DP：童年环境对音乐成就的重要性 | 唧唧堂论文解析

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本文是针对论文《专业技能中的基因-环境交互：童年环境对音乐成就的重要性（Gene–Environment Interaction in Expertise: The Importance of Childhood Environment for Musical Achievement）》的一篇论文解析，该论文于2019年3月发表于《发展心理学（Developmental Psychology）》杂志上。该研究作者包括Laura W. Wesseldijk, Miriam A. Mosing 和 Fredrik Ullén。

研究背景与问题提出

为什么人与人之间在各种技能上表现出巨大的个体差异？过去最有影响力的“有意练习理论（Delibrate Practice Theory）”认为，这种个体差异是有意练习的结果。有意练习指专门用于提高成绩的，明确的、努力的、目标导向的活动，还包括来自经验丰富的教练或老师的监督和指导。但是，最近的研究表明，即使是练习量相同的个体，在最终表现上也存在较大差异，除了练习之外，遗传因素和环境因素都对最终表现有显著影响。在这些研究基础上，一个 新的多因素基因-环境交互模型 （Multifactorial Gene-environment Interaction odel, 下文简称MGIM模型）被提出来。

根据有意练习理论和MGIM模型，童年期丰富的环境对未来的表现水平有正向作用。但是，对于基因和环境的交互作用，它们却有着不同的推论。以音乐方面的成就为例，根据有意练习理论，那些促进练习的环境因素会减弱基因的影响，因为随着练习的增加，音乐成就的个体差异会减少；而根据MGIM模型，更高程度的环境支持反而会加大基因的影响，因为在音乐方面具有遗传优势的个体将从同样时长的练习中获益更多。

到目前为止，只有一个双生子研究发现， 基因对音乐成就的影响随着练习的增加而增加，即支持MGIM模型 。但对于其他环境因素（如音乐丰富的家庭环境）是否会影响遗传因素对音乐成就的影响是未知的。因此，本研究将通过大样本的双生子被试，探索童年期的音乐环境丰富度如何调节基因对成年期音乐成就的影响，来比较有意练习理论和MGIM模型的推论孰是孰非。

方法

样本为6610个成年双胞胎个体，其中有1350对匹配的双胞胎（其余不匹配的双胞胎个体被用于估计均值、方差和协方差）。音乐成就的测量通过创意成就问卷（Creative Achievement Questionnaire），由被试在7点量表上自我报告。童年期音乐环境丰富度通过“家庭专辑数量、环境中音乐演奏者的人数、看音乐会频率、是否在12岁前受到过音乐教育”等4个问题进行测量，对于一对双胞胎，取两个个体回答的均值作为测量值。

数据分析方法：选择了允许一对双胞胎之间、异卵双胞胎之间、不同性别之间的均值、相关性和标准差都不同的结构方程模型。经典的双生子设计将模型方差分为五个部分： 加性遗传 （A）、 非加性遗传 （D）、 共享环境 （C）、 独特环境 （E）和误差。由于同卵双胞胎共享了所有分离基因（segregating gene），而异卵双胞胎平均共享50%的分离基因，因此，当同卵双胞胎的相关比异卵双胞胎高时，表示基因因素产生作用。如果同卵双胞胎的相关高于异卵双胞胎的2倍，表明非加性遗传因素产生作用。如果异卵双胞胎的相关高于同卵双胞胎的一半，表明共享的环境因素很重要。

对于调节效应，研究者对模型加入了调节变量M，该变量的变化会导致A、C、E的变化。当在调节变量的不同水平上时，若基因因素的影响也会变化，说明调节变量显著。最终的模型具体见图1.

图1 统计模型图（T1和T2为一对双胞胎中的双胞胎1和双胞胎2）

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结果

匹配的双胞胎之间的音乐成就无显著差异（见图2的model2和model3），但平均来看， 女性的音乐成就显著高于男性 （见图2的model4）， 同性别的男性和女性双胞胎对之间的相关有显著的性别差异 （见图2的model5）。此外，同卵双胞胎的相关高于异卵双胞胎，提示了 加性基因 的作用。异卵双胞胎的相关大于同卵双胞胎相关的一半，提示了 共享环境因素 的作用。

图2 初步分析结果

由于上述性别差异的结果，下一步的分析分别针对男性和女性进行。对男性，基因因素解释了音乐成就的大部分差异(55%，95% CI[32,68])，共享环境因素对个体音乐成就差异的贡献率为14% (95% CI[3,35])，其余31% (95% CI[26,37])由独特的环境因素解释。在女性中，遗传、共享环境和独特环境影响分别占变异的13% (95% CI[0,35])、42% (95% CI[21,56])和46%(95% CI [40-52])。

调节效应分析 ：童年音乐环境丰富度的主效应对男性和女性都显著,即童年环境越丰富，成年后的音乐成就越高。调节效应同样对男性和女性都显著，调节变量对a,c,e路径系数的效应为对a,男性.34 (95% CI [.21, .46])，女性.14 (95% CI [.03, .24])；对c，男性.31 (95% CI [.20, .41])，女性.14 (95% CI [.001, .24]) ；对e，男性.22 (95% CI [.10, .34])，女性.18 (95% CI [.13, .24])。图3给出了在不同的童年音乐环境丰富度的水平下，计算出的各路径系数的调节作用及A、C、E的贡献（图中加粗的为音乐环境丰富度为均值时的估计值）。

图3 调节效应分析结果图

图4显示了总方差及A、C、E随着童年音乐环境丰富度变化的函数。从图中可以总结出本研究的重要结论： 对男性和女性来说，随着童年音乐环境丰富度的增加，A（即音乐成就的遗传性）的重要性也随之增加。

图4 方差随音乐环境丰富度变化的函数图

研究意义

本研究使用了一个很大的双生子样本，首先发现，与预期一致的是， 更丰富的童年环境与更高的平均成就水平有关 。其次，研究对比了由有意练习理论和MGIM推论而出的两个互相矛盾的假设，发现了 对男性和女性，丰富的童年音乐环境都会放大个体在音乐成就上的差异 ，且驱动该效应的主要是基因影响的增加，支持了MGIM的预测。这一发现背后的原因可能是所谓的教育的“马太效应”，即某一特定领域的进步取决于从支持性环境中获益的能力的个体差异，以及最初的成功和失败对随后的动机和学习的影响。这提示我们，在寻找自己期望蓬勃发展的领域时，不妨先尝试不同的活动，这增加了找到自己最具基因优势的领域的可能性。未来研究可以在其他的专业领域复制这一发现，并将实际的专业表现纳入考量（而非仅仅是成就水平）。

有关性别差异的发现表明， 男性的音乐成就更受到基因影响，而家庭环境因素对女性更重要。 一种可能的解释是，在我们的文化中，女孩更常被鼓励从事音乐演奏，而男孩更有可能被鼓励从事体育运动，因此只有当男孩表现出对音乐的天赋或兴趣时(即基因上的优势)他们才可能被鼓励演奏乐器。

研究局限

第一， 音乐成就的评分是高度偏态的 （这在以普通人为被试的样本中非常常见），这可能影响模型的准确度，为此研究者作了额外分析。如分别分析了将音乐成就作为连续变量和作为顺序变量的两个模型，结果非常相似。再如研究者比较了调节变量在均值时的模型及主成分被控制时的单变量模型,结果也几乎一致。这些都证明即使数据是偏态的，模型的估计仍是可靠的。

第二， 童年音乐环境的测量由双生子个体进行回忆，这可能带来 测量误差 。本研究中同一个家庭的双胞胎之间的回答有所不同，说明回忆误差确实存在。未来可使用多种测量方式或是其他知情者（如父母）的报告来减少测量误差。

第三， 本研究的模型控制了基因-环境相关性，即通过调节变量起作用的遗传或环境效应被控制了，因此 某些效应无法被模型检测到 。

参考文献：Wesseldijk, L. W., Mosing, M. A., & Ullén, F. (2019). Gene–environment interaction in expertise: The importance of childhood environment for musical achievement. Developmental Psychology, 55(7), 1473-1479.