鸟类有节奏,告诉我们如何形成语言和运动

斑马雀和其他物种对节奏模式的识别可能与学习和重复发声的能力有关
雄性和雌性斑胸草雀
雄性斑胸草雀(中间)在唱歌和学习节奏方面比它们的雌性伴侣有更明显的能力(背景)
2021年8月23日

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迈克银

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如果你曾经被鼓点所打动,或者被一首歌所陶醉,或者你曾在YouTube上闲逛,观看大象等动物跳舞的小鹦鹉随着音乐的摇摆和跳动,你可能会怀疑,人类和许多动物与音乐节奏有一种本能和原始的联系。在发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一项研究中,塔夫茨大学(Tufts University)的生物学家和心理学家组成的一个合作团队观察了鸟类如何感知歌曲,并发现,和人类一样,斑胸草雀可以通过它们的节奏模式识别歌曲,即使它们以非常不同的节奏演奏。

越来越多的证据表明,节奏节奏问题与许多儿童语言障碍有关,包括诵读困难、口吃和发育性语言障碍(以前称为特殊语言障碍),研究人员称,拥有一个人类节奏处理的动物模型,可能有助于理解它与大脑中的声音交流是如何关联的。作者最近发表的一项研究以斑胸草雀为模型了解口吃在人类

这一发现也可以为运动障碍的研究提供见解。“人类的节奏感知涉及到大脑中感知声音的部分和控制运动的部分之间复杂的神经连接,”该研究的通讯作者安德鲁·劳斯(Andrew Rouse)说,他最近在塔夫茨大学(Tufts)获得了心理学硕士学位。“这是为什么节奏是跳舞欲望如此强烈的刺激因素之一,但它也表明,运动障碍(如帕金森病)和语言障碍(如结巴)可能与大脑中的听觉-运动网络有关。”

“需要注意的是,音乐节奏可以促进帕金森患者更自然的运动,”塔夫茨大学生物学助理教授、该研究的合著者Mimi Kao补充说。“一种能够处理节奏模式的动物模型可以帮助我们理解为什么会发生这种情况。”

目前的证据表明,在生物学上与人类关系更密切,并被用作许多人类疾病的模型的老鼠,似乎在节奏感知方面没有灵活性。它们可以识别一系列音符,但只能识别一个节拍。然而,研究人员发现,斑胸草雀更多地通过节奏模式而不是特定的时间间隔来识别歌曲。无论节奏是快是慢,他们都能识别出节拍的模式。研究人员认为,这是因为斑胸草雀,而不是老鼠,有特殊的大脑回路来学习和处理复杂的声音序列,在研究人类节奏处理的神经生物学方面,实际上可能是比老鼠更好的模型系统。

该研究的作者认为,学习模式发声的能力可能与节奏感知有关,而且不同物种学习节奏的能力不同。例如,在识别节奏时,终生都能学习新的鸣叫声的鸟类(“开放式学习者”)应该比那些只在年轻时学习鸣叫声的鸟类(“封闭学习者”)表现更好。一些鸟类,如金丝雀,它们的声音学习能力随季节而变化,而另一些鸟类,如雀,可能有一种性别的声音学习能力比它们的配偶更明显。他们学习新的节奏模式的能力也会有所不同。

据作者预测,在节奏检测方面表现更好的其他物种包括Alston 's会唱歌的老鼠、狨猴和日本猕猴,它们与同类进行呼叫和响应发声;声音灵活的港湾海豹;以及通过改变发声的时间来产生有规律间隔的滴答声来进行回声定位的蝙蝠。

鸟类与功能特别强大,学习发音,包括那些可以模仿各种声音和人类语言——像鹦鹉、乌鸦和小鹦鹉——可能有非常发达的大脑区域链接听觉和运动神经网络和识别不仅节奏也复杂,不同节拍序列。许多没有唱歌技能的鸟类,比如鸽子,在学习节奏序列时表现很差。

“斑马雀和其他可能具有灵活节奏感知和专门的前脑听觉运动区域的物种,将允许精细的、电路级的测量和操作,为我们提供线索,以了解人类语言和有调节的运动的神经结构,”塔夫茨大学心理学教授阿尼鲁德·帕特尔说,他也是这项研究的合著者。