Считалось, что точное движение в такт музыке — это навык, присущий только людям. Однако новое исследование показывает, что крысы также обладают этой способностью. Было обнаружено, что оптимальный темп кивания зависит от постоянной времени мозга (скорости, с которой наш мозг может реагировать на что-либо), которая одинакова для всех видов. Это означает, что способность наших слуховых и двигательных систем взаимодействовать и двигаться под музыку может быть более распространена среди видов, чем считалось ранее. Это новое открытие предлагает не только более глубокое понимание животного разума, но и истоков нашей собственной музыки и танца.
Ты можешь двигаться в такт или у тебя две левые ноги? По-видимому, то, насколько точно мы можем синхронизировать движения под музыку, в некоторой степени зависит от наших врожденных генетических способностей, и ранее считалось, что это умение является исключительно человеческой чертой. Хотя животные также реагируют на слышание шума, могут издавать ритмичные звуки или быть обучены реагировать на музыку, это не то же самое, что сложные нервные и двигательные процессы, которые работают вместе, чтобы позволить нам естественным образом распознавать ритм в песне. реагировать на него или даже предсказывать его. Это называется синхронностью ударов.
Лишь относительно недавно научные исследования (и домашнее видео) показали, что некоторые животные, по-видимому, разделяют наше стремление двигаться в ритме жизни. В новой статье группы ученых из Токийского университета приводятся доказательства того, что крысы — одна из них. «Крысы демонстрировали врожденную — то есть без какой-либо подготовки или предварительного воздействия музыки — синхронизацию ударов наиболее отчетливо в пределах 120-140 ударов в минуту (ударов в минуту), до которой у людей также наблюдается самая четкая синхронизация ударов», — объяснил доцент Хирокадзу Такахаши из Высшая школа информационных наук и технологий. «Слуховая кора, область нашего мозга, которая обрабатывает звук, также была настроена на 120–140 ударов в минуту, что мы смогли объяснить, используя нашу математическую модель адаптации мозга».
Но зачем вообще слушать музыку крысам? «Музыка оказывает сильное воздействие на мозг и оказывает глубокое влияние на эмоции и познание. Чтобы эффективно использовать музыку, нам нужно раскрыть нейронный механизм, лежащий в основе этого эмпирического факта», — сказал Такахаши. «Я также специалист по электрофизиологии, которая занимается электрической активностью в мозгу, и много лет изучаю слуховую кору крыс».
У команды было две альтернативные гипотезы: первая заключалась в том, что оптимальный музыкальный темп для синхронности ударов будет определяться постоянной времени тела. Это происходит по-разному у разных видов и намного быстрее у мелких животных по сравнению с людьми (подумайте о том, как быстро может бегать крыса). Во-вторых, оптимальный темп вместо этого будет определяться постоянной времени мозга, которая на удивление одинакова у разных видов. «После проведения нашего исследования с участием 20 человек и 10 крыс наши результаты показывают, что оптимальный темп для синхронизации ударов зависит от постоянной времени в мозгу», — сказал Такахаши. «Это демонстрирует, что мозг животных может быть полезен для выяснения механизмов восприятия музыки».
Крысам снабдили беспроводными миниатюрными акселерометрами, которые могли измерять малейшие движения головы. Участники-люди также носили акселерометры в наушниках. Затем им были сыграны одноминутные отрывки из Сонаты Моцарта для двух фортепиано ре мажор, K. 448, в четырех разных темпах: семьдесят пять процентов, 100%, 200% и 400% от исходной скорости. Исходный темп составляет 132 удара в минуту, и результаты показали, что синхронность ударов у крыс была наиболее четкой в диапазоне 120-140 ударов в минуту. Команда также обнаружила, что и крысы, и люди дергали головой в такт в одинаковом ритме, и что уровень подергивания головы уменьшался по мере того, как музыка ускорялась.
«Насколько нам известно, это первый отчет о врожденной синхронизации ритмов у животных, которая не была достигнута с помощью обучения или музыкального воздействия», — сказал Такахаши. «Мы также предположили, что кратковременная адаптация мозга связана с настройкой ритма в слуховой коре. Мы смогли объяснить это, подгоняя наши данные о нейронной активности к математической модели адаптации. Кроме того, наша адаптационная модель показала, что в ответ на случайные последовательности щелчков наилучшая эффективность предсказания сокращений была достигнута, когда средний межстимульный интервал (время между окончанием одного стимула и началом другого) составлял около 200 миллисекунд (одна тысячная доля секунды). второй). Это соответствовало статистике межнотных интервалов в классической музыке.
Помимо увлекательного понимания разума животных и развития нашей собственной синхронности ритма, исследователи также рассматривают это как понимание создания самой музыки. «Далее я хотел бы показать, как другие музыкальные свойства, такие как мелодия и гармония, связаны с динамикой мозга. Меня также интересует, как, почему и какие механизмы мозга создают человеческие культурные поля, такие как изобразительное искусство, музыка, наука, технологии и религия», — сказал Такахаши. «Я считаю, что этот вопрос является ключом к пониманию того, как работает мозг, и к разработке ИИ следующего поколения (искусственного интеллекта). Кроме того, меня как инженера интересует использование музыки для счастливой жизни».