
在泰国红树林拍摄以同步闪光闻名的马来萤火虫时,研究人员注意到了一个奇妙的巧合:附近的蟋蟀鸣叫似乎与这些昆虫的闪光保持着同步。这一现象引发了西北大学生物物理学家Guy Amichay的好奇,他是这项新研究的第一作者。“我想,哇,这两者难道在相互作用吗?这让我震惊,因为这是光与声的交互。”他说道。
更细致的分析显示,两种信号几乎以相同的节奏产生——约为2.4赫兹,即大约每分钟145拍。虽然这种极度的接近可能纯属巧合,但对动物通讯研究的广泛调查揭示了一个更引人注目的模式:一个更宽泛的节奏范围——约0.5至4赫兹,即每分钟30至240拍——在体型差异巨大的动物中反复出现,从萤火虫、招潮蟹到鱼类、鸟类、猿类乃至人类,无一例外。
这项发表在《PLOS Biology》上的研究,其团队还筛选了庞大的野生动物声音档案库xeno-canto中的124段录音,并识别出50种具有规律节律信号的物种。这些信号同样集中在这个节奏范围内,峰值出现在每分钟约180拍处。阿姆斯特丹大学的音乐认知研究者Henkjan Honing(未参与该研究)评论道:“在如此多样化的物种和通讯系统中可能存在一种共同的节奏,这确实非常引人入胜。”他补充说,大多数流行西方音乐的节奏也落在这个范围内,约为每分钟120拍(2赫兹)。
许多这些物种在生理上完全有能力以超出此范围的节奏发出信号。那么,它们为何不这样做呢?为了解答这个问题,研究者将注意力从信号发送者转向了接收者——因为所有信号最终都由神经元构成的神经系统来处理。神经元对传入信号的反应并非即时,其响应可能取决于此前数百毫秒内接收到的输入。研究者推测,这种处理时间可能使神经回路对特定节奏尤为敏感,就像秋千来回摆动的周期决定了何时推动能产生最大效果一样。他们的计算机模型表明,内部“节奏”设定为每分钟120拍的简单神经回路,对同样处于该范围附近的信号响应最佳。
这一发现与数十年来关于人类节奏感知的研究相呼应。康奈尔大学的认知科学家Nori Jacoby(未参与该研究)指出,尽管人类能够在很宽的节奏范围内进行同步,但节拍感知和产生的最佳范围通常集中在每分钟约85至120拍。不过,Honing提醒说,神经解释仅为一种可能性。其他生物节律,如运动或呼吸的节律,也可能在设定动物通讯的节奏中发挥作用——这为理解为何差异巨大的物种会趋同于相似的节奏留下了开放的问题。