Способность человека двигаться в такт музыке, известная как аудиомоторная синхронизация, является сложным процессом, развитие которого до конца не изучено. Ученые из Университета Макмастера предложили модель на основе рекуррентной нейронной сети, обученной с помощью методов обучения с подкреплением, которая демонстрирует динамику, схожую с человеческой при синхронизации с ритмом. Исследование, опубликованное 12 сентября 2026 года в журнале Communications Psychology, проливает свет на механизмы, лежащие в основе этого явления.
Моделирование синхронизации с ритмом
В рамках исследования была создана рекуррентная нейронная сеть, получающая на вход последовательность метрономических сигналов различного темпа и генерирующая серию «щелчков пальцами» с небольшой задержкой. Сеть обучалась по четырем различным схемам, каждая из которых по-своему стимулировала синхронность между щелчками и сигналами. Наиболее успешной оказалась схема, которая вознаграждала более ранние щелчки по сравнению с поздними, а также поощряла соответствие темпу.
Обученный агент продемонстрировал способность к коррекции ошибок синхронизации, которая качественно и количественно соответствует данным, полученным при изучении человеческого поведения. Отмечается асимметрия в коррекции: задержка исправляется активнее, чем опережение. При внесении временных флуктуаций (jitter) в процесс обучения или тестирования агент проявлял тенденцию опережать сигналы («отрицательная средняя асинхрония»), что близко к человеческим данным и масштабируется в зависимости от уровня флуктуаций и продолжительности обучения.
Внутреннее ощущение ритма и подражание
Модель также показала способность поддерживать точную временную последовательность щелчков в фазе продолжения, демонстрируя внутреннее усвоение темпа, хотя этот аспект не был включен в обучение. Нейронная активность в модели выявила паттерны, наблюдаемые у приматов, обученных синхронизации, а также признаки субъективной ритмизации — склонности человека воспринимать метрономические щелчки группами по два.
Результаты исследования предполагают, что внутреннее подкрепление за ранние действия и имитация могут играть важную роль в развитии аудиомоторной синхронизации. Разработанная модель представляет собой систему для дальнейшего изучения механизмов обучения синхронизации.
Источник: Psychology : nature.com subject feeds
