Хотя животные реагируют на шум, могут издавать ритмичные звуки или быть обучены реагировать на музыку, способность непринужденно распознавать ритм в песне, реагировать на него или даже предсказывать – это куда более сложный процесс, в котором задействованы непростые нейронные и моторные механизмы. Это называется синхронностью ритма.

Лишь относительно недавно исследования (и домашние видеозаписи) показали, что некоторые животные, похоже, разделяют наше стремление двигаться в такт музыке. В новой работе группа специалистов из Токийского университета приводит доказательства того, что крысы могут демонстрировать врожденную – то есть, без какого-либо обучения или предварительного воздействия – синхронизацию ритма. По словам доцента Хироказу Такахаси из Высшей школы информационных наук и технологий, наиболее отчетливо эта способность проявляется при прослушивании ритма в пределах 120–140 ударов в минуту – в том же темпе, что и у людей.

"Музыка оказывает сильное воздействие на мозг и глубокое влияние на эмоции и познание. Чтобы эффективно использовать музыку, нам необходимо раскрыть нейронный механизм, лежащий в основе этого эмпирического факта"", – говорит Такахаси, который много лет изучает слуховую кору крыс.

У команды было две альтернативные гипотезы. Первая заключалась в том, что оптимальный темп музыки для синхронности ударов будет определяться константой времени тела (скорости, с которой тело будет реагировать на что-либо). Этот показатель различается у разных видов животных и намного выше у мелких животных по сравнению с людьми (вспомните, как быстро может бегать крыса). Второй вариант заключался в том, что оптимальный темп будет определяться константой времени мозга (скорости, с которой мозг реагирует на что-либо), которая удивительно схожа у разных видов.

"Результаты исследования с участием 20 человек и 10 крыс показали, что оптимальный темп для синхронизации ритмов зависит от константы времени мозга, – говорит Такахаси. – Это показывает, что мозг животных может быть полезен для выяснения механизмов восприятия музыки".

Крысы были снабжены беспроводными миниатюрными акселерометрами, которые могли измерять малейшие движения головы. Люди также носили акселерометры на наушниках. Затем всем участникам проигрывали одноминутные отрывки из сонаты Моцарта для двух фортепиано ре мажор, K. 448, в четырех различных темпах: 75%, 100%, 200% и 400% от исходного. Оригинальный темп составляет 132 удара в минуту, и результаты показали, что синхронность ритма была наиболее четкой в диапазоне 120-140 ударов в минуту. Команда также обнаружила, что и крысы, и люди подергивали головой в такт в одинаковом ритме, и что уровень подергивания головы снижался тем быстрее, чем больше была ускорена музыка.

Это означает, что способность слуховых и двигательных систем взаимодействовать может быть более распространена среди разных видов, чем считалось ранее.

"Мы также предполагаем, что в настройке ритма в слуховой коре участвует краткосрочная адаптация в мозге, – говорит Такахаси. – Мы смогли выяснить это, подогнав данные нейронной активности под математическую модель адаптации. Более того, наша модель показала, что в ответ на случайные последовательности щелчков наивысшая эффективность предсказания ритма возникала, когда средний межстимульный интервал (время между окончанием одного стимула и началом другого) составлял около 200 миллисекунд (одна тысячная секунды). Это соответствует статистике межстимульных интервалов в классической музыке, что позволяет предположить, что свойство адаптации в мозге лежит в основе восприятия и создания музыки".

В дальнейшем Такахаси и его коллеги планируют выяснить, какие еще свойства музыки связаны с динамикой мозга.

Исследование было опубликовано в журнале ScienceAdvances.