DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-92679-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40065030
تاريخ النشر: 2025-03-10
المؤلف: Zengyao Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: علوم الأعصاب وإدراك الموسيقى
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة تأثير إيقاع الموسيقى على الحالات العاطفية والشبكات الوظيفية الدماغية المقابلة. شملت 26 مشاركًا بدون اضطرابات عصبية أو نفسية، استخدمت البحث مقاطع موسيقية كلاسيكية على البيانو بإيقاعات مختلفة (56، 106، و156 نبضة في الدقيقة) وطبقت مقاييس عاطفية جنبًا إلى جنب مع تحليل تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG). تشير النتائج إلى أن إيقاع الموسيقى الأعلى يرتبط بزيادة في القيمة العاطفية، بينما تظهر مستويات الإثارة علاقة على شكل “V”، تصل إلى ذروتها عند الإيقاعات المتوسطة. كشفت نتائج EEG عن أنماط موجات دماغية متميزة: زادت الإيقاعات البطيئة من قوة ثيتا وألفا في المنطقة الجبهية، بينما زادت الإيقاعات الأسرع من قوة بيتا وغاما، مما يدل على زيادة في النشاط العصبي.
علاوة على ذلك، أظهر تحليل الاتصال أن الإيقاعات السريعة عززت قوة الاتصال عبر المناطق الجبهية والزمانية والصدغية، وزادت من تزامن الطور بين المناطق الجبهية والجدارية، مما يعكس زيادة في الإثارة العاطفية والقيمة. على العكس، حسنت الإيقاعات البطيئة من تزامن الطور بين المناطق الصدغية والجدارية، مما يشير إلى دورها في الاستقرار العاطفي. تؤكد هذه الرؤى على إمكانيات إيقاع الموسيقى في السياقات العلاجية، لا سيما لتنظيم المزاج والاضطرابات العاطفية، وتقترح طرقًا للبحث المستقبلي لاستكشاف التفاعل بين إيقاع الموسيقى والقيمة العاطفية عبر أنماط موسيقية وثقافية متنوعة.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام موسيقى نقية عالية الجودة بتنسيق WAV كمادة تحفيز EEG، مع اختيار محدد لـ “سوناتا لبيانين في مقام ري الكبير، K.448/375a” لولفغانغ أماديوس موزارت. تم تصميم المحفزات الموسيقية المختارة لضمان قدرة المشاركين على إدراك الإيقاع بسهولة، والذي يتميز بإيقاع واضح وغير متزامن، وإيقاع ثابت، وتغيرات هارمونية أو لحنية قليلة، وانخفاض في الألفة. تم تعديل الإيقاع الأصلي للقطعة المختارة باستخدام Adobe Audition لإنشاء ثلاث حالات إيقاعية متميزة: بطيء (56 نبضة في الدقيقة)، متوسط (106 نبضة في الدقيقة)، وسريع (156 نبضة في الدقيقة)، مع تكرار كل حالة ست مرات لتشكيل محفزات موسيقية جديدة.
لتقييم التأثير العاطفي لهذه المحفزات، استخدمت الدراسة نموذج PAD العاطفي الذي اقترحه مهرابيان في عام 1974، والذي يصنف المشاعر إلى ثلاثة أبعاد: القيمة، الإثارة، والسيطرة. ركزت التجربة بشكل خاص على أبعاد القيمة (السرور-الانزعاج) والإثارة (الإثارة-عدم الإثارة) لتقييم الحالات العاطفية للمشاركين. تم استخدام مقياس ليكرت للتقارير الذاتية للقياس، باستخدام مقياسين من سبع نقاط لتحديد مستويات القيمة والإثارة التي اختبرها المشاركون، مما يوفر طريقة قوية لالتقاط هذه المفاهيم النفسية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، موضحًا نتائج التجارب التي تم إجراؤها. تم تحليل المقاييس الرئيسية، مما يكشف عن اتجاهات وارتباطات هامة تدعم الفرضيات المطروحة في المقدمة. تشير البيانات إلى علاقة قوية بين المتغيرات المستقلة والتابعة، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، تتضمن النتائج تمثيلات رسومية توضح الأنماط الملحوظة، مما يعزز من قابلية تفسير البيانات. من الجدير بالذكر أن الدراسة تحدد عتبات معينة تصبح عندها التأثيرات واضحة، مما يوفر رؤى قيمة لتوجهات البحث المستقبلية. بشكل عام، تسهم النتائج في فهم أعمق للآليات الأساسية المعنية وتؤكد على الآثار المترتبة على التطبيقات العملية في المجال المعني.
المناقشة
شملت الدراسة 26 مشاركًا من ذوي اليد اليمنى، غير المدربين موسيقيًا (متوسط العمر = 23.2 سنة) الذين تم فحصهم بحثًا عن اضطرابات عصبية ونفسية. تم توجيه المشاركين للحفاظ على الاستقرار العاطفي قبل التجربة، التي تمت الموافقة عليها من قبل لجنة الأخلاقيات الحيوية في جامعة شيان جياوتونغ. تضمنت الإجراءات التجريبية الاستماع إلى محفزات موسيقية بإيقاعات مختلفة بينما تم تسجيل بيانات EEG. شمل المعالجة المسبقة لإشارات EEG إزالة العوامل المعيقة، والترشيح، وتحليل المكونات المستقلة لضمان جودة البيانات وقابليتها للمقارنة عبر المشاركين. تم استخراج ميزات EEG مع التركيز على الطاقة، التعقيد، وقياسات الاتصال، بما في ذلك تحليل التغاير (COV) وتحليل قيمة التزامن الطوري (PLV).
أشارت النتائج إلى أن إيقاع الموسيقى أثر بشكل كبير على القيمة العاطفية والإثارة، حيث أظهر تحليل ANOVA أحادي الاتجاه أن القيمة زادت مع الإيقاع (F = 222.27، p < 0.001) وأظهرت الإثارة استجابة على شكل "V". أظهر تحليل طيف قوة EEG أن مناطق الدماغ المختلفة استجابت بشكل متباين لتغيرات الإيقاع، حيث بلغت قوة ثيتا ذروتها عند الإيقاعات البطيئة وزادت قوة بيتا مع الإيقاعات الأسرع. أشار تحليل تباين الانتروبيا إلى أن كل من نطاق التردد وإيقاع الموسيقى أثرا بشكل كبير على قياسات التعقيد (F = 12108.87، p < 0.0001). كشف تحليل COV عن زيادة في الاتصال في المناطق الجبهية والزمانية مع الإيقاعات الأسرع، مما يشير إلى تعزيز التزامن السمعي الحركي. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على العلاقة المعقدة بين إيقاع الموسيقى والاستجابات العاطفية والعصبية، مما يبرز دور الإيقاع في تعديل نشاط الدماغ والاتصال.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-92679-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40065030
Publication Date: 2025-03-10
Author(s): Zengyao Yang et al.
Primary Topic: Neuroscience and Music Perception
Overview
This study investigates the influence of music tempo on emotional states and corresponding brain functional networks. Involving 26 participants without neurological or psychiatric disorders, the research utilized classical piano music clips at varying tempos (56, 106, and 156 bpm) and employed emotional scales alongside electroencephalogram (EEG) analysis. The findings indicate that higher music tempo correlates with increased emotional valence, while arousal levels exhibit a “V” shaped relationship, peaking at medium tempos. EEG results revealed distinct brainwave patterns: slow tempos heightened Theta and Alpha power in the frontal region, while faster tempos elevated Beta and Gamma power, indicating increased neural activation.
Moreover, connectivity analysis showed that fast tempos enhanced connectivity strength across frontal, temporal, and occipital regions, and increased phase synchrony between frontal and parietal areas, reflecting heightened emotional arousal and valence. Conversely, slow tempos improved phase synchrony between occipital and parietal regions, suggesting a role in emotional stability. These insights underscore the potential of music tempo in therapeutic contexts, particularly for mood regulation and emotional disorders, and suggest avenues for future research to explore the interplay between music tempo and emotional valence across diverse musical styles and cultural contexts.
Methods
In this study, high-quality pure music in WAV format was utilized as EEG stimulation material, specifically selecting “Sonata for 2 Pianos in D major, K.448/375a” by Wolfgang Amadeus Mozart. The chosen musical stimuli were designed to ensure participants could easily perceive the tempo, characterized by a clear, unsyncopated beat, constant tempo, minimal harmonic or melodic changes, and low familiarity. The original tempo of the selected piece was adjusted using Adobe Audition to create three distinct tempo conditions: slow (56 bpm), medium (106 bpm), and fast (156 bpm), with each condition looped six times to form new musical stimuli.
To assess the emotional impact of these stimuli, the study employed the PAD emotional model proposed by Mehrabian in 1974, which categorizes emotions into three dimensions: valence, arousal, and dominance. The experiment specifically focused on the dimensions of valence (Pleasure-Displeasure) and arousal (Arousal-Nonarousal) to evaluate participants’ emotional states. A self-report Likert scale was utilized for measurement, employing two seven-point scales to quantify the valence and arousal levels experienced by participants, thus providing a robust method for capturing these psychological constructs.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, detailing the outcomes of the experiments conducted. Key metrics were analyzed, revealing significant trends and correlations that support the hypotheses posited in the introduction. The data indicates a strong relationship between the independent and dependent variables, with statistical analyses confirming the robustness of these findings.
Additionally, the results include graphical representations that illustrate the observed patterns, enhancing the interpretability of the data. Notably, the study identifies specific thresholds at which the effects become pronounced, providing valuable insights for future research directions. Overall, the results contribute to a deeper understanding of the underlying mechanisms at play and underscore the implications for practical applications in the relevant field.
Discussion
The study involved 26 right-handed, musically untrained participants (mean age = 23.2 years) who were screened for neurological and psychiatric disorders. Participants were instructed to maintain emotional stability prior to the experiment, which was approved by the Biomedical Ethics Committee of Xi’an Jiaotong University. The experimental procedure included listening to musical stimuli of varying tempi while EEG data were recorded. Preprocessing of EEG signals involved artifact removal, filtering, and independent component analysis to ensure data quality and comparability across subjects. EEG features were extracted focusing on energy, complexity, and connectivity measures, including covariance (COV) and phase-locking value (PLV) analyses.
Results indicated that musical tempo significantly influenced emotional valence and arousal, with a one-way ANOVA revealing that valence increased with tempo (F = 222.27, p < 0.001) and arousal exhibited a "V" shape response. EEG power spectrum analysis showed that different brain regions responded variably to tempo changes, with theta power peaking at slow tempos and beta power increasing with faster tempos. Dispersion entropy analysis indicated that both frequency band and music tempo significantly affected complexity measures (F = 12108.87, p < 0.0001). COV analysis revealed increased connectivity in the frontal and temporal regions with faster tempos, suggesting enhanced auditory-motor synchronization. Overall, the findings highlight the intricate relationship between musical tempo and emotional and neural responses, emphasizing the role of tempo in modulating brain activity and connectivity.