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.
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 ЗАДЕРЖКОЙ.
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.
Птицы не только танцуют, некоторые умеют еще и петь. По крайней мере,
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.
