Ученые вовсе не отказываются протестировать в экспериментах героев видео. Психолог Анируд Патель и его коллеги поработали со звездой YouTube белым попугаем Снежком117. В одном из видео Снежок выполняет движения телом и головой, которые нельзя назвать иначе, как танцем, под песню «Everybody» группы Backstreet Boys. Чтобы понять, действительно ли Снежок следует ритму или воспроизводит серию заученных движений, исследователи замедляли и ускоряли темп музыки и следили за движениями птицы. Если при каждом такте голова находится примерно в одном и том же положении, можно сказать, что движения синхронизированы с музыкой. Совершенно определенно, при разном темпе музыки движения Снежка были синхронизированы с музыкой, и это означает, что он предвидел следующий такт, хотя, кажется, отдавал предпочтение более быстрому ритму118.

Но птицы — это исключение. Обезьяны способны научиться воспроизводить размеренные движения, но даже простая задача по синхронизации движений и звука им не под силу. В одном исследовании было показано, что даже после года тренировки макаки резус не могли нажимать на кнопку одновременно с периодически повторяющимся звуком, а делали это с небольшой задержкой119.

Почему такая примитивная, казалось бы, задача по поддержанию ритма столь сложна для наших братьев приматов, но не для птиц? Возможный ответ на этот вопрос дает гипотеза голосового обучения. Большинство млекопитающих, включая обезьян, собак и кошек, общаются между собой с помощью звуков — крика, рычания, лая или мяуканья, однако эта врожденная способность реализуется с привлечением весьма ограниченного набора «слов». Например, собаке не нужно знать, что рычание не означает «здравствуйте, пожалуйста, подойдите поближе». Лишь немногие животные обучаются производить специфические звуки в результате жизненного опыта и социальной активности. Кроме человека и некоторых видов птиц, выражаться голосом могут только киты и слоны. Самый известный пример — попугаи, которые способны научиться воспроизводить звуки, издаваемые другими птицами, или имитировать несколько слов из лексикона пиратов.

Для голосового обучения мозг должен слышать звуки и понимать, как их воспроизвести с помощью голосовых связок и мышц голосового аппарата. Совершенно очевидно, что для решения этой задачи необходима хорошая координация между слуховыми и двигательными центрами мозга. Такая же координация нужна для синхронизации движений с периодическими звуковыми стимулами. Возможно, та же сеть нейронов, которая помогает животным обучаться голосовому общению, объясняет их способность следовать музыкальному ритму120.

Речь и музыка — активные занятия, заставляющие мозг постоянно предсказывать, что сейчас произойдет. В частности, для восприятия музыки нужно предчувствовать, какая нота и в какой момент прозвучит: оправдается это ожидание или нет, зависит от намерения композитора121. Таким образом, не удивительно, что для восприятия музыки необходимо как минимум иметь возможность следовать ритму, а синхронные движения в ответ на периодический стимул как раз и являются одним из основных критериев оценки предсказательной способности.

ПЕВЧИЕ ПТИЦЫ

Птицы не только танцуют, некоторые умеют еще и петь. По крайней мере, нам кажется, что они поют: на самом деле, они общаются друг с другом. В обучении человека языку и обучении птиц пению можно найти несколько параллелей. По этой причине певчие птицы стали важной моделью в исследовании таких вопросов, как обучение, общение, речь и отсчет времени122.

Ухаживая за самкой, самцы зебровой амадины исполняют сложные песни. Молодые самцы обучаются этому у взрослых самцов, но могут также обучаться путем прослушивания аудиозаписей их песен. Как и в обучении человека, существует критический отрезок времени, во время которого птицы учатся владеть голосом. Если этот период на ранней стадии развития упущен, певчая птица никогда не научится нормально воспроизводить взрослую песню: самец, который никогда не слышал пения другого самца, сможет петь, но качество его пения вряд ли привлечет какую-нибудь самку.

В пении птиц, как в речи и музыке, существует временна́я иерархия элементов. Ноты складываются в слоги, а последовательность слогов формирует фразы. Один слог может длиться до нескольких сотен миллисекунд, длительность пауз между слогами обычно не превышает 100 мс, а песня целиком может звучать несколько секунд.

Устройство мозга самца и самки зебровой амадины заметно различается: у самцов есть несколько зон, необходимых для пения и обучения пению (самки амадины не поют). Один такой центр носит название HVC (не спрашивайте, что это значит, просто обозначение). Этот центр, по крайней мере отчасти, отвечает за ритм пения амадины. Нейроны в центре HVC возбуждаются в определенные моменты в процессе пения: например, один нейрон может возбуждаться на 100-й мс фразы, а другой — на 500-й123. Можно себе представить цепь нейронов, в которой нейрон A активирует нейрон B, который затем активирует нейрон C и т. д. (рис. 5.2). В результате после возбуждения нейрона A происходит цепная реакция возбуждения нейронов A→B→C→D→E (на самом деле, каждое звено в этой цепи соответствует не одному нейрону, а целой группе нейронов).

Представьте себе, что вы используете в качестве таймера стопку падающих костяшек домино: если каждая костяшка падает через 100 мс после предыдущей, а затем все они возвращаются в исходное положение, можно подсчитать, что пятая костяшка падает примерно через 500 мс от начала отсчета, а десятая — примерно через одну секунду. Аналогичным образом, в соответствии с одной теорией (мы подробнее поговорим об этом в следующей главе), в некоторых случаях мозг узнает время по тому, какой именно нейрон в цепи возбужден в данный момент. По-видимому, нейроны HVC в мозге птиц используют этот механизм для поддержания ритма пения.

Однако одна из постоянных проблем нейробиологии заключается в разграничении корреляции и причинности: нам кажется, что нейроны HVC отвечают за пение, но мы не уверены, что именно в этом состоит их функция. Пытаясь решить проблему корреляции и причинности, нейробиологи Майкл Лонг и Майкл Фи, работавшие в Массачусетском Технологическом институте, предположили, что если нейроны HVC определяют ритм пения, замедление активности этих нейронов должно приводить к замедлению ритма песни124.