大腦的預(yù)測機器在聽音樂時預(yù)測未來

無論是聽巴赫的協(xié)奏曲還是 Spotify 上的最新流行音樂，人腦都不會被動地等待歌曲展開。相反，當(dāng)一個樂句具有未解決或不確定的質(zhì)量時，我們的大腦會自動預(yù)測旋律將如何結(jié)束。

過去關(guān)于人類大腦如何處理音樂的想法表明，音樂樂句是通過向后看而不是向前看來感知的。然而，發(fā)表在《心理科學(xué)》雜志上的新研究表明，人類大腦會考慮之前發(fā)生的事情來預(yù)測接下來發(fā)生的事情。

Niels Chr 說：“大腦始終領(lǐng)先一步，并將預(yù)期與即將發(fā)生的事情相匹配。Hansen 是奧爾胡斯高級研究所的研究員，也是該論文的兩位主要作者之一。“這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了之前的假設(shè)，即音樂樂句只有在下一個樂句開始后才會感覺結(jié)束。”

Hansen 和他的同事們將他們的研究集中在音樂的基本單位之一，即樂句——在旋律中形成獨特音樂“思想”的聲音序列或模式。就像句子一樣，樂句是更大整體中連貫且完整的一部分，但它可能以對旋律中接下來會發(fā)生什么的一些不確定性結(jié)束。新的研究表明，聽眾使用這些不確定的時刻或高熵來確定一個短語的結(jié)束位置和另一個短語的開始位置。

“我們對大腦如何確定事情開始和結(jié)束的時間知之甚少，”漢森說。“在這里，音樂提供了一個完美的領(lǐng)域來衡量一些難以衡量的東西——即不確定性。”

為了研究大腦的音樂預(yù)測能力，研究人員讓 38 名參與者逐個音符聆聽巴赫的合唱旋律。參與者可以通過按計算機鍵盤上的空格鍵來暫停和重新開始音樂。

參與者被告知，他們將在之后測試他們對旋律的記憶程度。這使研究人員能夠使用參與者在每個音調(diào)上停留的時間作為他們對音樂短語理解的間接衡量標(biāo)準(zhǔn)。

在第二個實驗中，31 名不同的參與者聽了相同的樂句，然后評估它們聽起來的完整程度。參與者認為以高熵音結(jié)尾的旋律更完整，并且在它們上停留的時間更長。

“我們能夠證明人們傾向于將高熵音調(diào)作為樂句結(jié)尾。這是一項基礎(chǔ)研究，它讓我們更加了解人類大腦如何不僅從音樂中獲取新知識，而且還了解語言、動作或其他隨時間發(fā)生的事物的獲取方式。”多倫多大學(xué)士嘉堡分校和該論文的第二主要作者。

從長遠來看，研究人員希望這些結(jié)果可用于優(yōu)化人與人之間的交流和互動——或者，了解藝術(shù)家如何取笑或欺騙觀眾。

“這項研究表明，人類利用周圍世界的統(tǒng)計特性不僅可以預(yù)測接下來可能發(fā)生的事情，還可以將復(fù)雜、連續(xù)的輸入流解析為更小、更易于管理的信息片段，”漢森說。

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