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什么鸟类的节奏告诉我们我们如何形成语言和运动

如果您曾经被鼓声打动或被一首歌迷住,或者如果您曾在 YouTube 上漫步观看大象、凤头鹦鹉随着音乐摇摆和跳动等动物,您可能会怀疑它们之间存在一种本能和原始的联系人类与许多动物共有的音乐节奏。在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中,塔夫茨大学生物学家和心理学家的一个合作团队研究了鸟类如何感知歌曲,发现与人类一样,斑胸草雀可以通过节奏模式识别歌曲,即使在非常不同的节奏。

鉴于越来越多的证据表明节奏性时间问题与许多儿童语言障碍有关,包括阅读障碍、口吃和发育性语言障碍(以前称为特定语言障碍),拥有人类节奏处理的动物模型可能有助于理解据研究人员称,它与大脑中的声音交流有关。作者最近发表的一项研究探索了使用斑胸草雀作为理解人类口吃的模型

这一发现还可以提供对运动障碍的见解。“人类的节奏感知涉及我们大脑中感知声音的部分和控制运动的部分之间的复杂神经连接,”该研究的通讯作者安德鲁·劳斯说,他最近在塔夫茨大学获得了心理学硕士学位。“这是为什么节奏对跳舞的欲望如此强烈的刺激的一个原因,但它也表明帕金森病等运动障碍和口吃等言语障碍可能与大脑中相同的听觉运动网络有关。”

“重要的是要注意,音乐节奏可以促进帕金森病患者更自然的运动,”塔夫茨大学生物学助理教授、该研究的合著者 Mimi Kao 补充道。“一种可以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,在生物学上与人类更密切相关并被用作许多人类疾病模型的大鼠,似乎在节律感知方面没有灵活性。他们可能会识别一系列音符,但只能以一个速度识别。然而,研究人员发现斑胸草雀更能通过节奏模式而不是特定的时间间隔来识别歌曲。他们可以识别节奏的模式,无论是快播放还是慢播放。研究人员认为,这是因为斑胸草雀而非大鼠具有用于学习和处理复杂声音序列的特殊大脑回路,并且实际上可能是比大鼠更好的模型系统,用于研究人类节奏处理的神经生物学。

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,而且跨物种的能力水平各不相同。例如,在辨别节奏时,可以在整个生命中学习新发声的鸟类(“开放式学习者”)应该胜过那些仅在青年时期学习歌曲的鸟类(“封闭式学习者”)。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,如雀类,可能有一种性别比它们的配偶具有更明显的声音学习能力。他们在学习新节奏模式的能力上也会有所不同。

作者预测在节奏检测方面表现更好的其他物种是阿尔斯通的歌唱老鼠、狨猴和日本猕猴,它们与其他物种一起进行呼叫和响应发声;声音灵活的海豹;蝙蝠会改变它们发声的时间,以产生规律间隔的咔嗒声以进行回声定位。

学习发声能力特别强的鸟类,包括那些可以模仿各种声音和人类语言的鸟类——如鹦鹉、乌鸦和凤头鹦鹉——可能具有非常发达的大脑区域,这些区域连接听觉和运动神经网络,不仅能识别节奏但也有复杂多变的节拍序列。许多没有歌唱曲目的鸟类,如鸽子,在学习节奏序列时表现不佳。

“斑胸草雀和其他可能具有灵活节律感知和专门的听觉运动前脑区域的物种将允许进行细粒度的、电路级的测量和操作,为我们提供有关人类言语和调节运动的神经结构的线索,”塔夫茨心理学说Aniruddh Patel 教授也是该研究的合著者。

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