Science | 當猴子開始打節(jié)拍：節(jié)奏感也不是人類獨享？

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基本信息：

Title:Monkeys have rhythm

發(fā)表時間：2025.11.27

Journal:Science

影響因子：45.8

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引言

在日常生活里，我們很容易忽視一個“理所當然”的本領：一聽到熟悉的節(jié)奏，腳就開始打拍子，頭不自覺跟著點，甚至和別人一起踩在同一個拍點上跳舞。這種對音樂節(jié)奏的感知與同步（beat perception and synchronization）幾乎普遍存在于人類社會，被視為文化的標志之一。但一個關鍵問題一直懸而未決：

這種“跟著節(jié)奏動起來”的能力，是人類和少數(shù)會學唱歌的動物才有的特權，還是在更多物種中“潛伏”的通用能力？

過去的“聲樂學習假說”（vocal-learning hypothesis）認為，只有具備復雜聲樂學習能力（vocal learning）的物種，例如人類和鳴禽，才可能自發(fā)地感知并同步音樂節(jié)拍。這一觀點在一定程度上得到支持：能穩(wěn)定隨音樂點頭、起舞的，確實多是會學聲的動物。不過，罕見案例不斷冒頭——比如那只會跟著音樂“打拍子”的海獅——讓科學家開始懷疑：難道節(jié)奏同步的關鍵，并不只是“會學唱歌”？

從進化和神經(jīng)科學的角度，一個理想的模式動物需要既接近人類，又便于神經(jīng)記錄與操控。獼猴（macaque）正好符合這些條件，但它被認為不具備高水平聲樂學習，因此長期被排除在“音樂節(jié)奏研究俱樂部”之外。此前的研究顯示，獼猴在簡單的節(jié)拍器任務中，如果把獎勵設計成與“敲擊時間相對節(jié)拍的誤差”掛鉤，它們就能學會預測性同步，提前在節(jié)拍到來前敲擊，而不是簡單地“聽到一下敲一下”。這提示我們：在獎勵（reward）幫助下，非聲樂學習物種也可以建立起精細的聽—動（auditory-motor）協(xié)調。

但現(xiàn)實中的音樂遠比節(jié)拍器復雜，沒有單調重復的“滴答聲”，而是連續(xù)、變化多端的聲波流。要在真實音樂中“找到拍子”并保持同步，需要三個關鍵能力：

從連續(xù)聲音中提取穩(wěn)定節(jié)奏脈沖（auditory pattern detection）、

把規(guī)律往未來投射形成時間預期（prediction），

以及提前發(fā)出運動指令，對齊尚未到來的拍點（anticipatory motor timing）。

這篇發(fā)表在Science的新研究提出了一個大膽問題：如果給獼猴足夠的訓練和獎勵，它們能不能不僅對節(jié)拍器，更能對“真音樂”打拍子？甚至在并不必須同步的情況下，仍然“自發(fā)”選擇跟著音樂節(jié)奏走？

為此，作者設計了一系列巧妙的音樂敲擊實驗，讓兩只成年雄性獼猴在真實流行音樂片段中，根據(jù)主觀感知到的節(jié)拍用手指敲擊，并與人類志愿者的數(shù)據(jù)進行比較。同時，他們提出了一個新的框架——“4Cs 假說”（4Cs hypothesis）：只要一個物種具備模式提取、預測、聽—動反饋、獎勵強化學習這四類通用能力，并能把它們串聯(lián)起來，就有可能在適當條件下表現(xiàn)出音樂節(jié)奏感。這不僅挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的聲樂學習假說，也為從靈長類模型解析人類音樂能力的神經(jīng)基礎打開了大門。

核心結果

Fig. 1. Macaques synchronize their taps to music.

圖一先展示實驗裝置和試次流程：猴子先聽一段音樂，然后在屏幕提示后用手指連續(xù)敲擊 5 下獲取獎勵，但獎勵只和敲擊間隔是否接近歌曲節(jié)奏有關，不和“對不對拍”有關。對完整音樂（有正常節(jié)奏結構）時，原始版與相位偏移 π 的對照版在圓形直方圖上的敲擊相位分布明顯不同，說明猴子會根據(jù)音樂節(jié)奏調整敲擊時間，真正同步在節(jié)拍上；而當音樂被“打亂”成無節(jié)奏的拼接噪音后，猴子仍能敲出正確時間間隔拿到獎勵，但原始版和 π 版的相位分布高度重疊，說明它們此時基本忽略聲音、不再跟節(jié)奏。

Fig. 2. Macaques spontaneously synchronize to beat in the absence of a target interval.

“自由敲擊”實驗：這一次不給目標節(jié)奏，猴子只要在同一試次里把敲擊保持相對穩(wěn)定就有獎勵，理論上可以隨便選一個節(jié)奏。但結果顯示，在原始音樂和 π 控制之間，猴子的敲擊相位分布仍然有顯著差異，說明即便沒有任何“對拍獎勵”，它們依舊傾向于把敲擊鎖定在音樂的節(jié)拍上；同時，所有被獎勵的敲擊中，時間間隔的峰值自動集中在真實歌曲節(jié)奏附近，而且只有在接近真實節(jié)奏時，相位最穩(wěn)定，進一步證明猴子會“自發(fā)”選擇并維持正確的音樂節(jié)拍。

AI 一句話銳評

在人類音樂的世界里，這篇工作悄悄加了一句注腳：節(jié)奏感也許不是“會唱歌的特權”，而是被獎勵喚醒的通用大腦能力。

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審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部