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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”?
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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。
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核心結果
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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。
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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。
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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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分享人:BQ
審核:PsyBrain 腦心前沿編輯部
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