Восприятие музыкального ритма людей и крыс

Восприятие музыкального ритма людей и крыс

лучше понять происхождение музыки и танцев

Движения головы крысы фиксировал акселерометр

Чарльз Дарвин утверждал, что люди унаследовали восприятие музыкального ритма от своих предков. Восприятие ритма и синхронизация распространены у людей, обычно в пределах от 120 до 140 ударов в минуту и чаще всего используются в музыкальных композициях. Предполагается, что синхронизация ударов не является обычным явлением у некоторых видов и оптимальный темп определяется постоянной времени структуры тела и физическим смещением, связью между движением и восприятием времени. Эта гипотеза предсказывает, что оптимальный темп у мелких животных, таких как крысы, намного быстрее, чем у людей, в соответствии со степенным масштабированием частоты шагов и массы тела. Физиологические масштабы времени сердцебиения, дыхания, кровообращения и продолжительности жизни сокращаются с размером тела. Вторая гипотеза - оптимальный темп определяется постоянной времени мозга. Она очевидна из сохранения ритма функции мозга у разных видов. Чтобы проверить эти гипотезы авторы измеряли перемещения головы 10 крыс во время воспроизведения музыки с помощью беспроводного миниатюрного акселерометра (вместе с батареей весил 6,5 г). Прикрепили его к черепу 5 винтов и стоматологический цемент.

В течение 3 дней регистрировали ускорения по 3 осям координат при воспроизведении музыкальных отрывков. Соната для фортепиано ре мажор, K.448, Моцарт, Born This Way Леди Гаги, Another One Bites the Dust Queen, Beat It Майкла Джексона, Sugar Maroon 5, в 4 разных темпах, 99 (75%), 132 (100%), 264 (200%) и 528 (400%) ударов в минуту. Темп был изменен, но высота каждой ноты идентична исходному отрывку. Все звуки воспроизводились через динамик в случайном порядке, чередующиеся с 1 минутой тишины. На протяжении всего эксперимента записывались данные об ускорении и видео. Программа DeepLabCut 2.1.10.4 (63) использовалась для анализа синхронных движений подопытных. Аналогичные эксперименты провели на 12 людях, но акселерометр прикрепили к наушникам. Участников просили двигать головой под музыку, воспроизводимую через наушники. Ускорение махов черепушки людей контролировали так же, как и мышей. Движения голов крыс более заметны в двуногой стойке. Чтобы мотивировать животных сохранять двуногое положение, источник воды помещали повыше и перед тренировкой ограничивали употребление воды на 5 часов.

Амплитуда изменения контраста ударов (разница между максимумом и минимумом) значительно различались по 4 темпам и была максимальна в исходном темпе 132 уд/мин. Движения черепа у людей во время прослушивания музыки демонстрировали сходные тенденции контраста и согласованности ударов с таковыми у крыс. У обоих видов колебания купола затухали с увеличением темпа как в ускорении, так и в рывках. Исследовали средний рывок как функцию фазового угла между метрическими положениями ударов, чтобы определить, были ли эти синхронные движения прогностическими или реактивными. Обнаружили, что у крыс они были более реактивными, чем у людей (т. е. подергивание в исходном темпе было максимальным в фазе >0 у крыс, а в фазе <0 у людей). Чтобы проверить, вызывает ли музыкальный контекст сходные дергания у крыс и людей, проанализировали временные вариации рывков в музыкальном пассаже. Установили, что максимальный рывок при каждом предполагаемом ударе варьировался в зависимости от музыкального пассажа, и эти паттерны достоверно коррелировали у крыс и людей исключительно в исходном темпе. Тщательное изучение смещений головы показало, что крысы демонстрировали заметную синхронизацию ударов в диапазоне от 120 до 140 ударов в минуту. Результаты подтверждают гипотезу о том, что оптимальный темп для синхронизации ударов определяется постоянной времени нервной динамики, сохраняющейся у разных видов, а не видовой постоянной времени физических движений. Таким образом, свойство адаптации, которое мы выявили здесь на основе данных, лежит в основе восприятия и создания музыкальных ритмов. Дальнейшие исследования, сравнивающие людей и животных, позволят лучше понять происхождение музыки и танцев.

Йошики Ито, Томойо Исогучи Ширамацу, Наоки Исида, Карин Осима, Кахо Магами, Хирокадзу Такахаши, Токийский университет, Япония, напечатали работу "Спонтанная синхронизация сердечных сокращений у крыс: нейронная динамика и моторное увлечение", "Научные достижения" (Science Advances), 8(45), 11 ноября 2022.

12.11.2022