Lần đầu tiên thể hiện sự đồng bộ hóa nhịp bẩm sinh ở động vật

Người ta từng cho rằng việc chuyển động một cách chính xác theo nhịp phách nhạc là kỹ năng riêng có của con người. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới cho thấy những con chuột hóa ra cũng có năng lực này. Tốc độ tối ưu cho việc lắc lư theo nhạc phụ thuộc vào hằng số thời gian trong não (tốc độ mà bộ não có thể phản hồi với một đối tượng nào đó) tương tự ở khắp mọi loài.

Điều đó có nghĩa là năng lực của các hệ thính giác và hệ thần kinh vận động tương tác và chuyển động theo âm nhạc có thể phổ biện rộng hơn giữa các loài hơn trước đây chúng ta từng nghĩ. Phát hiện mới không chỉ nhìn sâu hơn vào bộ não động vật mà còn góp phần làm sáng tỏ nguồn gốc của âm nhạc và các điệu vũ của chính chúng ta.

Bạn có thể chuyển động theo nhịp hay bạn vụng về? Hình như, chúng ta có thể ấn định được tốt thời gian cho chuyển động theo âm nhạc của chúng ta phụ thuộc vào năng lực gene bên trong của chúng ta, và trước đây, người ta vẫn cho là kỹ năng đó là đặc điểm riêng có của con người. Trong khi động vật tương tác để nghe tiếng động hoặc có thể tạo ra những âm thanh nhịp nhàng, hoặc được huấn luyện để phản hồi với âm nhạc, điều đó không cùng loại với các quá trình xử lý thần kinh phức tạp và quá trình vận động mà khi kết hợp lại với nhau có thể làm tăng cường sự ghi nhận một cách tự nhiên nhịp của một bài hát, phản hồi hoặc thậm chí là dự đoán nó. Điều này chính là sự đồng bộ nhịp.

Chỉ mới gần đây, các nghiên cứu (và video) đã chứng tỏ là một số loài vật dường như chia sẻ với ham muốn của chúng ta về chuyển động đặc biệt đó. Một bài báo do một nhóm nghiên cứu tại trường đại học Tokyo đã đem lại bằng chứng là chuột cũng là một trong số những loài vật đó.

“Chuột thể hiện phẩm chất bẩm sinh – đó là, không cần bất kỳ tập luyện nào hay từng được nghe nhạc trước đó – với sự đồng bộ hóa nhịp trong khoảng 120 – 140 bpm (số nhịp tim trong một phút), giống như con người đã có được sự đồng bộ nhịp”, phó giáo sư Hirokazu Takahashi từ trường KH&CN thông tin, nói.

“Vỏ đại não, vùng trong não của chúng ta xử lý âm thanh ở khoảng 120-140 bpm, nên chúng ta có thể giải thích bằng việc sử dụng mô hình toán học biểu hiện khả năng đáp ứng não”.

Nhưng tại sao việc chơi nhạc với chuột lại được thử nghiệm đầu tiên? “Âm nhạc ảnh hưởng rất mạnh đến bộ não và có những hiệu ứng sâu sắc lên xúc cảm và nhận thức. Để sử dụng âm nhạc một cách hiệu quả, chúng tôi cần tìm hiểu cơ chế thần kinh nằm bên trong sự thật đã được trải nghiệm”, Takahashi nói. “Tôi cũng là một chuyên gia về điện sinh lý học, liên quan đến hoạt động điện hóa trong não, và đã nghiên cứu đại não trong nhiều năm”.

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra hai giả thuyết luân phiên: đầu tiên là nhịp điệu âm nhạc tối ưu cho sự đồng hóa nhịp có thể được xác định bằng hằng số thời gian của cơ thể. Đó là sự khác biệt giữa các loài và  ở các loài động vật nhỏ nhanh hơn nhiều với người (chúng ta hãy nghĩ đến một con chuột có thể chạy nhanh như thế nào); thứ hai là nhịp độ tối ưu có thể thậm chí được xác định bằng hằng số thời gian của não, vốn tương đồng một cách đáng ngạc nhiên giữa các loài.

“Sau khi thực hiện nghiên cứu trên 20 người và 10 con chuột, kết quả cho thấy là nhịp độ tối ưu cho đồng bộ nhịp phụ thuộc vào hằng số thời gian trong não”, Takahashi nói. “Điều này chứng minh là não động vật cũng có thể có năng lực trong việc giải thích các cơ chế tri giác về âm nhạc”.

Những con chuột đã được kết nối với những gia tốc kế không dây, có thể đo đạc được những chuyển động đầu nhỏ nhất. Những người tham gia cũng mang tai nghe gắn gia tốc kế. Sau đó các trích đoạn dài một phút từ bản sonata cho hai piano cung Rê trưởng K. 448 của Mozart ở bốn tốc độ khác nhau: bằng 75%, 100%, 200% và 400% so với tốc độ nguyên gốc.

Tốc độ nguyên gốc của trích đoạn là 132 bpm. Kết quả cho thấy là sự đồng bộ hóa nhịp của chuột rõ ràng trong khoảng 120-140 bpm. Nhóm  nghiên cứu phát hiện ra là cả chuột và người đều lắc đầu theo nhịp trong một nhịp điệu tương đồng và mức độ của việc lúc lắc đầu giảm đi nhiều khi âm nhạc được gia tốc.

“Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, đây là báo cáo đầu tiên về sự đồng bộ nhịp bẩm sinh trong động vật chứ không phải là do huấn luyện hoặc được tiếp xúc với âm nhạc”, Takahashi nói.

“Chúng tôi đã đặt giả thuyết là sự đáp ứng trong thời gian ngắn trong não đã dự phần vào việc điều chỉnh nhịp trong vỏ đại não. Chúng tôi đã có thể giải thích điều này bằng việc đưa dữ liệu hoạt động thần kinh vào một mô hình toán học biểu thị sự đáp ứng. Hơn nữa, mô hình đáp ứng của chúng tôi cho thấy là phản hồi với các chuỗi click ngẫu nhiên, hiệu suất dự đoán nhịp cao nhất xuất hiện khi khoảng thời gian giữa các liên kích thích (thời điểm giữa phần cuối của một kích thích và phần bắt đầu của kích thích khác) là 200 mili giây (một phần nghìn của một giây). Điều này khớp với thống kê của các đoạn nghỉ liên nốt trong âm nhạc cổ điển, nó cho thấy là việc sở hữu khả năng đáp ứng trong bộ não là nền móng của nhận thức và sáng tạo âm nhạc”.

Cùng với hình thành một cái nhìn sâu sắc vào bộ não động vật và sự phát triển của sự đồng bộ hóa nhịp trong bộ não chúng ta, các nhà nghiên cứu còn có thêm cái nhìn mới vào sự sáng tạo âm nhạc của con người.

“Bước tiếp theo, tôi cũng muốn tìm hiểu cách các đặc tính âm nhạc khác như giai điệu và sự hòa âm liên quan đến động lực của bộ não như thế nào. Tôi cũng quan tâm đến các cơ chế gì của bộ não đã sáng tạo ra các lĩnh vực văn hóa của con người, như nghệ thuật, âm nhạc, khoa học, công nghệ và tôn giáo; và theo cách ấy thì các cơ chế sáng tạo như thế nào, tại sao lại như vậy”, Takahashi nêu ý định của mình.

“Tôi tin là câu hỏi này là điều chính yếu để hiểu cách bộ não hoạt động và phát triển được thế hệ AI tiếp theo. Và cũng là một kỹ sư, tôi quan tâm đến cách sử dụng âm nhạc cho một cuộc đời hạnh phúc”.

Công trình “Spontaneous beat synchronization in rats: Neural dynamics and motor entrainment” được xuất bản trong tạp chí Science Advances ¹.

Anh Vũ tổng hợp

Nguồn: https://phys.org/news/2022-11-rats-bopping-video-innate-synchronization.html

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/11/221111155715.htm

——————————————

1 . https://phys.org/news/2022-11-rats-bopping-video-innate-synchronization.html