这篇文档属于类型a，是一篇关于音乐表演者与观众间脑间同步性与小提琴表演受欢迎程度关系的原创研究。以下是详细的学术报告：
作者与发表信息
本研究由Yingying Hou（华东师范大学心理与认知科学学院、脑科学与教育创新研究院）、Bei Song（哈尔滨音乐学院音乐学系）、Yinying Hu、Yafeng Pan（卡罗林斯卡医学院临床神经科学系）和Yi Hu（华东师范大学）共同完成，发表于2020年的《NeuroImage》期刊（卷211，文章编号116655）。
学术背景
科学领域：本研究属于社会神经科学（social neuroscience）与音乐认知（music cognition）的交叉领域，结合了功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）技术和双脑同步记录（hyperscanning）方法。
研究动机：
音乐表演的受欢迎程度存在显著差异，但其神经机制尚不明确。既往研究发现，表演者之间或观众之间的脑活动存在时间依赖性同步（如乐团合奏时的脑间耦合），但表演者与观众之间的神经同步性及其与音乐受欢迎程度的关系尚未被探索。
理论基础：
1. 预测编码模型（predictive coding model）：观众通过音乐的时间结构预测后续声音，匹配预期时产生愉悦感。
2. 镜像神经元系统（mirror neuron system）：表演者与观众的动作和意图共享神经表征。
3. 左颞叶的听觉处理优势：左颞叶皮层（left temporal cortex）负责节奏和时间序列处理，而右颞叶更偏向音高和音色处理。
研究目标：
1. 验证小提琴手与观众间是否存在脑间同步性（inter-brain coherence, IBC）；
2. 探究IBC是否预测表演受欢迎程度；
3. 分析IBC的时间动态（早期vs.晚期观看阶段）和方向性信息流（Granger因果关系）。
研究流程与方法
1. 实验设计与参与者
- 表演者：1名专业小提琴手（男性，21岁，16年训练经验）。
- 观众：16名女性大学生（无专业音乐训练，右利手）。
- 刺激材料：12段古典小提琴曲目（每段约100秒），由小提琴手预先录制视频。
2. 实验流程
- 第一阶段（表演录制）：小提琴手演奏12段曲目，同步记录其脑活动（fNIRS）。
- 第二阶段（观众观看）：观众观看视频并评分喜爱程度（7分量表），同时记录脑活动。
3. 数据采集与预处理
- 设备：ETG-7100 fNIRS系统（日立医疗），双侧额颞顶叶覆盖（22通道/侧），采样率10 Hz。
- 信号处理：
- 聚焦氧合血红蛋白（HbO）信号（信噪比更高）；
- 去除首尾5秒数据以消除准备/疲劳效应；
- 主成分分析（PCA）去除全局噪声（如头皮血流干扰）。
4. 数据分析方法
- 脑间同步性（IBC）计算：
- 使用小波变换相干性（wavelet transform coherence, WTC）分析表演者与观众脑活动的频率耦合（0.3–0.7 Hz）；
- 对比任务态与静息态的相干性差异，转换为Fisher z值。
- Granger因果分析（GCA）：评估信息流方向（表演者→观众或观众→表演者）。
- 机器学习预测：
- 判别分析：逻辑回归模型区分高/低受欢迎曲目（基于IBC特征）；
- 支持向量回归（SVR）：预测具体评分。
主要结果
1. 脑间同步性的存在与定位
- 显著IBC出现在左颞叶皮层（通道6）、右侧额下回（通道27、32）和中央后回（通道33）（FDR校正后p<0.05）。
- 左颞叶IBC与受欢迎程度正相关（r=0.646, p=0.023），且晚期观看阶段（>50秒）相关性更强（r=0.844, p=0.001）。
2. 时间动态与方向性
- 晚期相关性更高：支持音乐欣赏的慢认知加工理论（Brattico et al., 2010）。
- Granger因果：观众→表演者的信息流越小，曲目越受欢迎（r=-0.666, p=0.018），表明观众对表演者的预期匹配度高时，无需频繁“反馈”调整。
3. 机器学习验证
- 判别分析：IBC可区分高/低受欢迎曲目（AUC=0.90, p=8.31×10⁻²²）；
- SVR预测：实际与预测评分显著相关（r≈0.56, p=1.20×10⁻⁶）。
结论与意义
科学价值：
1. 首次揭示表演者-观众脑间同步性是音乐受欢迎程度的神经标志；
2. 左颞叶IBC的晚期增强效应支持预测编码模型，即观众通过积累音乐结构信息形成预期；
3. 为音乐教育、表演优化及神经美学研究提供新视角。
应用潜力：
- 开发基于脑同步的实时表演评估工具；
- 指导音乐教学中的师生互动策略（如Pan et al., 2018）。
研究亮点
- 方法创新：结合双脑fNIRS与机器学习，突破传统单脑研究局限；
- 发现新颖性：首次将IBC从“同群体同步”拓展至“表演者-观众异群体同步”；
- 跨学科整合：融合音乐理论、神经科学与社会认知。
局限性：
- 仅限女性观众，未考察性别差异；
- 预录视频缺乏现场表演的生态效度。
其他价值
- 补充分析排除演奏熟练度（proficiency）对结果的混淆（r<0.321, p>0.309）；
- 提出左颞叶作为音乐时间处理的“神经枢纽”，为后续研究提供靶点。
（全文约2000字）