动物对音乐会有什么反应?他们能理解音乐吗?

我们与生俱来的乐感,可以通过听音乐来加强。几乎每个人都有必要的音乐技能来体验和欣赏音乐。“相对音感”的能力使我们能够通过音高或节奏来识别旋律;“节奏感知”的能力使我们能够在千变万化的节奏中发现规律。甚至婴儿对周围的音调、旋律、节奏或噪音都极其敏感。种种迹象表明,人类的身体早在诞生之初就做好了感知和享受音乐的准备。

人类的乐感显然是非常特别的。乐感是以认知能力(注意、记忆、预期)和生物本能为基础并受其限制的,是自发形成的一系列自然特征。但是为什么它这么特别呢?是因为似乎只有人类才有乐感吗?是不是和语言能力一样是人类独有的?还是所有生物长期进化的产物?

我和我的狗一起弹钢琴;

研究音乐的Henkjan Honing怀疑这段病毒式视频中的狗没有绝对的音感(一种听觉之外的认知能力),它只是在按主人盯着的键。

达尔文认为,脊椎动物能够感知和欣赏节奏和旋律,是因为它们有相似的神经系统。他确信人类的乐感是有生物学基础的。此外,他还认为,对音乐敏感一定是一种非常古老的特质,比对语言敏感要古老得多。事实上,他认为乐感是音乐和语言的起源,是性选择的进化机制使得人类和动物具有这种特质。

那么与人类相比,动物的乐感到底好到什么程度呢?乐感是人类独有的吗?还是像达尔文怀疑的那样,“神经系统的生理特征是一样的”,所以都有乐感?要理解音乐和乐感的进化,首先要确定音乐的成分是什么,以及它们在动物和人类身上是如何体现的。也许我们可以以此来判断是否只有人类才有乐感。

伊凡·巴甫洛夫发现,狗可以记住某种音调,并将其与食物联系起来。狼、老鼠、椋鸟和恒河猴可以通过叫声的绝对音高来识别自己的物种,它们也可以区分音调。

声音的相对感是一种听力技巧。大多数人听的是整个旋律,而不是旋律中的单个音调及其频率。不管对方唱“玛丽有只小羊羔”的声音是高是低,你都能听出那首歌。即使在嘈杂的咖啡馆里听到喇叭里传来的曲子,你还是能一下子听出是哪首歌。

但是谁唱的呢?你绞尽脑汁想记住歌手的名字或者歌名,但是大脑一片空白,于是你打开听歌识别歌曲的软件,把智能手机对准音箱,几秒钟就找到了歌名、歌手、专辑。

“鸣禽有一定的听音模式,这使得现代作曲家在作品中赋予音色重要地位。”

为了使通过听来识别歌曲成为可能,软件开发人员系统地分析并有效地保存了大多数商业上可用的歌曲录音。每首歌曲都有一个独特的“声学指纹”,可以反映其特定的音质,这些指纹被存储在一个巨大的档案库中。因此,计算机程序会将智能手机接收到的音乐的“指纹”与存档的音乐进行比较,然后快速有效地收听音乐。这对于计算机来说是小菜一碟,人类却几乎做不到。

然而,如果你把智能手机靠向唱同一首歌的人,软件要么显示你无法识别,要么胡乱猜测。因为数据库里只有有限的几个分析过的音乐版本,没有这种随意唱的音乐,所以软件找不到对应的“指纹”。在这种情况下,人类可以立即认出这首歌,这首歌甚至可能在他们的脑海中播放好几天。

可以说,计算机会惊奇地发现,无论歌手的音高是高是低,节奏是快是慢,跑调与否,人类只需要听半首歌就能识别出歌手或歌曲。对于人类来说,听音乐的乐趣一部分来自于听音调之间的关系(包括旋律和和声)。

长期以来,科学家一直认为鸣禽具有绝对的乐感,能够根据音高或基频识别和记忆旋律。40多年前,美国鸟类学家斯图尔特·赫尔斯(Stewart Hulse)对欧洲椋鸟做了一系列听觉实验,然后得出了这个结论。他指出,椋鸟可以分辨逐渐增加或减少的音调序列,但不能识别振动频率轻微增加或减少的音调序列。Hoels总结说,鸟类关心的是绝对频率。和大多数哺乳动物一样,欧洲椋鸟有绝对的声音感,而不是相对的声音感。

说到声音的相对感,或者说识别变调音乐的能力,对人类的研究已经深入神经科学研究表明,在使用声音的相对感时,需要调用由不同神经机制组成的复杂网络,包括听觉和顶叶皮层之间的交互网络。鸣禽似乎没有这样的网络。有鉴于此,当我们研究人类乐感的生物起源时,其他动物是否也具有相对乐感的问题就更加引人入胜了。

据我们所知,大多数动物没有相对的声音感。人类似乎是个例外。但是人们可能会猜测声音的相对感觉是否只与音高有关。就声音而言,也许在某些方面,并不是绝对的生理特征,而是特征之间的关系造就了音乐感。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员为回答这个问题提供了方向。他们让椋鸟听经过处理的音色和音高的不同旋律。刺激条件就是所谓的音色旋律——每个音调都有一个音色不同的音调序列。一系列声学实验研究了这些鸟的新旋律模式。

"鱼能分辨出约翰·李·胡克和约翰·塞巴斯蒂安·巴赫的作品."

令人惊讶的是,研究人员发现,椋鸟并没有像预期的那样通过音高来区分刺激条件,而是通过音色和音色变化(频谱轮廓)来区分刺激条件。鸟类会对特定的歌曲做出反应,即使歌曲已经过处理,所有的音高信息都被“噪音编码”技术去除了。由此产生的旋律类似于嘈杂的声音,即一个音符变到另一个音符的音色旋律,但音高难以察觉。只有在信息很少的情况下(在hoels以欧洲椋鸟为研究对象的实验中,刺激条件由纯音组成,没有任何光谱信息),鸣禽才会注意音高。

鸣禽主要依靠的是频谱信息及其随时间的变化,更准确的说是音符变化时频谱能量的变化。而人类则注重音色,基本不注重音色。

可以说,鸣禽听旋律就像人类听语音一样。人类在听语音时,主要关注的是频谱信息,它使我们能够区分“浴”和“床”这两个词。在音乐中,旋律和节奏是需要注意的重点。在说话时,音高是次要的——它可以表明说话者的身份或话语的情感意义,但当涉及到音乐时,它就成了首要因素。这是听音乐和听演讲的一个有趣区别,但目前人们还很难理解。

大脑皮层是为语言而生的,同时也会受到音乐的刺激,乐感也可能是大脑皮层的副产品。然而,乐感也可能优先于语言和音乐。在这种情况下,乐感可以解释为人类和许多非人类物种共有的敏感性,但在人类身上,这种敏感性已经演变为两个重叠的认知系统:音乐和语言。

在奥地利举行的一次国际会议上,作者偶然发现了支持这一观点的实验证据。维也纳大学博士后研究员Michelle Spierings曾在一次讲座中揭示了斑胸草雀在识别声音序列差异(她称之为音节)方面的学习过程。这些音是由“mo”、“ca”、“pu”等人类词汇组成的。在一系列不同的行为实验中,这些声音的顺序(句法)、音高、持续时间和动态范围(频谱曲线)都发生了变化。

斑马雀首先学会了Xyxy和xxyY序列的区别,其中x和y代表不同的声音,大写字母代表音乐重音:即更高、更长或更大声的重音。比如“MO-ca-mo-ca”和“mo-mo-ca-CA”是不一样的。

然后,斑胸草雀会听到一段不同重音和结构的不熟悉的序列。这项测试的目的是确定鸟类是通过声调重音还是语音顺序来区分差异。

正如米歇尔所展示的,人类主要是根据语音顺序来区分差异的:比如abab与aabb不同,而cdcd与abab相似。人类会将abab结构一般化,推导出闻所未闻的cdcd序列。这说明人类在听序列的时候,主要关注的是句法或者语音顺序。句法(一种词序,如“人咬狗”)是语言的重要特征。

相比之下,斑胸草雀主要关注序列的音乐特征,但这并不意味着它们对语序不敏感(事实上,它们在一定程度上可以理解语序),而是主要通过音高(语调)、时长和重音(音韵学)来区分序列。