教室噪声改变感知与脑电，却不影响任务表现？

同一批声音下测量三类反应

论文要回答的是：学生对教室噪声的感知反应、认知反应和脑电反应是否彼此一致，以及感知和脑活动能否区分表现无法区分的条件。16 名大学生在七种条件下完成同一套流程：无噪声对照，加上空调（AC）噪声和道路交通（RT）噪声，每种噪声分别以 55、60、65 dBA 播放。每位参与者都经历全部条件，因此比较发生在同一个人内部，减少了参与者之间的差异。

三类反应测量的是不同内容，不能互相替代。声学评价使用教室声景评估的三个属性：响度、愉悦度，以及从平静到兴奋的唤醒度。感知负荷使用 NASA 任务负荷指数，报告原始分、加权分和六个维度。认知表现来自四项计算机任务，分别覆盖集中注意、分配注意、决策和信息提取，用正确率、反应时以及等于正确率除以反应时的表现指数概括。脑电则在任务期间用 32 通道头戴设备记录。

实验在香港理工大学的一间教学教室进行，窗户保持关闭，声音通过固定在窗边同一位置的单个扬声器播放。教室原有的窗式空调机组没有被用来产生实验中的空调刺激，对照条件也不播放任何实验录音。这些选择影响结果的解读：研究比较的是一间教室里回放的声音，而不是不同的通风方式或真实的空气质量。

四项任务均未出现显著表现差异

在全部四项任务中，表现指数在六种噪声条件与对照之间都没有显著差异（任务 1 至 4：t(15) = 0.06、1.48、1.43、0.73；p = .954、.159、.173、.478）。在噪声条件之间，噪声类型、声级及其交互作用对表现指数的检验也都不显著，最小 p 值是任务 2 中噪声类型的 .063。正确率和平均反应时同样如此：与对照的八项比较以及噪声条件之间的检验均无显著差异。

描述性结果说明了为什么这个零结果需要谨慎对待。任务 1 和任务 2 的正确率接近天花板，任务 4 的正确率更低、波动更大，任务 3 的反应时最长，但在每项任务内部，七种条件的分布大体重叠。作者认为，任务较短且在七种条件下重复，可能留下了保护表现的余量；他们也指出参与者是大学生而非儿童，而论文将儿童描述为更容易受到噪声干扰。

论文明确指出，不显著的差异不能作为等价的证据。因此，这一表现结果只说明这四项短任务在这些条件下没有检测到差异，并不能证明这些声学条件无害，也不能证明学习不会受到影响。

响度、愉悦度和唤醒度随声级变化

声学评价对条件的区分远比表现敏锐。与对照相比，六种噪声条件的平均值被评定为显著更响（Δ = 5.77，0–20 量表，t(15) = 6.51，p < .001）、更不愉悦（Δ = −4.03，t(15) = −3.26，p = .005）和更易唤醒（Δ = 4.11，t(15) = 4.89，p < .001）。在噪声条件之间，三项评分也都随声级显著变化：响度 F(2, 30) = 11.72，p < .001，ηp² = .439；愉悦度 F(2, 30) = 7.86，p = .004，ηp² = .344；唤醒度 F(2, 30) = 5.41，p = .010，ηp² = .265。

噪声来源的影响较小。只有响度显示出显著的来源效应，道路交通噪声平均被评为比空调噪声更响（F(1, 15) = 6.62，p = .021，ηp² = .306），响度还出现了显著的来源与声级交互作用（F(2, 30) = 6.89，p = .004，ηp² = .315），反映道路交通噪声下响度上升更陡。道路交通噪声在 55 dBA 时被评为略低于空调噪声，但在 60 和 65 dBA 时更高。愉悦度和唤醒度没有显著的来源或交互效应。

作者将此解释为：声学评价同时响应噪声是否存在及其声级，而在测试范围内两种来源只在响度上有差别。他们也提醒，保留的三个属性不包含早期教室研究中区分来源的单调与杂乱描述词，而且评分是在完成一组四项任务之后给出的，因此可能同时反映了任务情境和声音本身。

噪声下负荷升高但不随声级变化

感知负荷呈现出较弱但仍一致的模式。噪声条件下 NASA-TLX 原始分比对照高 9.59 分（t(15) = 2.47，p = .026），加权分高 10.17 分（t(15) = 2.54，p = .022），两者均为 0–100 量表。在六个维度中，时间需求（Δ = 13.54，p = .029）和努力（Δ = 8.59，p = .047）在噪声下显著更高，而心理需求、身体需求、表现和挫败感没有显著差异（p = .053–.213）。

在噪声条件之间，原始分和加权分都不随噪声类型、声级或二者交互作用显著变化（所有 p ≥ .316）。在维度层面，道路交通噪声下的心理需求高于空调噪声（F(1, 15) = 5.30，p = .036，ηp² = .261），身体需求则出现显著的来源与声级交互作用（F(2, 30) = 5.09，p = .018，ηp² = .253）。

作者把更高的努力和时间需求评分与“表现通过额外努力得以维持”这一想法联系起来。这是一种解释而非直接检验：负荷是在每个条件组完成全部四项任务后评定一次，因此每项评分可能平均了不同任务之间的需求差异。

任务期脑电在部分区域随来源或声级变化

任务期间的脑电功率也能区分条件，但只出现在特定的任务与头皮区域组合中。分析使用感兴趣区域的线性混合效应模型，因变量是归一化后的频带功率变化，比较的是噪声条件彼此之间，而不是与对照比较。在总体检验中，论文报告了六个频带主效应、四个噪声类型主效应和六个声级主效应，并在特定任务和区域中还有进一步效应。

两个例子说明这些差异有多局部。在任务 1 中，后部注意区域功率的空调与道路交通差异随声级发生方向反转；在任务 4 中，道路交通噪声下的中额区反应大于空调噪声。作者将脑电结果描述为：任务期功率在某些任务和区域组合中对来源敏感，对声级的敏感性较弱。他们明确没有声称任一来源具有一致的神经特征，也没有声称某个任务或区域受影响更大。

两个测量细节限制了这些脑电发现的适用范围。感兴趣区域的标签描述的是头皮位置而非神经来源；混合模型使用的归一化变化与相关分析使用的相对频带功率是不同的量，因此两组脑电结果描述的不是同一个效应。

脑电主要与响度和愉悦度共变

在参与者内部，最清楚的跨领域联系出现在脑电与声学评价之间。在问卷测量与四个感兴趣区域相对频带功率的全部相关中，超过四分之一显著，而在 α = .05 下随机预期约为四个。显著关联涉及全部四个区域的响度（11 项）和愉悦度（9 项），以及颞区的唤醒度（2 项），而加权负荷没有任何显著关联。

方向是一致的：响度评分越高，相对 theta 和 alpha 功率越高，相对 gamma 功率越低；愉悦度评分越高，相对 theta 功率越低，相对 gamma 功率越高。最强的关联出现在响度与中央运动区的 gamma 功率之间（rrm = −.547，95% CI [−.70, −.35]，p < .001），以及响度与后部注意区和颞区的 gamma 功率之间（两者 rrm = −.535，p < .001），还有愉悦度与颞区 gamma 功率之间（rrm = .477，95% CI [.26, .65]，p < .001）。每项相关基于 15 名参与者和 77 对配对观测。

与表现相关的关联很少：任务表现指数与同任务频带功率的 80 项相关中只有两项显著，少于随机预期的四项。作者指出，负荷、唤醒度和表现相关稀少，部分原因可能是这些测量在条件之间变化很小，而变化小的反应能提供的参与者内方差也少，难以与脑电建立关联。他们还说明，两组关联的强度没有被直接比较，因此这一对比不能说明脑电与感知的耦合比与表现的耦合更紧密。

部分一致改变噪声评估的重点

三类反应只部分一致。声学评价随声学条件变化，而表现没有；脑电跟随响度和愉悦度，但很少跟随唤醒度或表现，且从不跟随负荷。作者的实际结论正来自这一分化：教室中空调和道路交通噪声的评估应在认知表现之外纳入感知反应，因为短认知任务检测不到差异的条件，在感知上被清楚区分。

他们也为脑电划定了边界。由于脑电的敏感性取决于分析选择，他们将其视为研究噪声如何影响任务加工的研究工具，而不是判断声学质量的标准。又因为在测试范围内声学评价更多取决于声级而非来源，他们提出一个假设：到达教室的声音水平对感知质量的影响，可能大于声音来自空调还是来自开窗进入的交通噪声。

这一假设并未在研究中检验。实验在窗户关闭的情况下通过扬声器回放录音，没有改变通风方式、空气质量或热条件；样本是一间教室里的 16 名大学生，任务为简短的计算机任务。论文自身的重点比笼统呼吁多模态测量更窄也更有用：当短任务分数显示教室噪声条件之间没有差异时，响度、愉悦度以及随之出现的 theta–gamma 模式仍能显示学生对那些条件的体验不同。

本文引用的文献