大鼠能听懂音乐和打节拍

　　

   

   

虽然主要的研究集中在对莫扎特K. 448的反应上，但也为人类和动物参与者播放了其他四首音乐:Lady Gaga的《Born This Way》、皇后乐队的《Another One Bites the Dust》、迈克尔·杰克逊的《Beat It》和魔力红乐队的《Sugar》。    

准确地随着音乐节拍移动被认为是人类与生俱来的技能。然而，新的研究表明，老鼠也有这种能力。研究发现，点头的最佳节奏取决于大脑中的时间常数(我们的大脑对某事做出反应的速度)，这在所有物种中都是相似的。这意味着我们的听觉和运动系统在音乐中相互作用和移动的能力在物种中可能比我们之前认为的更广泛。这项新发现不仅让我们对动物的思维有了进一步的了解，也让我们对人类音乐和舞蹈的起源有了进一步的了解。

你能跟上节拍吗，还是你笨手笨脚的?显然，我们对音乐节奏的把握程度在一定程度上取决于我们与生俱来的基因能力，而这种技能以前被认为是人类独有的特征。虽然动物也会对听到的噪音做出反应，或可能会发出有节奏的声音，或被训练对音乐做出反应，但这与复杂的神经和运动过程是不一样的，这些复杂的神经和运动过程一起工作，使我们能够自然地识别歌曲中的节拍，对它做出反应，甚至预测它。这被称为节拍同步性。

直到最近，研究(和家庭视频)才表明，一些动物似乎和我们一样想要进入最佳状态。东京大学的一个研究小组的一篇新论文提供了证据，证明大鼠就是其中之一。信息科学与技术研究生院的副教授Hirokazu Takahashi解释说:“大鼠表现出天生的——也就是说，没有受过任何训练或事先接触过音乐——节拍同步在120-140 bpm(每分钟节拍)之间最为明显，而人类也表现出最清晰的节拍同步。我们大脑中处理声音的听觉皮层也被调整到每分钟120-140次，我们可以用大脑适应的数学模型来解释这一点。”

但是为什么一开始要给大鼠播放音乐呢?“音乐对大脑有强烈的吸引力，对情感和认知有深远的影响。为了有效地利用音乐，我们需要揭示这一经验事实背后的神经机制。”Takahashi说。“我还是一名电生理学专家，研究的是大脑中的电活动，多年来一直在研究大鼠的听觉皮层。”

该团队有两个备选假设:第一个是节拍同步的最佳音乐节奏将由身体的时间常数决定。这在不同物种之间是不同的，与人类相比，小动物的速度要快得多(想想一只老鼠逃跑的速度有多快)。第二，最佳节奏将由大脑的时间常数决定，这在物种间惊人地相似。高桥说:“在对20名人类参与者和10只大鼠进行研究后，我们的结果表明，节拍同步的最佳节奏取决于大脑中的时间常数。这表明，动物的大脑可以用于阐明音乐的感知机制。”

这些大鼠被安装了无线微型加速计，可以测量最轻微的头部运动。人类参与者还在耳机上戴上了加速计。然后，他们以四种不同的速度播放了莫扎特的《D大调双钢琴奏鸣曲K. 448》的一分钟选段:原始速度的75%、100%、200%和400%。最初的节拍是132 bpm，结果显示大鼠的节拍同步性在120-140 bpm范围内最明显。研究小组还发现，大鼠和人类都会随着音乐节奏以相似的节奏扭动头部，而且音乐越加快，头部摆动的程度就越低。

Takahashi说:“据我们所知，这是第一份关于动物天生节拍同步的报告，它不是通过训练或音乐接触来实现的。我们还假设，大脑的短期适应与听觉皮层的节奏调整有关。我们可以通过将我们的神经活动数据与适应性的数学模型相拟合来解释这一点。此外，我们的适应模型表明，在对随机点击序列的响应中，当平均刺激间隔(一个刺激结束和另一个刺激开始之间的时间)约为200毫秒(千分之一秒)时，节拍预测性能最高。这与古典音乐中互音音程的统计数据相吻合，表明大脑的适应特性是音乐感知和创作的基础。”

除了对动物思维和人类节拍同步性发展的精彩洞察外，研究人员还将其视为对音乐创作本身的洞察。“接下来，我想揭示旋律和和声等其他音乐属性是如何与大脑动态联系在一起的。我还对大脑如何、为什么以及什么样的机制创造了美术、音乐、科学、技术和宗教等人类文化领域感兴趣。我认为，这个问题是了解大脑如何工作和开发下一代人工智能(AI)的关键。此外，作为一名工程师，我对用音乐来促进幸福生活很感兴趣。”

pontaneous beat synchronization in rats: Neural dynamics and motor entrainment.