在生态学上有效的音乐聆听过程中，解码对音乐元素的选择性听觉注意力

《Scientific Reports》：Decoding selective auditory attention to musical elements in ecologically valid music listening

　　

摘要

艺术在塑造人类情感、认知和行为方面一直发挥着重要作用。虽然绘画和建筑等视觉艺术已经通过眼动追踪技术进行了研究，揭示了专家和新手之间的不同注视模式，但针对听觉艺术形式的类似方法仍不成熟。尽管音乐是现代生活和文化的普遍组成部分，但目前仍缺乏能够客观量化听众在自然聆听过程中注意力和感知焦点的工具。据我们所知，这是首次尝试使用自然录制的歌曲和仅有四个电极的轻型消费级脑电图（EEG）设备来解码对音乐元素的选择性关注。通过分析在类似真实场景下的音乐聆听过程中的神经反应，我们测试了在最小化参与者负担并保持音乐体验真实性的条件下进行解码的可行性。具体来说，我们招募了8名受试者，在他们聆听音乐时记录了他们的EEG数据，并要求他们关注四种音乐元素之一：人声、鼓声、贝斯声或其他乐器。每位受试者的数据集包括31次人声测试、11次鼓声测试、11次贝斯测试以及10次其他乐器测试。在受试者内部评估中，我们的准确率超过了85%；在跨受试者评估中，准确率在65%到81%之间。我们的贡献有四个方面：(i) 在真实录制的歌曲中解码音乐注意力；(ii) 证明使用四通道消费级EEG设备的可行性；(iii) 为音乐注意力解码提供见解；(iv) 证明我们的模型比以往的研究具有更高的性能。我们的研究结果表明，不仅可以对新歌曲进行音乐注意力解码，还可以在不同受试者之间进行解码，并且在我们的测试条件下，其性能优于现有方法。这些发现表明，消费级设备能够可靠地捕捉信号，而且音乐中的神经解码技术在现实世界环境中的可行性可能超越实验室范围。这为教育、个性化音乐技术和治疗干预等领域的发展奠定了基础。