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Su, Yi-Huang (2012): The influence of external and internal motor processes on human auditory rhythm perception. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Musical rhythm is composed of organized temporal patterns, and the processes underlying rhythm perception are found to engage both auditory and motor systems. Despite behavioral and neuroscience evidence converging to this audio-motor interaction, relatively little is known about the effect of specific motor processes on auditory rhythm perception. This doctoral thesis was devoted to investigating the influence of both external and internal motor processes on the way we perceive an auditory rhythm. The first half of the thesis intended to establish whether overt body movement had a facilitatory effect on our ability to perceive the auditory rhythmic structure, and whether this effect was modulated by musical training. To this end, musicians and non-musicians performed a pulse-finding task either using natural body movement or through listening only, and produced their identified pulse by finger tapping. The results showed that overt movement benefited rhythm (pulse) perception especially for non-musicians, confirming the facilitatory role of external motor activities in hearing the rhythm, as well as its interaction with musical training. The second half of the thesis tested the idea that indirect, covert motor input, such as that transformed from the visual stimuli, could influence our perceived structure of an auditory rhythm. Three experiments examined the subjectively perceived tempo of an auditory sequence under different visual motion stimulations, while the auditory and visual streams were presented independently of each other. The results revealed that the perceived auditory tempo was accordingly influenced by the concurrent visual motion conditions, and the effect was related to the increment or decrement of visual motion speed. This supported the hypothesis that the internal motor information extracted from the visuomotor stimulation could be incorporated into the percept of an auditory rhythm. Taken together, the present thesis concludes that, rather than as a mere reaction to the given auditory input, our motor system plays an important role in contributing to the perceptual process of the auditory rhythm. This can occur via both external and internal motor activities, and may not only influence how we hear a rhythm but also under some circumstances improve our ability to hear the rhythm.

Abstract

Musikalische Rhythmen bestehen aus zeitlich strukturierten Mustern akustischer Stimuli. Es konnte gezeigt werden, dass die Prozesse, welche der Rhythmuswahrnehmung zugrunde liegen, sowohl motorische als auch auditive Systeme nutzen. Obwohl sich für diese auditiv-motorischen Interaktionen sowohl in den Verhaltenswissenschaften als auch Neurowissenschaften übereinstimmende Belege finden, weiß man bislang relativ wenig über die Auswirkungen spezifischer motorischer Prozesse auf die auditive Rhythmuswahrnehmung. Diese Doktorarbeit untersucht den Einfluss externaler und internaler motorischer Prozesse auf die Art und Weise, wie auditive Rhythmen wahrgenommen werden. Der erste Teil der Arbeit diente dem Ziel herauszufinden, ob körperliche Bewegungen es dem Gehirn erleichtern können, die Struktur von auditiven Rhythmen zu erkennen, und, wenn ja, ob dieser Effekt durch ein musikalisches Training beeinflusst wird. Um dies herauszufinden wurde Musikern und Nichtmusikern die Aufgabe gegeben, innerhalb von präsentierten auditiven Stimuli den Puls zu finden, wobei ein Teil der Probanden währenddessen Körperbewegungen ausführen sollte und der andere Teil nur zuhören sollte. Anschließend sollten die Probanden den gefundenen Puls durch Finger-Tapping ausführen, wobei die Reizgaben sowie die Reaktionen mittels eines computerisierten Systems kontrolliert wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass offen ausgeführte Bewegungen die Wahrnehmung des Pulses vor allem bei Nichtmusikern verbesserten. Diese Ergebnisse bestätigen, dass Bewegungen beim Hören von Rhythmen unterstützend wirken. Außerdem zeigte sich, dass hier eine Wechselwirkung mit dem musikalischen Training besteht. Der zweite Teil der Doktorarbeit überprüfte die Idee, dass indirekte, verdeckte Bewegungsinformationen, wie sie z.B. in visuellen Stimuli enthalten sind, die wahrgenommene Struktur von auditiven Rhythmen beeinflussen können. Drei Experimente untersuchten, inwiefern das subjektiv wahrgenommene Tempo einer akustischen Sequenz durch die Präsentation unterschiedlicher visueller Bewegungsreize beeinflusst wird, wobei die akustischen und optischen Stimuli unabhängig voneinander präsentiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass das wahrgenommene auditive Tempo durch die visuellen Bewegungsinformationen beeinflusst wird, und dass der Effekt in Verbindung mit der Zunahme oder Abnahme der visuellen Geschwindigkeit steht. Dies unterstützt die Hypothese, dass internale Bewegungsinformationen, welche aus visuomotorischen Reizen extrahiert werden, in die Wahrnehmung eines auditiven Rhythmus integriert werden können. Zusammen genommen, 5 zeigt die vorgestellte Arbeit, dass unser motorisches System eine wichtige Rolle im Wahrnehmungsprozess von auditiven Rhythmen spielt. Dies kann sowohl durch äußere als auch durch internale motorische Aktivitäten geschehen, und beeinflusst nicht nur die Art, wie wir Rhythmen hören, sondern verbessert unter bestimmten Bedingungen auch unsere Fähigkeit Rhythmen zu identifizieren.