Bop Ratten im Takt

Zusammenfassung: Neue Erkenntnisse zeigen, dass Ratten ihre Köpfe im Takt der Musik bewegen können, was zeigt, dass Tiere eine angeborene Synchronisation von Rhythmen haben.

Quelle: Universität Tokio

Sich mit Präzision zu einem musikalischen Takt zu bewegen, galt als eine Fähigkeit, die dem Menschen von Natur aus einzigartig ist. Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass auch Ratten diese Fähigkeit besitzen.

Der optimale Rhythmus für das Nicken hing von der Zeitkonstante im Gehirn ab (der Geschwindigkeit, mit der unser Gehirn auf etwas reagieren kann), die für alle Arten ähnlich ist. Das bedeutet, dass die Fähigkeit unseres auditiven und motorischen Systems, mit Musik zu interagieren und sich zu bewegen, unter den Arten möglicherweise weiter verbreitet ist als bisher angenommen.

Diese neue Entdeckung bietet nicht nur einen tieferen Einblick in den tierischen Geist, sondern auch in die Ursprünge unserer eigenen Musik und unseres Tanzes.

Kannst du dich im Rhythmus bewegen oder hast du zwei linke Füße? Wie wir unsere Bewegung auf Musik abstimmen können, hängt anscheinend etwas von unserer angeborenen genetischen Fähigkeit ab, und diese Fähigkeit wurde früher als eine einzigartige menschliche Eigenschaft angesehen.

Obwohl Tiere auch auf Hörgeräusche reagieren oder rhythmische Geräusche machen oder darauf trainiert werden, auf Musik zu reagieren, ist dies nicht dasselbe wie die komplexen neuronalen und motorischen Prozesse, die zusammenarbeiten, damit wir den Rhythmus eines Liedes auf natürliche Weise erkennen können es oder sogar vorhersagen. Dies wird als Taktsynchronität bezeichnet.

Erst vor relativ kurzer Zeit haben Forschungsstudien (und Heimvideos) gezeigt, dass einige Tiere unseren Bewegungsdrang zu teilen scheinen. Ein neues Papier eines Teams der Universität Tokio beweist, dass Ratten dazu gehören.

„Ratten zeigten von Natur aus – d. h. ohne Training oder vorherige Exposition gegenüber Musik – eine deutliche Taktsynchronität zwischen 120 und 140 bpm (Beats per Minute), bei der auch Menschen den klarsten Takt aufweisen“, erklärte Associate Professor Hirokazu Takahashi von der Graduiertenschule für Informationswissenschaft und -technologie.

„Der auditive Kortex, die Region unseres Gehirns, die Geräusche verarbeitet, wurde ebenfalls auf 120-140 BPM eingestellt, was wir mit unserem mathematischen Modell der Gehirnanpassung erklären konnten.“

Aber warum überhaupt Musik für Ratten spielen?

„Musik hat eine starke Anziehungskraft auf das Gehirn und tiefgreifende Auswirkungen auf Emotionen und Kognition. Um Musik effektiv zu nutzen, müssen wir den neuronalen Mechanismus aufdecken, der dieser empirischen Tatsache zugrunde liegt“, sagte Takahashi.

“Ich bin auch Spezialist für Elektrophysiologie, die sich mit der elektrischen Aktivität im Gehirn befasst, und ich habe viele Jahre lang den Hörkortex von Ratten untersucht.”

Das Team hatte zwei alternative Hypothesen: Die erste war, dass das optimale musikalische Tempo für Taktsynchronität durch die Zeitkonstante des Körpers bestimmt würde. Es ist zwischen den Arten unterschiedlich und bei kleinen Tieren viel schneller als bei Menschen (denken Sie daran, wie schnell eine Ratte sich selbst versenken kann).

Das zweite war, dass das optimale Tempo stattdessen durch die Zeitkonstante des Gehirns bestimmt würde, die für alle Arten überraschend ähnlich ist.

„Nachdem wir unsere Forschung mit 20 menschlichen Teilnehmern und 10 Ratten durchgeführt haben, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass das optimale Tempo für die Beat-Synchronisation von der Zeitkonstante im Gehirn abhängt“, sagte Takahashi.

“Dies zeigt, dass das Tiergehirn nützlich sein kann, um die Wahrnehmungsmechanismen von Musik aufzuklären.”

Die Ratten waren mit drahtlosen Miniatur-Beschleunigungsmessern ausgestattet, die in der Lage waren, die kleinsten Bewegungen des Kopfes zu messen.

Die menschlichen Teilnehmer trugen außerdem Beschleunigungsmesser an Kopfhörern. Dann wurden ihnen einminütige Ausschnitte aus Mozarts Sonate für zwei Klaviere in D-Dur, KV 448, in vier verschiedenen Tempi vorgespielt: fünfundsiebzig Prozent, 100 Prozent, 200 Prozent und 400 Prozent der Geschwindigkeit.

Das ursprüngliche Tempo beträgt 132 bpm und die Ergebnisse zeigten, dass die Taktsynchronität der Ratten im Bereich von 120 bis 140 bpm am deutlichsten war.

Das Team fand auch heraus, dass Ratten und Menschen ihre Köpfe im Takt mit einer ähnlichen Geschwindigkeit schüttelten und dass das Kopfschütteln mit zunehmender Musikgeschwindigkeit abnahm.

„Nach unserem besten Wissen ist dies der erste Bericht über eine angeborene Taktsynchronisation bei Tieren, die nicht durch Training oder musikalische Exposition erreicht wurde“, sagte Takahashi.

„Wir stellten auch die Hypothese auf, dass die kurzfristige Anpassung im Gehirn an der Beat-Tuning im auditiven Kortex beteiligt ist. Wir konnten dies erklären, indem wir unsere neuronalen Aktivitätsdaten an ein mathematisches Anpassungsmodell anpassten.

„Darüber hinaus zeigte unser Anpassungsmodell, dass als Reaktion auf zufällige Klicksequenzen die höchste Schlagvorhersageleistung auftrat, wenn das durchschnittliche Interstimulus-Intervall (die Zeit zwischen dem Ende eines Stimulus und dem Beginn eines anderen) etwa 200 Millisekunden (ein Tausendstel einer Sekunde) betrug zweite).

Forscher sehen darin nicht nur einen faszinierenden Einblick in den tierischen Geist und die Entwicklung unserer eigenen rhythmischen Synchronität, sondern auch einen Einblick in die Entstehung von Musik selbst. Bild ist gemeinfrei

“Dies stimmte mit der Statistik der Internote-Intervalle in der klassischen Musik überein, was darauf hindeutet, dass die Eigenschaft der Anpassung im Gehirn der Wahrnehmung und Schaffung von Musik zugrunde liegt.”

Forscher sehen darin nicht nur einen faszinierenden Einblick in den tierischen Geist und die Entwicklung unserer eigenen rhythmischen Synchronität, sondern auch einen Einblick in die Entstehung von Musik selbst.

Siehe auch

Es zeigt ein Gehirn

„Als nächstes möchte ich aufzeigen, wie andere musikalische Eigenschaften wie Melodie und Harmonie mit der Gehirndynamik zusammenhängen. Ich interessiere mich auch dafür, wie, warum und welche Gehirnmechanismen menschliche kulturelle Bereiche wie bildende Kunst, Musik, Wissenschaft, Technologie und Religion schaffen“, sagte Takahashi.

„Ich glaube, diese Frage ist der Schlüssel zum Verständnis der Funktionsweise des Gehirns und zur Entwicklung der KI (künstliche Intelligenz) der nächsten Generation. Als Ingenieur interessiere ich mich auch dafür, Musik für ein glückliches Leben zu nutzen.

Finanzierung: Diese Arbeit wurde teilweise von JSPS KAKENHI (20H04252, 21H05807) und dem JST Moonshot R&D-Programm (JPMJMS2296) unterstützt.

Über diese Neuigkeiten aus der Musik- und Neurowissenschaftsforschung

Autor: Josef Krischer
Quelle: Universität Tokio
Kontakt: Joseph Krisher – Universität Tokio
Bild: Bild ist gemeinfrei

Ursprüngliche Forschung: Den freien Zugang.
“Spontane Beat-Synchronisation bei Ratten: Neuraldynamik und Motorantrieb” von Hirokazu Takahashi et al. Wissenschaft Translationale Medizin


Zusammenfassung

Spontane Synchronisation von Schlägen bei der Ratte: neurale Dynamik und motorischer Antrieb

Die Wahrnehmung und das Timing von Schlägen zwischen 120 und 140 Schlägen/min (BPM) ist beim Menschen üblich und wird häufig in der Musikkomposition verwendet. Warum Taktsynchronisation bei einigen Arten selten ist und der Mechanismus, der das optimale Tempo bestimmt, unklar ist.

Hier untersuchten wir körperliche Bewegungen und neuronale Aktivitäten bei Ratten, um ihre Schlagempfindlichkeit zu bestimmen.

Eine genaue Untersuchung der Kopfbewegungen und neuronalen Aufzeichnungen ergab, dass die Ratten eine signifikante Schlagsynchronisation und Aktivität im Hörkortex zwischen 120 und 140 BPM aufwiesen. Mathematische Modellierung legt nahe, dass dieser Schlageinstellung eine kurzfristige Anpassung zugrunde liegt.

Unsere Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass das optimale Tempo für die Schlagsynchronisation eher durch die Zeitkonstante der konservierten neuronalen Dynamik über Arten hinweg bestimmt wird als durch die artspezifische Zeitkonstante physischer Bewegungen. Somit kann die latente neuronale Neigung zur auditiven motorischen Mitnahme eine viel weiter verbreitete Grundlage für die menschliche Mitnahme bieten als derzeit angenommen.

Weitere Studien, die Menschen und Tiere vergleichen, werden einen Einblick in die Ursprünge von Musik und Tanz geben.

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