罗南(Ronan)于2013年首次登上世界舞台,当时该大学长海洋实验室的研究人员报告称,她不仅能随着节拍点头,还能根据她以前从未听过的节拍和音乐调整点头频率。在这项将于5月1日发表在《自然》旗下期刊《科学报告》(Scientific Reports)的新研究中,罗南的研究团队表明,她的节拍同步能力与人类相当甚至更优——并且她在完成节拍跟随任务时的一致性优于人类。
为了最好地匹配罗南对节拍的反应方式(即点头),研究人员邀请了10名加州大学圣克鲁兹分校的本科生,让他们以流畅的上下摆臂动作跟随打击乐节拍器的节拍。测试使用了三种节奏——每分钟112拍、120拍和128拍——其中112拍和128拍是罗南此前未接触过的节奏。
新研究的主要作者、加州大学圣克鲁兹分校海洋科学研究所的长期研究员彼得·库克(Peter Cook)表示,在罗南最熟悉的120拍节奏下,她平均能在节拍点15毫秒内完成点头动作。罗南在节拍间的时间变异性同样在15毫秒左右。相比之下,人类眨眼需要约150毫秒。
"她的精准度令人难以置信,每次循环的变异性仅相当于眨眼的十分之一,"同时担任新佛罗里达学院比较神经科学家的库克说道,"有时她可能提前5毫秒击中节拍,有时可能延迟10毫秒。但她基本上是在一次又一次地命中节奏靶心。"
研究人员强调,罗南完全掌控着自己的参与。她不会因拒绝参与而遭受食物剥夺或惩罚,其训练结构也体现了这种自主性:每次训练开始时,她会爬上指定的斜坡平台,在那里放松等待实验开始。准备就绪后,她会调整好姿势并发出开始信号。若中途选择退出,她可随时自由返回水池且不会产生任何负面影响。
罗南的职业生涯回顾
罗南2008年出生于野外,但因营养不良多次搁浅。在2009年被发现沿1号公路行走后,经历三次搁浅的罗南最终被监管机构认定为不可放归野外。因此加州大学圣克鲁兹分校于2010年收养了她,使其成为鳍足类实验室(Pinniped Lab)的永久成员。
该实验室由加州大学圣克鲁兹分校研究科学家兼客座教授科琳·莱希穆特(Colleen Reichmuth)领导,采用合作式训练方法研究海洋哺乳动物的行为与生理学。包括罗南在内的常驻研究动物参与众多项目,协助团队探索这些水陆两栖研究对象的内在世界,例如学习记忆、感觉生物学和潜水生理学研究。
换言之,罗南在实验室并非仅专注于节奏训练。据团队估算,过去12年间她参与了约2000次节奏练习——每次仅持续10至15秒。其间有时会间隔数年进行其他领域的研究。
"她绝对未被过度训练,"库克表示,"实际上,若累计罗南加入我们以来接触节奏的总时长,可能远低于普通一岁儿童的听觉经验。"
罗南最初的节奏研究灵感源自塔夫茨大学阿尼·帕特尔(Ani Patel)及其同事对宠物凤头鹦鹉"雪球"(Snowball)间歇性节拍跟随行为的研究——这只鹦鹉曾自发跟着后街男孩的歌曲"跳舞"。由于人类与凤头鹦鹉都具有声音模仿能力,该鹦鹉研究催生了一种理论:大脑需通过支持声音学习的进化改变才能实现音乐同步。
海狮尚未展现出学习新发声的能力,因此罗南2013年的研究引发轰动,因其挑战了节奏能力的"声音学习理论"。但研究发表后,一些生物音乐性领域的权威理论家声称她的表现不如人类精准可靠。
他们认为罗南的行为机制可能异于人类,因此其感知节奏并及时做出动作依赖的生物学机制也不同。这促使库克和莱希穆特再次测试罗南,观察其能力是否提升,并将她的表现与人类在相同声音下执行同类任务的表现进行对比。
正如今日新研究报告所述,他们在每种测试节奏下都发现罗南的表现更精准稳定。在与加州大学圣克鲁兹分校学生的节拍对决中,她的表现更胜一筹。研究作者随后以学生表现为基础,模拟了10000名人类执行相同节奏行为的理论表现。
基于该模型,罗南的节拍跟随可靠性位列前1%。
研究团队表示,如今体重170磅、16岁的罗南在人工饲养的雌性海狮中"正值壮年"。十余年的朝夕相处使研究人员对罗南极为熟悉。他们深知她聪慧且富有活力,而且和我们一样,她的表现会通过练习不断提升。
"该研究最重要的成果之一是成熟度与经验的重要性,"莱希穆特指出,"这不仅是节奏表现测试,更反映了她随时间推移记忆并优化节奏的认知行为与能力。"
另一点在于:罗南自身渴望表现出色。莱希穆特解释道,每次登上测试平台都出于她的自愿。若状态不佳当天便不进行测试。"她有内在驱动力。对她而言,这是场懂得如何获胜的游戏,"莱希穆特说,"而且她喜欢随之而来的鱼。"
罗南的涟漪效应
罗南的研究进展已在科学界产生深远影响,为不断增长的比较认知学研究作出贡献。从充满好奇的孤儿海狮成长为节奏感知研究的关键角色,她的历程远超预期。她的能力挑战了现有关于哪些物种能感知并产生节奏的范式,为动物认知能力研究开启了新大门。
该团队2013年的论文激发了针对灵长类、大象、鸟类乃至人类的后续研究。随着加州大学圣克鲁兹分校研究人员持续分析并分享成果,他们致力于深化跨物种节奏感知的理解——而罗南的最新研究将推动这一目标。
并非偶然
罗南的故事不只关乎一只海狮。库克称常被问及为何狗不会跳舞。人类犬类伴侣常接触音乐,却似乎不会像罗南那样做出节奏性动作。库克以反问回应:多少人尝试过用明确的节奏训练方式教狗跳舞?
答案是寥寥无几。"若断言狗不会跳舞,必须实证评估——真正给予犬类多次机会,让其在节奏动作中获得精准反馈并观察表现,"库克表示,"若有足够时间训练边境牧羊犬完成类似罗南的行为,我丝毫不会惊讶。"
但这并非为了教动物炫酷的派对把戏。库克及全球同行真正致力于深入理解认知的演化、模式识别的普适性,以及人类与非人类大脑处理周遭世界的复杂机制。
"罗南的新研究凸显了经验、成熟度及受控实验室环境下精细化训练对于评估这些问题的重要性,"库克总结道。
论文其他合著者包括同样隶属于加州大学圣克鲁兹分校海洋科学研究所与新佛罗里达学院的研究人员卡森·胡德(Carson Hood)和安德鲁·劳斯(Andrew Rouse)。
Story Source:
Materialsprovided byUniversity of California - Santa Cruz. Original written by Mike Peña.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Peter F. Cook, Carson Hood, Andrew Rouse, Colleen Reichmuth.Sensorimotor synchronization to rhythm in an experienced sea lion rivals that of humans.Scientific Reports, 2025; 15 (1) DOI:10.1038/s41598-025-95279-1
2025-06-23
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