大鼠对节奏的自发辨别能力研究：基于自动化习惯化-去习惯化范式的创新发现

本研究通过自动化习惯化-去习惯化范式（habituation-dishabituation paradigm）结合实时动物追踪技术（YOLO v8），首次证实非发声学习物种大鼠能自发辨别不同时间间隔比的节奏（ISO/NISO）。这一发现挑战了"节奏认知依赖发声学习能力"的传统假说（Patel, 2006），为动物时间感知机制研究提供了新范式。

　　

Highlight

本研究通过创新性自动化实验范式揭示：无需发声学习能力的大鼠，仅凭时间间隔比差异即可自发辨别节奏模式，颠覆传统认知边界。

方法

实验经东京大学动物伦理委员会审批（#2022-5）。采用深度学习模型YOLO v8实时追踪30只自由活动大鼠的运动轨迹，通过算法自动触发三种节奏刺激（等时性ISO、非等时性NISO₁₁₂/NISO₁₂₂）切换，精确控制每周期时长与音调数量。

结果

刺激切换后大鼠运动距离显著增加（β>0，p<0.001），且不同节奏顺序组间无样本量偏差（样本量336-384）。证明大鼠能区分：①ISO?NISO₁₁₂ ②ISO?NISO₁₂₂ ③NISO₁₁₂?NISO₁₂₂。

讨论

该发现突破性地表明：节奏识别能力可能独立于发声学习系统存在。大鼠通过提取周期时间结构（temporal regularity）实现辨别，暗示脊椎动物可能共享基础节律处理神经通路。自动化范式为动物认知研究提供新工具。

结论

非发声学习物种具备原生节奏辨别能力，其神经机制或为音乐进化研究提供新视角。