音樂調節與促進體能表現：來自元分析的證據

胡曦 劉建

關鍵詞：音樂；體能表現；效應量；元分析

長期以來，音樂在體育運動與鍛煉中得到了廣泛實踐與應用。許多體育項目均采用音樂伴奏，音樂也被作為體育訓練的一項輔助手段。體育運動領域中的音樂干預研究可以分為2大場景，即競技運動與鍛煉健身。音樂應用于體育運動與鍛煉的方式有3種：運動前伴隨熱身活動的音樂，運動過程中伴隨身體活動的音樂，以及在運動后幫助身體恢復的音樂。早在20世紀初，國外學者便發現音樂對體育運動的積極影響：在為期6天的自行車比賽中，當播放軍隊進行曲時，參賽者的騎行速度平均提升了8.5%。

在體育研究領域，研究者普遍關注音樂對運動者體能表現的影響，并從心理學、生理學、心理物理學等角度探究其中的作用機制。體能是指人體各器官系統的機能在體育活動中表現出來的能力，包括身體形態的適應性變化和力量、速度、耐力、靈敏和柔韌等基本的身體素質。從運動性質角度來看，體能的基本內容還包括有氧能力、無氧能力等與運動實踐直接相關且更綜合的因素。

音樂對體能的促進作用被稱為“增能效應”（er-gogenic effect）。盡管許多研究證實了音樂對體能表現的各個方面存在促進作用，但仍有研究得出了不一致的結論。其中，研究者指出，音樂節奏的快慢、運動者對音樂的偏好、運動者的性別、運動類型等因素可能是音樂發揮增能效應的邊界條件。即只有對于特定的音樂、運動以及運動者群體，才能有效地發揮音樂對于體能表現的促進作用。在運動的哪一階段運用何種音樂能夠取得更好的增能效應？這一問題需要采用元分析方法，綜合以往的實證研究文獻才能解答。此外，目前國外在音樂應用于體育運動領域已有大量實證研究文獻，形成了較為成熟的理論基礎和研究范式，值得未來的國內研究進行參考借鑒。因此，有必要從研究情境、方法等角度對已有的國內外研究進行比較分析。

針對上述問題，本研究將從以下2個方面展開：（1）綜合國內外近20年（2002-2022）的實證研究文獻，采用元分析方法，系統地分析音樂對體能表現的影響，并通過調節效應檢驗探究音樂發揮增能效應的邊界條件；（2）從研究情境、研究方法、研究結果等角度對國內外研究進行比較分析，對未來國內研究的開展提出參考建議。

1文獻綜述及研究問題

1.1理論基礎：音樂促進體能表現的內在作用機制

音樂能夠促進體能表現主要得益于音樂的動機品質。音樂的動機品質取決于音樂節奏、音樂性、文化影響、聯想4個方面。音樂節奏也稱音樂速度，通過每分鐘的節拍數來衡量，是音樂的動機品質中最重要的一項。綜述先前研究的發現，音樂能夠促進體能表現存在以下4個內在作用機制：調節運動的節奏、提升身體喚醒水平、降低感知疲勞、激發積極的情緒狀態。

1.1.1音樂調節運動的節奏

中樞節律器理論認為，人類先天具有動作操作與音樂節律保持一致的特性，稱為“節奏反應”。這一傾向源自人體大腦內的中央模式發生器，其具有調節和控制身體節奏反應的功能。這種機制能夠協調傳人神經信號與傳出神經信號，控制身體運動，從而起到調節運動、控制神經血管和整合感知的效果。通過這種機制調節身體運動節奏與音樂節奏同步的過程被稱為“聽覺一運動同步化”。與音樂同步地進行運動和鍛煉能夠有效增強運動者的神經肌肉和運動效率，從而降低運動活動的代謝成本。運動者對音樂的偏好熟悉程度會影響這一機制，越熟悉的音樂越容易實現“聽覺一運動同步化”。因此，本研究將音樂選擇方式（是否為偏好音樂）納入元分析作為調節變量。

1.1.2音樂提升身體喚醒水平

從生理學的角度，許多研究表明音樂對心血管和呼吸功能存在積極的影響。相關研究發現，音樂能夠通過有規律的節奏刺激來提升運動者的身體喚醒水平，從而表現出更快的心率或更高的血壓、耗氧量、體溫等生理特征。一般來說，節奏感越強的音樂更能激發運動者的動機，從而表現出更高程度的身體喚醒水平。研究表明，節奏快速、響亮的音樂會通過激活聽者的中樞神經系統來自動刺激聽者，不論聽者對音樂是否存在偏好。因此，本研究將音樂節奏納入元分析作為調節變量。

1.1.3音樂降低感知疲勞

從心理物理學的角度，音樂能夠分散運動者在運動過程中對運動疲勞的注意，從而降低運動者的感知疲勞。其神經科學原理是，向大腦和脊柱傳輸神經沖動的傳人神經系統具有有限的通道容量（類似于互聯網帶寬）。來自其他感官的刺激，如音樂、視頻等會與身體疲勞相關的生理反饋信號競爭傳人神經系統的通道資源，并對其進行抑制，從而降低運動者對運動疲勞的感知。一項腦電研究證實，音樂可以有效地減少大腦額葉、中央、頂葉和枕葉的0波，而0波的減少與疲勞相關癥狀的抑制直接相關。同時也有研究指出，對于高強度的運動，由于此時與體力消耗相關的生理反饋信號過于強烈，音樂對于抑制感知疲勞的效果將會減弱。因此，本研究將運動類型納入元分析作為調節變量。

1.1.4音樂激發積極的情緒狀態

從心理學的角度，音樂影響體能表現是通過音樂實現對運動者情緒狀態的調節，誘發特定狀態的情緒（如快樂、興奮、平靜等）。通過音樂誘發積極情緒有利于促進運動者的鍛煉持久性，形成充分享受運動的態度與習慣。對于音樂誘發情緒的機制，Scherer等的研究指出，音樂可以通過回憶、共情和評價3條路徑來誘發情緒。這3條路徑均以聽者以往經歷建立起的“音樂一情緒聯結”為基礎，這個過程中涉及反復多次的條件反射。運動者對音樂的熟悉程度、音樂干預的周期均可能影響這一過程。因此，本研究將音樂干預周期納入元分析作為調節變量。

1.2研究問題

基于理論機制與文獻綜述，元分析主要聚焦以下2個方面的研究問題：（1）音樂能否促進運動者的體能表現，音樂對體能表現各個方面的影響是怎樣的；（2）音樂對體能表現的影響將受到哪些因素的調節作用。

開展元分析的研究變量如下：音樂為自變量，體能表現為因變量。其中，在探究音樂對體能表現的總體效應基礎上，按其定義對體能表現進行細分，分為力量、耐力、速度和靈敏4個方面，并比較音樂對體能表現4個方面的影響差異。調節變量包含3類：與音樂相關的調節變量有音樂節奏、音樂應用方式、音樂選擇方式、音樂干預周期；與個體特征相關的調節變量有年齡、女性占比、運動專業程度；與運動相關的調節變量為運動類型。其中，年齡、女性占比為連續型調節變量，其余變量為非連續型調節變量。研究變量之間的具體關系如圖1所示。

基于以上研究問題及變量，本研究的假設為：

H1音樂能促進運動者的體能表現，具體表現為更強的力量、耐力、速度、靈敏。

H2音樂對體能表現的影響將受到音樂節奏、音樂應用方式、音樂選擇方式、音樂干預周期、運動者的年齡、女性占比、運動專業程度、運動類型等因素的調節作用。

2研究方法

2.1文獻檢索與篩選

研究采用中文和英文檢索方式，采用關鍵詞組合“音樂*（體育+運動+體能表現）”按文獻篇名搜索中文數據庫CNKI；采用關鍵詞組合“music and（sport or exercise or physical performance）”以文獻篇名搜索英文數據庫。其中，英文數據庫包括Web ofScience、EBSCO host、Science Direct等。同時，通過文獻回溯法進行文獻補查。

文獻的納入與排除的基本標準如下：（1）僅納入與音樂和運動有關的實驗或準實驗研究，綜述類文獻予以排除；（2）研究需要在體育運動或鍛煉的情境下展開；（3）研究需要對比有、無音樂的效應，未設置無音樂干預的對照組的文獻予以排除；（4）研究需要報告可生成效應量的必要數據（如樣本量、均值、標準差等）；（5）研究需要將體能表現作為結果變量；（6）排除了會議、書籍等來源的文獻資料，僅納入經過同行評審的期刊文獻和碩博士論文。文獻搜索與篩選流程圖如圖2所示。依據上述原則，文獻搜索的時間跨度為2002-2022年，共獲得70篇文獻進行元分析，其中中文文獻15篇，英文文獻55篇。

2.2文獻編碼及效應量

對納入文獻的基本特征編碼如表1，包括音樂應用方式、音樂節奏、運動專業程度等，由于篇幅限制，表中僅列出部分代表性的文獻。調節變量的編碼說明如下：（1）音樂節奏。依據Terry等人的研究劃分標準，節奏≥120節拍數/min的音樂為快節奏音樂；而節奏<120節拍數/min的音樂為慢節奏音樂。（2）音樂應用方式。由于納入的文獻中涉及“運動后音樂”這一音樂應用方式的研究數目過少，音樂應用方式分為運動前和運動中的音樂。（3）音樂選擇方式。分為研究人員事先選定的音樂和由運動者自主選擇的音樂。自主選擇的音樂往往具有更高的熟悉程度和個人偏好。（4）音樂干預周期。根據文獻中對實驗周期的描述，將其分為1天／周／月／學期以內的音樂干預周期。（5）年齡。記錄被試的平均年齡。（6）女性占比。采用被試中的女性人數占總被試人數的百分數形式，若被試均為女性，則為100%；若被試均為男性，則為0%。（7）運動專業程度。根據文獻中對被試基本信息的描述，若被試為長期接受專業體育訓練的運動者，則編碼為專業運動員；反之，則為業余運動者。（8）運動類型。分為有氧運動和無氧運動。有氧運動包括游泳、慢跑、騎自行車等，無氧運動包括健身器械、肌力訓練、沖刺跑等。本研究選取Hedges's g作為效應量，以校正的Cohen's d估計偏差。若納入的文獻中沒有直接提供效應量，則通過樣本量、均值、標準差等進行效應量的轉換。最終，在體能表現上生成了108個獨立效應量，其中國內研究和國外研究分別為18、90個獨立效應量。

3研究結果

3.1發表偏差檢驗

本研究采用3種方法：漏斗圖、Egger線性回歸檢驗和剪補法來評估發表偏差。

從漏斗圖來看（見圖3），剪補后的體能表現的附加輪廓線漏斗圖基本對稱，大部分研究對稱地分布在統計學顯著的區域（即圖中的白色區域），而少部分不對稱的研究分散地分布在統計學不顯著的區域（即圖中的藍色區域），說明本研究存在發表偏差的可能性較小。Egger線性回歸的P>0.05，也表明存在發表偏差的可能性較小；使用剪補法之后，體能表現的效應量依舊顯著。綜合漏斗圖、Egger線性回歸檢驗和剪補法的結果來看，本研究不存在發表偏差。

3.2主效應檢驗

由于本研究納入的文獻在運動類型、音樂特征、運動者特征等諸多方面存在著一定的差異，因而選擇隨機效應模型進行主效應檢驗。對于體能表現，音樂的平均效應量顯著，為中等效應（g=0.418，P<0.001），也就說明音樂能夠顯著提升運動者的體能表現。

從國內外研究來看：對于中文文獻，音樂對體能表現的平均效應量為g=1.046（P<0.001）；而對于英文文獻，音樂對體能表現的平均效應量為g=0.252（P<0.001）。雖然二者均為統計學顯著的效應量，但從效應量的大小來看，國內研究中音樂對體能表現的平均效應量要遠大于國外研究的平均效應量（見表2）。

3.3異質性檢驗

對體能表現進行異質性檢驗的結果顯示：Q檢驗顯著（P<0.001），這表明體能表現的效應量顯著異質。根據體能表現的戶值，表明由效應量的真實差異造成的變異各占總變異的71.2%。根據Hig-gins等劃定的異質性低（25%）、中（50%）、高（75%）的界限，說明具有中等及以上的異質性。從國內外研究來看：對于中文文獻，音樂對體能表現的效應量的異質性很高，達到85.6%而對于英文文獻，音樂對體能表現的效應量的異質性為中等偏低水平，為41.6%。異質性檢驗結果還說明音樂對體能表現的影響存在調節變量。因此，需要進一步進行調節效應檢驗。

3.4調節效應檢驗

根據主效應檢驗和異質性檢驗的結果，在音樂對體能表現的影響上，中文文獻與英文文獻的平均效應量的大小和效應量異質性均存在很大差異，這可能是由于國內外研究在研究情境、研究方法上的差異導致的。為了探究更加符合真實情況的調節變量，不宜將中文文獻與英文文獻的效應量合并進行調節效應檢驗。并且，由于中文文獻數目較少，導致其效應量個數遠少于英文文獻的效應量個數。因此，本文元分析僅針對英文文獻進行調節效應檢驗。具體結果如表4所示。

3.4.1體能表現類型

音樂對速度（g=0.343，P<0.001）、耐力（g=0.274，P<0.00１）、力量（g=0.192，P<0.01）具有顯著的積極影響，音樂對靈敏的影響不顯著（g=-0.189，P>0.05）。在組間異質性檢驗中，4種體能表現類型的異質性顯著（Q=14.520，P<0.01），說明音樂對體能表現4個方面的影響存在顯著差異。

3.4.2運動類型

音樂對有氧運動表現（g=0.219，P<0.001）和無氧運動表現（g=0.297，P<0.001）均具有顯著的積極影響。在組間異質性檢驗中，2種運動類型的異質性未到統計學顯著水平，說明音樂對不同運動類型體能表現的影響沒有顯著差異。

3.4.3音樂節奏

快節奏音樂對運動者的體能表現具有顯著的正向影響（g=0.382，P<0.00１），而慢節奏音樂對體能表現不具有顯著影響（g=0.120，P>0.05）。在組間異質性檢驗中，2種音樂節奏的效應量的異質性達到統計學顯著水平（Q=9.52，P<0.01），說明音樂節奏能夠顯著調節音樂對體能表現的影響。

3.4.4音樂應用方式

運動前音樂（g=0.268，P<0.05）和運動中音樂（g=0.241，P<0.001）對運動者的體能表現均具有顯著的積極影響。在組間異質性檢驗中，2種音樂應用方式間的異質性未達到統計學顯著水平，說明音樂應用方式的調節效應不顯著。

3.4.5音樂選擇方式

自主選擇的音樂（g=0.268，P<0.001）和非自主選擇的音樂（g=0.245，P<0.001）均對體能表現具有顯著的積極影響。在組間異質性檢驗中，2種音樂選擇類型間的異質性未達到統計學顯著水平，說明音樂選擇方式的調節效應不顯著。

3.4.6音樂干預周期

音樂對體能表現的影響在以日為周期（g=0.324，P<0.001）、以周為周期（g=0.204．P<0.001）和以月為周期的研究中（g=0.343，P<0.05）均達到顯著水平。雖然在以學期為周期（g=0.532，P>0.05）的研究中沒有顯著影響，但由于僅有一個獨立效應量，存在一定的偶然性。組間異質性檢驗未達到統計學顯著水平，說明音樂干預周期不能顯著調節音樂對體能表現的影響。

3.4.7運動專業程度

音樂對專業運動員（g=0.263，P<0.001）和業余運動者（g=0.231，P<0.001）的體能表現均具有顯著的積極影響。在組間異質性檢驗中，兩組之間的異質性未達到統計學顯著水平，說明運動專業程度的調節效應不顯著。

3.5元回歸分析

以體能表現為結果變量，分別以運動者的年齡、女性占比為連續型調節變量，進行元回歸分析。由于僅有2項研究針對30歲以上的運動者，為避免離散點對元回歸分析產生較大偏差，故僅納入30歲以下的研究進行元回歸分析。

結果顯示：年齡與音樂的效應量的回歸結果顯著（B=0.012，P=0.039），即在30歲以內，隨著運動者年齡的增加，音樂對體能表現的促進效果呈上升趨勢（見圖4）；然而，女性占比與音樂的效應量的回歸結果不顯著（B=0.001，P=0.227）．說明性別不能顯著調節音樂對體能表現的影響。

4討論

4.1國內外研究的比較分析

第一，從研究結果來看，主效應檢驗的結果顯示，國內研究得出的音樂對體能表現的平均效應量遠大于國外研究。這一結果表明，在國內研究中，音樂對體能表現的提升效果更為顯著。進一步從研究情境和研究周期等角度對國內外文獻進行比較分析，有以下2個方面的情形。

第二，從研究情境來看，國內實證研究以課堂情境的研究居多，并且在研究設計上以組間設計為主，通過設置音樂干預實驗班與對照班進行組間對比。此外，國內研究在測量體能表現上多采用考核成績、測試成績等指標，缺少對運動者生理指標的測量。而國外實證研究以實驗室情境的研究居多，并且在研究設計上以組內設計為主，通過設置被試先后經歷音樂干預和非音樂干預的實驗條件，運動者形成自身對比，實驗間隔往往在48h以上。相比實驗室情境和組內設計，課堂情境和組間設計下的研究中干擾因素更多，如運動者的個體特征差異、外部環境因素等。在多種因素的綜合作用之下，可能導致音樂對體能表現的影響出現差異。同時，由于國內研究在測量體能表現上多采用考核成績等含有教師主觀評定的方式，測量方式較為單一，在研究設計方面不夠嚴謹，研究究數據的科學性值得商榷。因此，建議未來國內的研究可以借鑒國外研究的設計范式，進一步規范實驗設計。并采用更為科學的儀器通過生理信號測量（如血氧儀、心率計等）、認知神經信號測量（如腦電圖、近紅外光譜成像、功能性核磁共振技術）等方式，更加科學、多模態地評定運動者的體能表現。

第三，從研究周期來看，由于國內實證研究以課堂情境的研究居多，其研究周期較長，往往在1個月以上，甚至1個學期。而國外實證研究以實驗室情境的研究居多，間接導致其研究周期較短，往往在1周以內。研究周期越長，使得音樂干預的時間越長，干預的次數越多，從而導致音樂的增能效應不斷累積，在一定程度上使得國內研究在平均效應量上遠大于國外研究。

4.2音樂對體能表現的影響

主效應檢驗的結果顯示，音樂對體能表現具有顯著的促進效果。由于中文文獻的效應量普遍偏高，單從英文文獻的效應量來看，音樂對體能表現仍然具有小到中等程度的促進效果。這一結果與研究假設H1相符。

調節效應檢驗中的亞組分析結果顯示，音樂對體能表現各個方面的影響有所差異。其中，音樂顯著促進了運動者的力量、速度和耐力，這一結果部分支持了研究假設H1。音樂對于速度和力量的積極影響，可以通過音樂提升運動者的身體喚醒水平，從而導致更高的生理性能來解釋。Stork等人的研究發現，在短跑間隔訓練（sprint interval training）中，音樂顯著提升了運動者的身體喚醒水平，表現出更高的心率，從而提升了運動者的最大跑步速率。Karageorghis等人的研究證實，在運動前的熱身環節使用快節奏音樂能夠有效地提升運動者的身體喚醒水平，使其在隨后的握力測試中表現更好。

音樂對于耐力的積極影響，可以通過音樂激發運動者積極的情緒狀態、降低運動者的感知疲勞來解釋。Kawabata等人研究音樂對中等強度跑步表現的影響時發現，音樂對運動者的總跑步距離的積極影響受到運動者積極情緒狀態的完全中介作用，即音樂通過激發運動者積極的情緒狀態，從而提升運動者的耐力表現，最終表現出更長的總跑步距離。此外，Bigliassi等人通過腦電技術發現，音樂能夠提升運動過程中運動者額葉和額葉中央區的I3波（高頻波），而大腦中I3波的提升能部分抑制額葉區的0波（低頻波）的上調。由于0波的上調與感知疲勞密切相關，音樂通過抑制0波的上調，改善了運動過程中的感知疲勞，從而對運動者的耐力產生積極影響。

音樂對靈敏表現的影響不顯著，這一結果與Boolani等和Godwin等的研究結果一致，可能有以下2點原因：一是靈敏相比于力量、耐力、速度表現，更需要運動者神經系統的調節，而音樂可能會對神經調節產生一定的干擾；二是由于靈敏在本元分析中的效應量個數偏少（k=6），導致其與真實結果之間存在一定偏差。因此，這一研究發現需要謹慎考慮，未來研究仍需要繼續探究音樂對靈敏表現的影響。

4.3音樂對體能表現影響的調節因素

調節效應檢驗和元回歸分析的結果顯示：音樂對體能表現的影響受到音樂節奏和運動者年齡的調節作用。這一結果部分支持了研究假設H2。

音樂節奏的調節作用表現為：快節奏音樂能顯著促進體能表現；而慢節奏音樂對體能表現無顯著影響。這一結果與以往部分研究發現相一致，并且與預期相符。考慮到在運動過程中往往需要運動者具有更高的身體激活程度并投入更多的能量，而快節奏音樂的動機品質更高，能更好地激發運動者的動機，從而表現出更高程度的身體喚醒水平。并且，從音樂喚醒情緒的角度來看，快節奏的音樂更能激發運動者積極奮發的情緒，有利于運動者在耐力、速度和力量訓練中取得更好的訓練效果。因此，本研究建議在運動前的熱身環節或運動過程中，使用快節奏音樂，能夠更有效地提升運動者的體能表現。

運動者年齡的調節作用表現為：在30歲范圍內，隨著運動者年齡的增加，音樂對體能表現的促進效果呈上升趨勢。可能的原因是，在30歲范圍內，隨著運動者年齡的增長，其身體機能和運動調節能力更加成熟，對音樂的感知能力也更加完善。而超過30歲，根據元回歸分析無法得出可靠的結論，原因在于納入的文獻中僅有一項研究納入了30歲以上的被試，其研究發現運動前的熱身音樂能夠提升運動者的耐力。考慮到運動的全民性質，未來需要增加音樂對30歲以上運動者體能表現的影響研究。

與研究預期相反，本研究并未發現音樂選擇方式在音樂對體能表現的影響中起調節作用，這一結果與Terry等人元分析中的發現相一致。由研究者事先選擇的音樂和由運動者自主選擇的音樂均能有效提升體能表現。由運動者自主選擇的音樂更加符合運動者自身的偏好，但不是每個運動者選擇的音樂都適合所從事運動的項目特征，其在音樂節奏等方面也各不相同；而由研究者或教練事先選擇的音樂往往綜合考慮了運動者與運動任務的一般特征，雖然在調動運動者的音樂興趣方面存在劣勢，但更具有普適性。

5結論與展望

研究得出：（1）音樂能夠有效提升運動者的體能表現。具體表現為音樂對運動者的力量、耐力和速度均具有積極影響；（2）快節奏音樂（大于120節拍數/min）的增能效應要優于慢節奏音樂（小于120節拍數/min）；（3）在30歲范圍內，隨著運動者年齡的增加，音樂對體能表現的積極影響呈上升趨勢。本研究存在的不足：（1）在元分析的調節效應檢驗中，存在部分調節變量的效應量數目偏少或分布不均（如音樂干預周期），可能導致調節效應檢驗的結果與真實結果存在偏差；（2）由于已有研究少有探討運動的強度、音樂與運動是否同步等對音樂與體能表現的影響，本研究未能探究這些因素是否對音樂在體能上的影響存在調節作用。未來隨著研究的豐富，可以考慮將上述變量納入調節效應檢驗。

建議未來國內有關音樂與體能關系的研究可以從以下方面優化：（1）體能測量方式科學化。采用更科學的儀器通過生理信號、神經信號測量等方式，更加綜合地評定音樂對運動者體能表現的影響。（2）提升研究深度，深入探究重要的調節變量。可探究不同類型的運動（如技巧型運動和對抗型運動）、運動中的同伴交互、音樂與運動的同步性等能否對音樂影響體能表現起到調節作用。（3）推動音樂應用于運動的方式多樣化。除了傳統的運動前與運動中的音樂，可以進一步研究運動后幫助身體恢復的音樂以及運動多階段音樂同時使用等音樂應用方式的效果。（4）推動音樂與體育運動實踐更加緊密地結合。未來需要將音樂應用到更廣泛的體育運動項目之中，并結合具體的運動項目設計并開發出科學的音樂輔助體育訓練的實施方案，將音樂與體能的研究從基礎研究逐漸轉移至實踐應用研究。