Группа нейробиологов из четырех стран выяснила, что человек способен улавливать скрытый ритм даже в аритмичных последовательностях звука.
Речь о последовательностях, созданных случайным смещением изохронных импульсов — человеческий мозг может статистически распознать в них регулярность и подстроиться под нее. Основываясь на поведенческих тестах и математической модели авторы исследования, опубликованного в The Royal Society, утверждают, что такой метод генерации случайных последовательностей звуков не подходит для исследований ритма. Также ученые пришли к выводу, что между ритмичностью и аритмичностью нет четкой границы.
Способность воспринимать ритм и синхронизироваться с ним возникает у человека сразу после рождения. Но, вопреки распространенному мнению, ритмичные звуки влияют на человека не только на эмоциональном уровне. Так, ритмическая звуковая стимуляция помогает при двигательной реабилитации и выполнении языковых заданий, а потому изучение восприятия ритма человеком может помочь разработке медицинских и образовательных методик.
Как правило, исследование ритма подразумевает сравнение реакций испытуемого в ответ на ритмичные и аритмичные последовательности звуков. Но если для ритма существует множество самостоятельных определений, подразумевающих изохронность звуков во времени, то аритмичность определяется лишь пороговым значением анизохронности, после которого люди не могут синхронизироваться с последовательностью звуков, либо не воспринимают ее как ритмичную. На практике аритмичные звуковые последовательности создаются двумя способами. При первом методе, называемом семплированием интервалов, временные промежутки между звуками задаются случайно в соответствии с некоторым распределением. При втором методе, называемом джиттером, в соответствии с заданным распределением смещаются звуки изначально изохронной последовательности. Второй метод более удобен для исследований и используется чаще, так как в отличие от первого позволяет создавать звуковые дорожки примерно одинаковой длины.
Несмотря на популярность джиттера для генерации случайных импульсов, группа нейробиологов из Великобритании, Дании, Италии и Нидерландов под руководством Андреа Равиньяни (Andrea Ravignani) из Института психолингвистики Общества Макса Планка поставила под сомнение пригодность метода для исследований ритма.
Прежде всего авторы обратили внимание на то, что генерация интервалов при джиттере происходит не совсем случайно: между двумя соседними интервалами существует отрицательная корреляция. Наглядно это объясняется тем, что изначально равные соседние интервалы при джиттере изменяются сдвигом звука между ними, причем из удлинения первого интервала следует укорочение второго, и наоборот. Авторы работы предположили, что в отличие от семплирования, которое не создает таких корреляций между интервалами, при джиттере человек может использовать закономерность «короткий — длинный интервал» и уловить скрытый ритм.
Чтобы проверить гипотезу, нейробиологи сравнили способность 135 человек синхронизироваться с аритмичными звуковыми последовательностями, сгенерированными методом семплирования и джиттера. Для оценки сенсомоторной синхронизации ученые использовали метод постукивания пальцем в такт со звуковыми стимулами. И, хотя звуковые последовательности были достаточно аритмичными, чтобы испытуемые не могли полностью с ними синхронизироваться, авторы обнаружили, что испытуемые постукивали более регулярно и более близко к темпу джиттера, чем семплированных последовательностей. При этом авторы отмечают, что корреляции не помогли участникам постукивать точнее: они не пытались повторять паттерн «длинный — короткий интервал», а подстраивались под усредненное значение темпа.
Далее ученые изучили влияние корреляций, возникающих при джиттере, на оценку скрытого темпа с помощью трех математических моделей: одна модель для расчета темпа учитывала только последние пять интервалов, другая считала средний темп по оптимальной схеме учетом корреляций, третья при расчете экспоненциально взвешивала интервалы, так что каждый новый интервал давал больший вклад в оценку темпа чем предыдущий. В результате все три модели предсказывали средний темп с меньшей ошибкой для метода джиттера, чем семплирования, не зависимо от длины последовательности звуков. Нейробиологи отмечают, что как в поведенческом тесте, так и при моделировании, темп удавалось лучше оценить при джиттере, чем при семплировании, причем проявлялось это уже после второго интервала.
Из полученных данных ученые делают вывод, что, вместо того чтобы обращать внимание на детали (закономерности в длине интервалов), человек собирает статистические данные вокруг себя (средний темп последовательности) и использует их для анализа звуковой информации, что также было обнаружено в других исследованиях при обработке человеком речи и окружающих шумов. Авторы также заключают, что ритмичность и аритмичность нельзя разграничить пороговым значением, отражающим степень анизохронности, важно учитывать и статистическую составляющую. Наконец ученые заявляют о непригодности джиттера при исследовании ритма и призывают пересмотреть исследования, использовавшие этот метод.
Автор: Елизавета Чистякова