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珍惜你身边能跟着音乐跳舞的动物,它很了不起

本帖由 漂亮的石头2015-06-08 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    为什么有些鸟类会随着音乐跳舞?


    问题补充说明:

    视频:搞笑 dancing bird

    [​IMG] 郝韬贤,cs玩家

    首先从看到这个视频的感受说起吧。那年我还小,看到这个视频的时候反应大概是这样的。

    [​IMG]

    这是一个打破我常识的视频。如此有乐感的动物!!在我的常识里人类是唯一能欣赏音乐,能识别节奏的生物,但是这个视频显然抛出了一个巨大的疑问。。。感觉世界观被刷新了。

    这个行为是否为后天训练?是不是所有的鸟类都有这种能力?或者是否在自然界具有普遍性?抱着验证这种心理,我在 youtube 上大量的搜索并观看了关于动物舞蹈的视频。由此得出了一个非常确切地结论:鸟类中鹦鹉是确切有乐感的。比如当你下面这只巴丹跳江南 Style。

    鹦鹉也为鸟叔疯狂大秀“江南 Style”舞蹈

    除此之外,很多鸟类的舞蹈其实仅仅是求偶舞蹈。例如下面这个红顶侏儒鸟的太空舞步。它们不需要音乐和节奏。

    会太空步的鸟真的是鸟中 MJ

    也观察到一个视频描述丘鹬也能随音乐舞蹈。在深入观察后表示无法确定这是否仅仅为偶然,因为这本身也就是丘鹬的求偶舞蹈,或许和音乐并无关。一只跳舞的丘鹬

    总而言之,根据网络上的视频资料来看,仅仅有鹦鹉显示出了这种“人类才有的能力" 。当然这并不能排除有可能有其他的种类的鸟类具有对节奏的同步能力,因为鹦鹉是宠物鸟类,其视频资料的量是大于野生鸟类的,但是无疑鹦鹉是独特的,因为和我们关系更近的猫狗和灵长类动物在驯养过程中均没有表现出能和音乐互动的能力。

    • Boom

    在确认这一点后我读了大量的文献,希望能找到为什么鹦鹉有这样的能力。

    发现实际上这涉及到非常深层次的对于生理学,神经学,以及音乐本身的研究。包括我们对音乐的认知机理,音乐的组成要素,有很多对于人类自身都还不了解的问题。近年来人类尝试从进化论的角度来分析这个问题,但是由于进化论有三要素:变异,遗传,自然选择,限制了科学对于"认知"的探究。 研究动物认知发展的时候是没有办法去收集证据的,因为意识并不会成为化石。

    我们欣赏音乐的能力是不是因为我们的生理结构?音乐认知和文化是否有关系?音乐对生物(人类)的生存和择偶造成了哪些影响?

    这里有太多的疑问,这个问题已经远远不是我之前设想的“为什么”一句话那么简单了

    • 舞蹈机理和一些观察

    为了强行回答为什么,我们首先要了解若干概念。第一个便是“Pulse/Beat Perception/Extraction/Induction” (从这个概念的命名就应该看出学术界对于这个能力命名极为混乱。在这里我翻译成节奏感知

    这个能力简单说来就是一个生物在听取一段声波以后从中识别并提取规律性脉冲的能力。

    人类从一出生就已经有这种能力,事实上在哺乳动物中,这是一种非常独特的能力,直到 21 世纪我们都一直相信我们是唯一拥有这种能力的哺乳类物种。根据研究,这种看似简单的能力实际上是非常复杂的。(Merker et al., 2009)

    这之后的另一个概念叫做 Entrainment, 代表的是一个生物对于外界韵律改变自身行为(合奏,歌唱,或者跳舞)如果这个生物能完美感知节奏并”踩在拍子”上 我们则认为这是 synchronization,我翻译为节奏同步。大脑在这个过程中的反应由于太深入神经学,和后文相关性不大我就不表了。(其实是我看不懂了)

    在过去几十年的实验中,人们发现昆虫和蛙类能同步某些特定频率,特定节奏,无论是声音的还是视觉上的,例如蛙鸣和萤火虫的闪烁频率。然而这个范围很窄并且有大量的限制条件,比如要有持续性,频率范围很小,而且反应输出模式单一。

    人类在这一点上是十分不同的。我们可以针对任意的规律性节奏做出多变的反应,这相对动物简直是做了什么不得了的事情!因为这类的行为完全不存在于其他低等物种,甚至灵长类动物。.人们一直自我感觉超级好。youtube 兴起改变了这个观点。

    有一天,某科学家在 youtube 上看到了一只叫做“雪球”的鹦鹉(视频下方贴出)

    实拍爆笑鹦鹉跳舞—在线播放—优酷网,视频高清在线观看

    他们的第一反应一致是质疑这个视频的真实性,因为他们觉得这鸟比他们会跳舞多了。于是这群严肃科学家就飞去印地安那州研究这个叫做“雪球”小朋友了。他们搞了一些实验来验证和学习“雪球”的 PPE(pulse/beat perception entrainment 见上文)能力。

    他们把“雪球”最爱的歌曲:后村男孩的“everybody”调成正常速,悲情速和鬼畜速然后一边傻笑一边看雪球跳舞,然后录下来给老婆看完顺便自己拿着小视频写论文。这位科学叫叫做 Aniruddh Patel 他的这篇 Experimental evidence for synchronization to a musical beat in a nonhuman animal 后来也是被相关学习大量引用。

    通过 Patel 的实验,他们证明了雪球不止可以对于旋律精确的动作反应,甚至能够预判下一个鼓点的时机,并在下一个动作与鼓点完全重合,这说明雪球能和人类一样在脑内延续一段节奏。实验结果迅速的引起了大量的注意,科学家们把目光放到了其他和雪球相近的动物上。另一名叫做 Schachner 的科学家在研究了 1000 个 youtube 视频以后,发现有 15 个物种表现了显著的 PPE 能力。

    令人惊讶的是,其中 14 个物种为鹦鹉,另一个为亚洲象。在这之后的后续研究里,科学家发现虎皮鹦鹉不止可以对音乐做出舞蹈,还可以对视觉节奏作出反应。这也是到目前为止为一一个实验室级别的 PPE 多样本验证试验。

    在后续对于哺乳动物的试验中人们发现,加州海狮在经过训练以后可以达到非常高水平的 PPE,而灵长类动物虽然经过训练也或多或少可以准确地对低速单一的节奏做出反应,其能力相较鹦鹉和人类仍然相去甚远。

    Schachner 在研究完 1000 个小视频后也提到,虽然阿猫阿狗天天都暴露在人类的音乐之下,但是没有任何证据显示出他们具有这样的能力,也从侧面说明鹦鹉的这种音乐天赋实属稀有。

    [​IMG]

    (A) Sulfur-Crested Cockatoo (Cacatua galerita); (B) Budgerigar (Melopsittacus undulatus); (C) California Sea Lion (Zalpohus californianus)

    A 美冠鹦鹉 B 虎皮鹦鹉 C 加州海狮

    • 可能的原因

    首先,again 我们必须要回到文章的开头,正如我列举的视频中鸟类的舞蹈分为两种,一种是单纯的求偶类舞蹈,而另一种如鹦鹉表现出的则是 PPE 能力。

    说到这可能很多人都会想到我们和鹦鹉的共同点:强大的声音学习能力(complex vocal learning)

    这个能力在自然界是极不寻常的。Patel 认为,声音学习要求声音输入和输出驱动的紧密结合,而支撑这种输入输出的神经结构在脊椎动物里也许是非常少见的。PPE 能力十分有可能是我们在进化出声音学习能力过程中,由于神经结构改变而带来的一个副产物。

    而至于之前提到的那头印度象,用 Patel 的这个理论也是说得通的。因为近期研究显示印度象也有复杂的声音学习能力。

    [​IMG]

    Fig.x 进化树上几种确定有声音学习能力和节奏同步能力的动物

    如上图所述,这个假设也许是说得通的,然而有一些动物虽然有很强大声音学习能力,并没有显示出 PPE 能力。所以科学家推测,也许声音学习能力是 PPE 的必要补充分条件。这也给未来我们对于海豚,鲸类等明显有 vocal learning 的生物的训练实验提供了一个思路。

    在此理论的启发下我立刻想到了鹩哥和八哥,果然,我迅速的找到了鹩哥跳舞的资料,这应该可以算作是对 Schachner 观察的一个补充同时也是对 patel 理论的一个支持。鹩哥鸟跳舞

    尽管这个理论似乎是站得住脚的,Patel 的理论仍然缺乏大量严谨实验室实验的支持,而且海狮似乎并没有声音学习的能力。所以最后还是得说,离我们确定为什么鸟类(尤其是鹦鹉)会有这种能力还有很长一段路要走。

    对于这个假设的一个个人理解:具有声音学习 / 模仿能力的生物必须要准确的在大脑中记忆输入的声波信息,并能够直接用自我声带输出相同构成的震动。这种能力要求动物有很强的节奏感,否则在输出的时候交流对象会无法识别,就好像 0.5 倍速的音乐我们往往已经听不出是什么。所以说节奏感是交流的必须,而不是反过来。

    • 一些后话

    我将这个鹩哥的视频发给了阿姆斯特丹大学的认知音乐学(Cognitive musicology)和计算音乐学(Computational musicology)教授 Henkjan Honing。

    Henkjan给我的回复中提到,现在对于 PPE 等的概念,以及其带来的新问题基本上是没有办法回答,而且人类的观察和研究还远远不够。而我在 Henkjan 提供的讨论中发现就算是在最新的相关论文当中,结论板块往往也一口气抛出了数个问题。

    Henkjan 提到:“'现如今很多关于音乐起源的研究把重心放在了对于音乐的定义上。 这导致了一个很大的问题, 例如, 鸟类的歌唱和鲸类的歌唱能否被认为是音乐呢?为了高效的处理这类问题,把“音乐(music)”和“乐感(musicality)”有效区分是很有必要的。“乐感”可以说是一个基于我们认知属性和生理属性的复杂表现特征。而音乐则是根据我们社会和文化,在我们拥有“乐感”的基础上表现出来的一种具体行为。把他们区分开才能让我们去探究组成我们“乐感”的组成成分”。

    Henkjan 对于音乐起源研究的意见是,最好是能采取一种自下而上的方式,从研究最基本的大脑反应机制然后逐渐拓展成一个复杂的 trait。

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