《iScience》：Humans, but not zebra finches, produce spontaneously isochronous song through the lifespan
编辑推荐：
等时性（isochrony）——节拍器的规则节拍——在音乐中跨文化普遍存在。这种普遍性是否是由于声音交流中普遍存在的等时性生物学倾向？如果是这样，它应该出现在较少研究的声乐音乐中，在没有音乐训练的情况下，在发育早期，以及在可比较的非人类物种的发声中。研究人员量
等时性（isochrony）——节拍器的规则节拍——在音乐中跨文化普遍存在。这种普遍性是否是由于声音交流中普遍存在的等时性生物学倾向？如果是这样，它应该出现在较少研究的声乐音乐中，在没有音乐训练的情况下，在发育早期，以及在可比较的非人类物种的发声中。研究人员量化了非音乐家成年人（n=15，24-82岁）和儿童（n=38，3-10岁）即兴歌曲中的等时性，以及幼年和成年斑胸草雀（zebra finch）（n=77，孵化后约50天和>120天）的歌曲中的等时性。等时性在西方非音乐家和儿童的即兴歌曲中表现出相当的程度。相比之下，幼年和成年斑胸草雀产生的歌曲等时性低于随机水平，且没有等时性学习的证据。这些数据表明，习得性发声中的自发等时性在两个物种中表现不同。研究人员提出，合唱行为的物种差异可能解释了这一点。
**论文解读：人类与斑胸草雀自发等时性歌声的发育与比较研究**
**研究背景与问题**
节奏（rhythm）是人类音乐性（musicality）的基本构成要素之一。等时性（isochrony）——即类似节拍器（metronome）的规则节拍——在全世界不同文化背景的音乐中普遍存在。这种跨文化普遍性暗示该行为具有某种共同的生物学基础。例如，人类能够感知并同步于等时性脉冲的能力具有可识别的多基因基础，且等时性在非人灵长类、鸟类、蛙类及鳍足类等远缘非人类动物的发声中也已被观察到，进一步支持其生物学根源。然而，目前关于等时性是否在古老且普遍的音乐形式——歌唱——中表达，以及在能够进行组合性、习得性发声（而非简单重复的先天性发声）的非人类物种中是否存在可比较的等时性表达，仍缺乏数据。因此，研究人员开展了一项发育与比较分析，研究人类即兴歌曲（improvised songs）和能够学习复杂歌声的非人类动物——斑胸草雀（zebra finch）——的自发歌声中的等时性。
**研究内容与结论**
研究人员量化了非音乐家成年人（n=15，24-82岁）和儿童（n=38，3-10岁）即兴歌曲中的等时性，以及幼年和成年斑胸草雀（n=77，孵化后约50天和>120天）的歌曲中的等时性。结果表明，西方非音乐家和儿童的即兴歌曲均表现出显著的等时性，且程度相当。相比之下，幼年和成年斑胸草雀产生的歌曲等时性均低于随机水平，且未发现等时性学习的证据。这些数据表明，习得性发声中的自发等时性在两个物种中表现不同。研究人员提出，合唱行为的物种差异可能解释了这一现象。该研究发表于《iScience》。
**主要技术方法**
研究人员采用半自动化的音高检测算法（TONY）对人类歌曲的每个音符（note）进行起点标记，并使用自定义MATLAB程序（evsonganaly）对斑胸草雀歌曲的每个音节（syllable）进行基于振幅阈值的半自动分割，所有自动生成的边界均经人工核查校正。人类参与者来自加拿大魁北克（15名成年人，38名儿童），斑胸草雀样本来自麦吉尔大学饲养种群（61只半自然饲养成年鸟和16只纵向追踪鸟）。基于相邻间隔的起始时间（inter-onset interval, IOI），计算二元间隔比率（dyadic interval ratio, DIR）：即第一个IOI除以两个相邻IOI之和。通过比较等时性窗口（[0.444, 0.555]）内与窗口外（“off”窗口）的比率密度，以及将原始数据顺序随机打乱后重新计算比率分布以设定随机基线，来评估等时性程度。
**研究结果**
**成人非音乐家即兴歌曲显示等时性**
通过比较等时性窗口内外的比率密度，发现成人歌曲中等时性比率显著高于外部（V=120，p<0.001），且高于随机水平（V=103，p=0.012）。年龄与等时性程度无线性关系（β=-0.0001，p=0.986）。
**儿童即兴歌曲也显示等时性**
3-10岁儿童即兴歌曲同样表现出显著的等时性：等时性窗口内比率密度显著高于外部（V=736，p<0.001），且高于随机水平（V=686，p<0.001）。年龄对等时性程度无显著影响（β=-0.0512，p=0.471），且儿童与成人的等时性程度无显著差异（β=-0.045，p=0.755）。
**斑胸草雀歌曲在整个生命周期中等时性低于随机水平**
成年斑胸草雀（n=61）歌曲中等时性窗口内比率密度与外部无显著差异（V=1158，p=0.074），且等时性程度显著低于随机水平（V=191，p<0.001）。纵向追踪的16只鸟中，幼年时等时性窗口内比率与外部无显著差异（t[15]=1.781，p=0.095），成年时显著高于外部（V=117，p=0.009），但幼年和成年时等时性均显著低于随机水平（幼年：t[15]=-2.289，p=0.037；成年：V=20，p=0.011）。年龄对等时性程度无显著影响（β=-0.08，p=0.695）。
**斑胸草雀似乎不自然学习等时性**
导师鸟歌曲中的等时性程度不能显著预测其学生鸟歌曲中的等时性程度（β=1.27，p=0.138），表明斑胸草雀并未通过自然学习过程获得等时性节奏。
**讨论与结论**
**讨论总结**
该研究揭示了人类与斑胸草雀在自发歌声中表现出不同的等时性模式：人类即兴歌曲具有显著的等时性，而斑胸草雀的等时性低于随机水平，且没有证据表明这种节奏是通过学习获得的。这种物种差异可能源于两者在合唱行为上的差别：人类在歌唱中倾向于同步协调，而斑胸草雀在发声时有意避免重叠，因此等时性（一种高度可预测的节奏）可能更适用于需要个体间协调的合唱场景。研究还发现，尽管斑胸草雀能够感知等时性刺激，但它们在自然歌声中并不产生等时性，这提示发声学习（vocal learning）能力并非等时性产生的充分条件。未来研究需在不同音乐文化背景的人类群体中验证，并探索其他时间尺度（如短语水平）的等时性组织。
**研究结论翻译**
这些数据表明，习得性发声中的自发等时性在两个物种中表现不同。研究人员提出，合唱行为的物种差异可能解释了这一点。
