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大自然可能有自己偏好的节奏
从闪烁的萤火虫到人类的音乐,许多生物节律似乎都集中在同一节律范围内
来源:科学美国人在泰国的红树林中拍摄以同步闪烁而闻名的 Pteroptyx malaccae 萤火虫时,研究人员发现了一个巧合:附近的蟋蟀似乎与闪烁的昆虫同步鸣叫。 “我想,哇,这两个人可以互动吗?”西北大学生物物理学家盖伊·阿米凯 (Guy Amichay) 说道,他是这一现象的一项新研究的主要作者。 “这也让我大吃一惊,因为它是光与声音的对比。”
更仔细的分析表明,两者都以几乎相同的节奏产生信号——大约 2.4 赫兹,即每分钟大约 145 次。
虽然节奏的极端接近可能确实是巧合,但一项动物交流研究调查显示,更广泛的范围(大约 0.5 到 4 赫兹,或每分钟 30 到 240 次节拍)在体型差异巨大的动物中反复出现,从萤火虫和招潮蟹到鱼、鸟、猿和人类。
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研究人员在 PLOS Biology 上报告了他们的发现,还从庞大的野生动物声音档案库 xeno-canto 中筛选了 124 个录音,并识别出 50 个具有规则节奏信号的物种。这些也聚集在相同的节奏范围内,峰值约为每分钟 180 次。
阿姆斯特丹大学音乐认知研究员 Henkjan Honing(未参与这项研究)表示:“在极其多样化的物种和交流系统中可能存在一种共同的节奏,这确实非常有趣。”他补充道,大多数流行的西方音乐都在这个范围内,大约为每分钟 120 拍(2 赫兹)。
其中许多物种在物理上也能够以超出此范围的节奏发出信号。那么他们为什么不呢?为了回答这个问题,研究人员将注意力从信号发送者转移到接收者,因为所有信号最终都是由由神经元组成的神经系统处理的。
神经元不会立即响应传入的信号;他们的响应可能取决于之前几百毫秒内收到的输入。研究人员想知道这个处理时间是否可能使神经回路对某些节奏特别敏感,就像挥杆在秋千上来回移动所需的时间决定了推力何时会产生最大效果一样。计算机模型表明,以每分钟 120 次节拍的内部“节奏”构建的简单神经回路对也在该范围内的信号反应最好。
康奈尔大学认知科学家诺里·雅各比(未参与这项研究)表示,这些发现呼应了数十年来对人类节奏感知的研究:尽管人类可以在各种节奏之间同步,但节拍感知和产生往往在大约每分钟 85 至 120 次节拍的首选节奏范围内达到峰值。
Honing 警告说,神经解释只是一种可能性。其他生物节律,例如运动或呼吸,也可以帮助设定动物交流的节奏——让不同物种达到相似节奏的程度有待确定。
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