合類別強調跨類差異的特性。
• 時間一致性：分類者兩次測試的色彩差異顯著更�。╰(35)=2.3, p=0.026, Cohen's d=0.77），顯示類別能穩定長期映射。

4.3 類別的核心作用
研究首次證實：當大腦將連續音調劃分為離散類別時，這種心理結構會“傳染”至色彩空間——就像給模糊的色塊連線描上了清晰的類別邊界。這解釋了為何音樂家會有更強烈且穩定的音色對應：他們的音調“心理地圖”已被類別標注，而跨模態對應自動保持了這種拓撲關系。

該發現為理解個體/文化差異提供了統一框架：正如日語母語者特有的元音類別導致獨特音色映射，任何通過學習獲得的感官類別（如品酒師的味覺分類）都可能重塑跨模態對應。團隊建議未來采用Mantel檢驗等量化同構程度，并追蹤類別學習過程中映射的演化規律。

這項發表于《Consciousness and Cognition》的研究，不僅為音樂治療、跨模態設計提供理論依據，更開創性地將“類別”確立為溝通神經編碼（如聽覺皮層拓撲圖）與意識體驗（如色彩情緒）的橋梁，標志著多感官研究從現象描述邁向機制解碼的新階段。