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2017-10-01人類協調互動之謎-認知科學家如何用音樂做研究 574 期

Author 作者 張詠沂(Andrew Chang)/現為加拿大 McMaster 大學心理學博士候選人,研究專長為聽覺與音樂的認知科學與神經科學。

認知科學的一個難題:協調互動

 
認知科學(cognitive science)是一門新興的科學領域,研究人類行為 以及其背後的心理與神經機制。人與人之間的協調互動(interpersonal coordination或joint action)是認知科學中的重要研究主題(Hari et al., 2015, Neuron; Hasson et al., 2012, TiCS; Sebanz et al., 2006, TiCS)。 此 能力在日常生活中處處可見,看似簡單,其實涉及很多複雜的認知歷程以及快速的行為反應。無論是進行單純的「多人一起搬重物」, 到複雜且抽象的「人與人交談」、「共同演奏音樂」、「球隊組織進攻」, 人與人之間都需要不斷地「察覺他人行為」、「即時交換動作意圖」、「微調自身的動作以保持與他人同步」。 此外,社會性的因素也對協調互動有很大的影響力,例如在多人合作的情況下,常會需要一個領導者來發號施令,統整個別成員的動作與意圖。因此,協調互動涉及了知覺、溝通、執行功能、社會心理、動作控制等各層面複雜的心智功能,而我們至今仍然對此所知不多。

為求科學研究上的嚴謹,科學家在研究協調互動時,會偏好使用有良好控制的小實驗室進行研究。通常,參與實驗的受試者會進入一小間實驗室,而科學家會事先用電腦程式規劃好要呈現的刺激材料,以及記錄受試者反應的方式。在這樣的實驗設計中,科學家完全地掌控受試者所身處的協調互動環境、受試者執行動作的方法,因此得以清楚地檢驗操作變項對於協調互動的影響。

然而,在這類小實驗室的環境中,時常難以成功營造出人類真實的互動環境。對於認知科學,我們最感興趣的是人類行為對應的心理與神經機 制(圖一A,Krakauer et al., 2017, Neuron)。 在研究的設計上,科學 家會希望藉由實驗的設計,研究某種特定行為,以及其背後的心理、神經機制(圖一B)。 然而,在小實驗室中如果無法營造出足以貼近自然 情境的的協調互動行為,就算研究出心理和神經的機制,但這樣的機制卻是用來執行一個「非自然」的人類行為,距離理解人類在真實世界中 的協調互動行為仍有一段距離(圖一C), 缺乏「生態效度(ecological validity)」。 畢竟,人類心智演化至今,不是為了適應「與虛擬人物做互動」的演化壓力。(題外話:但或許在未來,和虛擬人物的互動真的會變成人類新的演化壓力也說不定?)

 
但如果為了追求良好的生態效度,在完全自然的環境中觀察人際互動,各種真實環境中的因素(例如各種噪音)則容易意外地干擾人際之間的協調互動,也讓科學家難以釐清協調互動背後的機制。這類「生態效度」和「實驗控制」的兩難,是認知科學研究上經常會遇到的難題,更是研究協調互動時必然會遭遇到的巨大挑戰。


「音樂」幫認知科學家開了一扇大門

音樂可以是研究人類心智時一個很好的「工具」。 近年來認知科學界開始越來越重視音樂,更有文章刊登在認知科學界的頂尖期刊,說明比起在小實驗室中採用「人為的」、「不自然的」實驗環境,音樂尤其 適合用來研究協調互動(D’Ausilio et al., 2015, TiCS; Volpe et al., 2016, Phil Trans R Soc B), 因為以下這些特點:

1.音樂是人類自然的活動:儘管形式不同, 但音樂普遍存在於人類的各文化中,是重要的人類活動。其中,協調互動(共同演奏音樂、一起跳舞)更是音樂在各文化中 的普遍特色(Savage et al., 2015, PNAS)。

2.音樂可以在科學研究中被掌控:科學家可 以藉由設計樂譜、演奏速度,而控制協調互動的內容。科學家也可以藉由改變音樂演奏的情境,例如演奏者之間看不看的到彼此,或是指定某演奏者為領導者,而更進一步掌控互動的情境。

3.音樂活動涉及各層面的心智活動:聆聽音樂時的聽知覺、音樂訊息的 認知處理、與他人合奏音樂時的動作控制、溝通協調,甚至是合奏中彼此的社會關係(領導∕跟隨關係),都是音樂活動會涉及的層面。

綜合以上三點,音樂活動涉及廣泛的心智活動,可以用來同時探討各層面心智活動的交互作用。並且,當採用音樂活動在認知科學的實驗中,科學家有很大的空間可以在「生態效度」和「實驗控制」的兩極端之間取得一定的平衡(圖二)。

 

例如,可以從高度實驗控制的極端(人類只能跟隨電腦預設的節拍彈鋼琴),逐漸降低實驗控制以增加生態效度(讓電腦的節拍跟隨人的彈奏而改變),甚至是增加協調互動的複雜性與真實性(兩人合奏、多人合奏,到有觀眾在現場聆聽)。……【更多內容請閱讀科學月刊第574期】