Se déplacer avec précision sur un rythme musical était considéré comme une compétence intrinsèquement unique aux humains. Cependant, de nouvelles recherches montrent maintenant que les rats ont aussi cette capacité. Le rythme optimal pour hocher la tête dépendait de la constante de temps dans le cerveau (la vitesse à laquelle notre cerveau peut répondre à quelque chose), qui est similaire pour toutes les espèces.
Cela signifie que la capacité de nos systèmes auditifs et moteurs à interagir et à se déplacer en musique peut être plus répandue parmi les espèces qu’on ne le pensait auparavant. Cette nouvelle découverte offre non seulement un aperçu plus approfondi de l’esprit animal, mais également des origines de notre propre musique et danse.
Pouvez-vous bouger en rythme ou avez-vous deux pieds gauches ? Apparemment, la façon dont nous pouvons chronométrer notre mouvement en musique dépend quelque peu de notre capacité génétique innée, et cette compétence était auparavant considérée comme un trait uniquement humain. Bien que les animaux réagissent également au bruit auditif, ou puissent émettre des sons rythmiques, ou être entraînés à réagir à la musique, ce n’est pas la même chose que les processus neuronaux et moteurs complexes qui fonctionnent ensemble pour nous permettre de reconnaître naturellement le rythme d’une chanson, y répondre ou même le prévoir. C’est ce qu’on appelle la synchronicité des battements.
Les humains peuvent prédire les battements à venir. D’autres études sont nécessaires pour confirmer si les rats peuvent également prédire les battements, mais dans cette étude au moins, les rats étaient synchronisés avec la musique et semblaient montrer un certain niveau de traitement prédictif. Bien que l’étude principale se soit concentrée sur les réponses au K. 448 de Mozart, quatre autres pièces musicales ont également été jouées aux participants humains et animaux : Born This Way de Lady Gaga, Another One Bites the Dust de Queen, Beat It de Michael Jackson et Sugar par Maroon 5. Crédit : Ito et al. Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abo7019
Ce n’est que relativement récemment que des études de recherche (et des vidéos personnelles) ont montré que certains animaux semblent partager notre envie de bouger dans le groove. Un nouvel article d’une équipe de l’Université de Tokyo fournit la preuve que les rats en font partie.
« Les rats affichent une synchronisation innée – c’est-à-dire sans aucune formation ni exposition préalable à la musique – la synchronisation des battements le plus distinctement entre 120 et 140 bpm (battements par minute), avec laquelle les humains présentent également la synchronisation des battements la plus claire « , a expliqué le professeur agrégé Hirokazu Takahashi du École supérieure des sciences et technologies de l’information.
« Le cortex auditif, la région de notre cerveau qui traite le son, était également réglé sur 120-140 bpm, ce que nous avons pu expliquer à l’aide de notre modèle mathématique d’adaptation cérébrale. »
Mais pourquoi jouer de la musique aux rats en premier lieu ? « La musique exerce un fort attrait sur le cerveau et a des effets profonds sur l’émotion et la cognition. Pour utiliser efficacement la musique, nous devons révéler le mécanisme neuronal sous-jacent à ce fait empirique », a déclaré Takahashi. « Je suis également spécialiste de l’électrophysiologie, qui s’intéresse à l’activité électrique dans le cerveau, et j’étudie le cortex auditif des rats depuis de nombreuses années. »
L’équipe avait deux hypothèses alternatives : la première était que le tempo musical optimal pour la synchronicité des battements serait déterminé par la constante de temps du corps. C’est différent entre les espèces et beaucoup plus rapide pour les petits animaux que pour les humains (pensez à la rapidité avec laquelle un rat peut se saborder). La seconde était que le tempo optimal serait plutôt déterminé par la constante de temps du cerveau, qui est étonnamment similaire d’une espèce à l’autre.
« Après avoir mené nos recherches avec 20 participants humains et 10 rats, nos résultats suggèrent que le tempo optimal pour la synchronisation des battements dépend de la constante de temps dans le cerveau », a déclaré Takahashi. « Cela démontre que le cerveau animal peut être utile pour élucider les mécanismes perceptifs de la musique. »
Les rats étaient équipés d’accéléromètres miniatures sans fil, capables de mesurer les moindres mouvements de la tête. Les participants humains portaient également des accéléromètres sur des écouteurs. On leur a ensuite joué des extraits d’une minute de la Sonate pour deux pianos en ré majeur de Mozart, K. 448, à quatre tempos différents : soixante-quinze pour cent, 100 %, 200 % et 400 % de la vitesse d’origine.
Le tempo original est de 132 bpm et les résultats ont montré que la synchronicité des battements des rats était la plus claire dans la plage de 120 à 140 bpm. L’équipe a également constaté que les rats et les humains secouaient la tête au rythme du rythme à un rythme similaire, et que le niveau de secousses de la tête diminuait au fur et à mesure que la musique était accélérée.
« Au meilleur de notre connaissance, il s’agit du premier rapport sur la synchronisation innée des battements chez les animaux qui n’a pas été atteint par l’entraînement ou l’exposition musicale », a déclaré Takahashi.
« Nous avons également émis l’hypothèse que l’adaptation à court terme dans le cerveau était impliquée dans le réglage des battements dans le cortex auditif. Nous avons pu expliquer cela en ajustant nos données d’activité neuronale à un modèle mathématique de l’adaptation. De plus, notre modèle d’adaptation a montré que dans réponse à des séquences de clics aléatoires, la performance de prédiction de battement la plus élevée s’est produite lorsque l’intervalle moyen entre les stimuli (le temps entre la fin d’un stimulus et le début d’un autre) était d’environ 200 millisecondes (un millième de seconde). intervalles internotes dans la musique classique, suggérant que la propriété d’adaptation dans le cerveau sous-tend la perception et la création de la musique. »
En plus d’être un aperçu fascinant de l’esprit animal et du développement de notre propre synchronicité des rythmes, les chercheurs y voient également un aperçu de la création de la musique elle-même.
« Ensuite, je voudrais révéler comment d’autres propriétés musicales telles que la mélodie et l’harmonie sont liées à la dynamique du cerveau. Je m’intéresse également à comment, pourquoi et quels mécanismes du cerveau créent des champs culturels humains tels que les beaux-arts, la musique, la science, la technologie et la religion », a déclaré Takahashi.
« Je crois que cette question est la clé pour comprendre comment fonctionne le cerveau et développer l’IA (intelligence artificielle) de nouvelle génération. De plus, en tant qu’ingénieur, je m’intéresse à l’utilisation de la musique pour une vie heureuse. »
« Synchronisation spontanée des battements chez le rat : dynamique neurale et entraînement moteur » est publié dans Avancées scientifiques.
Plus d’information:
Yoshiki Ito et al, Synchronisation spontanée des battements chez le rat : dynamique neurale et entraînement moteur, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.abo7019