Батрахоспермум № 29(91) – Чувство зооритма!

batrachospermum-zoorhythm

Одним обычным августовским днем 2007 года в приют для попугаев в Шерервилле, штат Индиана (США), пришел мужчина, принес молодого какаду с желтыми перьями на голове, которые воздымались ирокезом в минуты волнения. Его звали Снежок. Семья, где он жил, больше не могла дать ему внимание и заботу, в которых он нуждался, объяснил мужчина. Ах, да, еще он бесподобный танцор, это надо видеть, добавил он и оставил компакт-диск с любимыми записями Снежка.

Конечно-конечно, отшутилась Ирена Шульц, хозяйка приюта. Она глубоко ценила интеллект и таланты птиц, даже наблюдала, как попугаи покачиваются в такт музыке, но «танцы» – это дядька, несомненно, преувеличивал.

Вечером она вставила диск в компьютер – заиграла композиция Everybody от Backstreet Boys. В то же мгновение Снежок, сидевший на руке Ирены, начал притопывать лапкой и кивать головой с великим рвением и точностью: его движения синхронизировались с ритмом! «Я не могла поверить своим глазам, – говорит Шульц. – Эта птица – хореографический феномен. Он не просто переступал ножками, а буквально топтал ими по руке. Я подумала: боже, птица наслаждается этим!»

Вскоре и весь мир насладился его буйной джигой. Шульц запостила видео танцующего попугая в блоге приюта, а кто-то скопировал его в YouTube – и за одну неделю оно набрало больше 200 000 просмотров (на сегодня видеоролик, который теперь хранится на официальном канале Снежка, просмотрели уже больше 6 миллионов раз). Снежок появился в «Позднем шоу с Дэвидом Леттерманом», передаче «Доброе утро, Америка» и бесчисленном количестве иных телешоу, снялся в рекламах фастфуда, страховой компании и минеральной воды.

Публичный дебют Снежка также привлек внимание двух ученых из Института нейронаук в Калифорнии – Джон Айверсен и Анируддх Патель занимались эволюционным происхождением и нейробиологией ритма и музыки. В то время не существовало документальных свидетельств того, что животные, кроме человека, способны танцевать (по-научному – загружать внешний ритм в свою моторную систему). «Мы посмотрели это видео, и оно снесло нам голову! Мы впервые увидели подобное», – вспоминает Айверсен.

Ученые провели со Снежком эксперименты, в которых меняли темп его любимых песен и наблюдали за его реакцией, без всяких тренировок и поощрений. Какаду танцевал урывками, не беспрерывно, но покадровый анализ видеозаписей подтвердил, что он адаптировал движения к ритму, хотя точно попадал в такт лишь в 25% случаев. Патель и Айверсен опубликовали свои первые исследования по Снежку в 2008 и 2009 годах, Ирена Шульц там числится соавтором.

В то же время появились данные о том, что двигаться в такт могут представители еще 14 видов попугаев, а также азиатские слоны, видеоролики с которыми нашлись на YouTube. Дальнейшие свидетельства пришли от американского нейробиолога и музыканта Дэвида Салзера, который записывал альбомы вместе с оркестром азиатских слонов в Таиланде, сконструировав для них барабаны, гонги и другие инструменты. В Японии научная группа Ёсимасы Секи натренировала волнистых попугайчиков клевать в ритме светодиода, вспыхивающего в разных темпах. А вот у макаков-резусов ритмического таланта обнаружено не было: им больше года потребовалось, чтобы хотя бы понять задание, но даже тогда они мазали мимо ритма.

Все это соответствовало гипотезе Пателя, которую он высказал в 2006 году: музыкальный ритм – это побочное следствие вокального обучения, то есть способности воспроизводить звуки, прежде неслыханные. Люди, попугаи и слоны вокально обучаемы. У слонов задокументировано подражание звукам грузовиков и других зверей, а попугаи так вообще пернатые синонимы имитации. Обезьяны, с другой стороны, обходятся врожденным набором уханий и криков. Патель отмечал, что голосовое обучение у избранных видов усиливает связи между зонами мозга, ответственными за слух и движение, и это делает восприятие ритма возможным.

К 2012 году гипотеза вокального обучения, казалось, превратилась из осторожного замечания в многообещающее объяснение биологического происхождения ритма. Люди, попугаи и слоны неслучайно эволюционировали в вокальных подражателей, и они обладают врожденным талантом к распознаванию и повторению слышимых ритмов. Акустически ригидные приматы, напротив, не смогли его в себе развить. Все стройно и логично объяснялось этой гипотезой. Как вдруг из воды выскочило млекопитающее, прежде не замеченное за музыкальной активностью, и заставило научное сообщество все пересмотреть.

Тюленье буги, бонобий бит

Через несколько лет после того, как Снежок прославился, Питер Кук, аспирант Калифорнийского университета в Санта-Крузе, изучавший поведение ластоногих, и студент того же вуза Эндрю Рауз решили проверить гипотезу вокального обучения на примере какого-нибудь ластоногого. (Напомним, ластоногие – это сборная группа млекопитающих, которую раньше рассматривали в качестве самостоятельного отряда, а ныне она утратила статус таксона, и ее представители включены в отряд хищных, подотряд псообразных, причем моржи, морские львы и котики на эволюционном древе оказываются ближе к медвежьим, а настоящие тюлени – к куньим.)

Моржи и тюлени, может, и не столь искусны в звукоимитации, как попугаи, но все-таки кое-что умеют. В 70–80-х один особо выдающийся тюлень по кличке Гувер научился подражать человеческой речи и приветствовал посетителей Аквариума Новой Англии в Бостоне фразами «Здорово!» (Hello there!), «Как вы?» (How are ya?) и «Убирайтесь!» (Get outta here!), произнесенными с характерным местным акцентом. А вот морские львы даже близко не обрели такой вокальной гибкости. «Они могут лаять и хрюкать по команде, поскорее или помедленнее, – говорит Кук. – Но не похоже, чтобы они умели менять частоту или производить новые звуки».

Тем не менее исследователи решили попробовать научить морскую львицу по имени Ронан танцевать. Сначала Кук обучил ее кивать головой под простые метрономные тиканья частотой 80 и 120 ударов в минуту. Это не доказывало, что Ронан обладала способностью распознавать ритм и синхронизировать с ним движения, она могла научиться двигаться с двумя скоростями в ответ на два разных звука – подобно собаке, которая бежит трусцой по одному свистку и ускоряется по другому. Во втором эксперименте Кук предложил Ронан темпы, которые ей ранее не встречались: 96, 88, 108, 132 и 72 удара в минуту. Теперь ей нужно было качать головой в такт без предварительной тренировки. И Ронан превосходно с этим справилась! Разве что иногда спешила при замедленном темпе или опаздывала при ускоренном.

Но могла ли она танцевать, как Снежок, под настоящую музыку со всеми фразировками, аранжировками и сбивками? Еще как! И под бэкстритбойзовский Everybody, и под Boogie Wonderland от Earth, Wind & Fire. Даже варьирование темпа диско-шлягера не сбило морскую львицу с толку. «Она была невероятно точна, прямо сходу вникла!» – восхищается Кук. Попадания в ритм никак не могли быть случайными, пишет он вместе с коллегами в научной статье, опубликованной в 2013 году.

В последние годы появились и другие исследования, которые показали, что животные, считавшиеся вокально необучаемыми, – в частности, обезьяны – также имеют чувство ритма. В отличие от попугаев, слонов и тюленя Гувера приматы несведущи в звукоподражательстве и не способны освоить даже элементарные человеческие слова, не говоря уж о названии нашего журнальчика. Тем не менее давно известно, что дикие шимпанзе и бонобо хлопают ладонями и стопами по своим телам или резонирующим объектам вроде поленьев или пеньков, когда играют или укрепляют свою доминантность.

В 2012 году японские приматологи из Киотского университета опубликовали первое доказательство того, что шимпанзе могут синхронизировать свои хлопки с аудиоритмами. В 2015-м поступило сообщение о нидерландском шимпанзе Барни, который десятью годами ранее продемонстрировал спонтанную «игру» на импровизированном барабане в виде пластикового ведра, причем математический анализ выявил неслучайность ударных последовательностей – некоторые из них обладали темпом и интервалами, характерными для ритмичной музыки, как у людей.

Примечательный случай произошел в 2010 году в научно-исследовательском обезьяньем питомнике в Де-Мойне, штат Айова. Патрисия Грей, пианистка и специалист по биомузыке (музыке, созданной животными, отличными от человека), в ожидании эксперимента от нечего делать стала настукивать рукой по стеклянной перегородке. С другой стороны стекла бонобо по имени Канзи ответил таким же точно постукиванием, попадая в темп Грей. Любопытно, подумала та. Как долго он сможет выдерживать темп? Спонтанный эксперимент продолжился и не прекратился даже тогда, когда пришло время кормежки Канзи: он просто перекатился на спину и стал поедать зеленые луковицы при помощи рук, а стучать продолжил ногами.

Чтобы научным образом доказать способность бонобо отбивать бит, в 2011 году Патрисия Грей и нейробиолог Эдвард Лардж, специализирующийся на восприятии музыки, предприняли более масштабный эксперимент в зоопарке Джексонвилла, штат Флорида. Ученые заказали для бонобо специальный барабан, который подходил им по росту и был способен выдержать удары мощных обезьяньих рук. Чтобы подстраховаться, его вмонтировали в бетонный пол вольера.

not-quite-my-tempo-bonobo

Поначалу бонобо с подозрением отнеслись к новшеству, но, когда работники зоопарка продемонстрировали им его возможности, их восхищению не было предела. К осени несколько высокоранговых самок по собственному желанию барабанили вместе с персоналом и вовлекали в процесс всех остальных. Настоящие эксперименты стартовали в декабре и продлились вплоть до весны. С одной стороны сетки экспериментатор слушал в наушниках метроном и барабанил, с другой стороны 29-летняя Куни – наиболее преуспевающая барабанщица-бонобо – могла проявить инициативу и тоже начать
отстукивать на своем барабане. Ее успехи были сопоставимы с успехами попугая Снежка, и у обоих примерно соответствовали способностям человеческого ребенка.

«Мы хотели, чтобы бонобо участвовали добровольно, ведь они могут так же зависеть от своего настроения, как и люди, – говорит Грей. – Собранные нами данные ясно показали, что Куни может чувствовать ритм, даже если проявляет лишь временную заинтересованность. Каждый раз, когда появляются новые виды, демонстрирующие способность к синхронизации, такие как морской лев или бонобо, эти факты пробивают брешь в той стройной схеме, которая, как мы думали, доподлинно описывала, кто может в ритмику, а кто – нет».

В стиле ритм-н-мозг

Несмотря на эти новые результаты, Патель и Айверсен не готовы отказаться от гипотезы вокального обучения. «Я думаю, она все еще объясняет большую часть данных», – упрямствует Айверсен, занятый теперь в Центре вычислительной нейробиологии имени Шварца при Калифорнийском университете в Сан-Диего. Вместе с Пателем он хочет увидеть больше экспериментов с другими видами, не являющимися вокально обучаемыми, в частности собаками и лошадьми. Почему, к примеру, собаки не танцуют? В конце концов, они тысячи лет принюхивались к нашей музыке и танцам. Да потому что у них нет подходящих нервных контуров, уверен Айверсен.

И все же, если будущие эксперименты подтвердят, что врожденное чувство ритма не зависит от нервных контуров, уникальных для вокально обучаемых животных, тогда как же мозг улавливает ритм? И каково эволюционное происхождение этой способности? Настало время для поиска альтернативного объяснения.

Как известно, мозг всех живых существ – чрезвычайно ритмичная биомашина. Как отдельные нейроны, так и их группы демонстрируют повторяющиеся флуктуации в электрохимической активности. Если активность тысяч или миллионов соединенных друг с другом нейронов мозга синхронизирована, то ее циклические изменения можно зарегистрировать с помощью сети электродов на поверхности скальпа – так получается электроэнцефалограмма (ЭЭГ), графическое изображение колебательного процесса в виде синусоид.

Хотя исследователи знают, что эти ритмы сильно зависят от поведения и конкретные из них коррелируют с особыми физиологическими состояниями (например, сна и бодрствования), их конкретное назначение остается неясным. Некоторые полагают, что это неизбежный и по большей части бесполезный побочный продукт мозговой коммутации. Другие думают, что такие колебания могут нести в себе закодированную информацию. Мы так и вовсе считаем, что эти шифровки присылают к нам инопланетяне-пупенмейстеры с помощью еще не открытых таинственных зейтрино, взаимодействующих с мозготканью, – пытаются таким образом с нами общаться, управляя нашим же поведением. Жаль, скучные ученые не склонны рассматривать нашу гипотезу, а иные даже смеют угрожать нам бритвой какого-то Оккама.

С 1970-х годов в научной среде бытует мнение, что мозговые макроколебания особенно важны в деле распознавания ритмических паттернов окружающего мира, то есть собственные ритмы мозга могут синхронизироваться с внешними ритмами. Тем не менее первые экспериментальные подтверждения этой идеи были получены лишь в 2005 году, когда ЭЭГ-исследование показало, что при прослушивании звуков, запускаемых с равной периодичностью, определенные нейроконтуры начинают колебаться в том же ритме. «Странно, что никто раньше этого не проверял», – удивляется Эдвард Лардж, один из авторов работы. За ней последовали десятки подобных экспериментов, подтвердивших синхронизацию нейроритмов разных животных (включая обезьян и рыбок данио-рерио) с аудиоритмами от разных источников (метроном, классическая музыка, человеческая речь).

auditory-cortex

Первоначально Лардж и другие ученые фокусировали свой интерес на колебаниях в слуховой коре, где упорядочиваются и интерпретируются звуковые сигналы. Затем благодаря исследованиям с привлечением методов МЭГ и фМРТ выяснилось, что нейроконтуры, ответственные за двигательную активность, тоже воспринимают звуковые ритмы. «Что удивительно, моторные зоны активны даже тогда, когда люди просто спокойно сидят и слушают, – говорит Лардж. – Получается, слуховая и моторная зоны синхронизируются друг с другом и одновременно с внешними ритмами, и, возможно, именно это помогает нам сохранять и запоминать паттерны, которые мы потом можем воспроизвести!»

Любопытно, что Патель и Айверсен интерпретируют эти открытия в пользу своей любимой гипотезы вокального обучения. Факт соответствия макроколебаний мозга внешним речевым и музыкальным комбинациям не является достаточным для объяснения механизма чувства ритма, уверяют они. Музыкальное чутье развивается только у тех видов, которые обладают крепкими связями между двигательной и слуховой зоной, позволяющими синхронизировать колебания в них с особой точностью. Согласно их модели, когда мы сидим абсолютно спокойно и слушаем музыку, участки мозга, ответственные за планирование наших движений, предсказывают, где стукнет следующий бит. Затем слуховая кора использует эти предсказания для собственной синхронизации с ритмом. Иными словами, мозг находит в музыке смысл лишь тогда, когда соотносит ее с телесными движениями, даже если само тело в данный момент не двигается.

Лардж полагает, что это ложный вывод: «Я не думаю, что чувство ритма нуждается в каких-то особенно сложных контурах. Если в мозге есть связи между слуховым и моторным центрами, то мы сможем наблюдать их синхронную работу». С ним соглашается Питер Кук, ныне работающий в Университете Эмори в Атланте, штат Джорджия: «Вряд ли гипотеза вокального обучения научит нас еще чему-то. Чувство ритма может корениться в очень древнем, законсервированном механизме мозговой коммуникации». Этой же идеей пронизана и его новая статья о морской львице Ронан, опубликованная в июне.

Следует понять, что пение, танец и иная активность, опирающаяся на слышимые биты, всего лишь одна из форм проявления ритма среди живых существ, отмечает Кук. Но ведь есть еще синхронные вспышки страстных светлячков, скоординированная охота волков и косаток, живописные мурмурации скворцов и завораживающие брачные танцы тропических птиц. И не забудем про движения конечностей при локомоции и, конечно же, сердцебиения. Очевидно, что ритм – это фундаментальное свойство жизни, отраженное в бесчисленных связях между органами чувств и мышцами, между сенсорными и моторными зонами всех животных мозгов. Формировать эти связи, чтобы использовать информацию, полученную извне, для регуляции поведения организма, – это и есть главное предназначение нейронов и мозга, считает Кук. «Мозг в основе своей – это сеть контуров, совместная работа которых происходит благодаря синхронизации, – говорит он. – Ритм попросту вшит в любой мозг по умолчанию».

Но, дядь, если эволюция так щедро поработала иглой, то почему среди животных столь редко встречается конкретно музыкальная ипостась ритмичности? А возможно, что и не редко вовсе. Научные свидетельства последних лет наводят на мысль о том, что скрытая способность чувствовать музыкальные ритмы распространена намного шире, чем считалось, – просто для того, чтобы явить себя во всей красе, ей требуется определенная стимуляция. Люди, попугаи и слоны – высокоразвитые социальные существа, которым голосовое общение необходимо для воспроизводства и выживания. Есть некий смысл в том, что виды, подобные вышеперечисленным, особенно чувствительны к аудиоритмам. Но их особые умения непременно базируются на более обыденных способностях и менее замысловатой нейрокоммутации, которые весьма распространены в животном царстве. Когда не слишком разговорчивые создания получат подходящие возможности для реализации и годные поощрения, их скрытая музыкальность явит сама себя. «Самое каверзное тут мотивация, – полагает Питер Кук. – Сперва Ронан даже ухом не повела в сторону музыки. Но стоило дать ей должный урок и стимул, она такая: пф-ф, ну конечно, я это могу!»

До сих пор уникальная музыкальная одаренность человека объяснялась биологическими различиями. Некоторые младенцы инстинктивно подплясывают и трясут конечностями, когда видят танцующих или поющих людей, что вроде бы предполагает врожденное чувство ритма. Но сможет ли ребенок развить чувство ритма и музыкальный талант, если не будет слышать музыки и видеть танцы? Что если отличие от других животных обусловлено не столько биологией, сколько культурой?

Быть может, мы больше похожи на Снежка, Ронан и Куни, чем готовы признать: мы все имеем природную способность чувствовать ритмы, но она требует правильной среды, чтобы себя обнаружить. Вероятно, дело не в нашем биологическом отличии или превосходстве, скорее мы просто преуспели в создании такой среды. Сегодня музыка пронизывает каждую фазу нашего жития, сопровождает нас с материнской утробы до самой могилы, от колыбельной до отпевания. Может, мы и не единственный вид с чувством ритма, но только мы обладаем культурой музыки и танца. Мы – алчные потребители ритма, но также верные его последователи и бережные хранители.


Номер подготовили: Андрей Бочегов, Виктор Ковылин. По материалам: Quanta Magazine. Финальная иллюстрация: Olena Shmahalo. Фото на обложке: Irena Schulz / Bird Lovers Only.

Все права на данный русскоязычный текст принадлежат нашему журналу. Убедительная просьба не копировать его в соцсети или куда-либо еще без договоренности с редакцией. Если хотите поделиться информацией с вашими подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на этот номер – мы будем рады. И конечно, будем очень признательны за любую поддержку нашего проекта. С уважением, Батрахоспермум.

sgbiusjo3yy

Вас также могут заинтересовать статьи:
Способна ли нейробиология понять Донки Конга?
Таинственное исчезновение и возвращение Белохвостика
Наука о скуке