「人間と他の動物は、環境でのリズミカルな出来事と同期しています。しかし、この能力の根底にある脳メカニズムは、あまり理解されていないままです」と、ニューヨーク大学神経科学および心理学部の准教授チャールズ・シュローダーは言います。 「私たちのモデルは、脳が環境のテンポの変化に対するビートベースの同期と柔軟な調整の両方をどのように達成するかについての洞察を提供します。」
シュローダーと彼のチームの数学モデルは、運動制御と学習に関与する脳構造である大脳基底核の役割に焦点を当てています。科学者は、数学的分析と以前の研究の行動データを組み合わせて、モデルの予測を実験的にサポートしました。
このモデルは、脳に2つの結合された神経集団があることを示唆しています。1つは通常のビートベースのタイミング（メトロノーム型メカニズム）を表し、もう1つは脳が内部リズムの変化に柔軟に適応できるようにする調整可能な神経発振器です。
モデルの実験的検証は、人間の被験者によって実行される音楽タスクを通じてもたらされました。参加者は、リズムが徐々に速度が上昇または低下した一連のトーンを聞き、指をビートに叩きました。研究者は、参加者のタッピング精度を測定し、モデルの予測と密接に整合していることがわかりました。個人は、実際のビートに比べて最初に遅延しましたが、最終的にはテンポが変化すると正確に適応してタップされました。
「印象的な発見は、人々がテンポの移行中に実際のビートではなく、予想されるものと同期する傾向があるということでした」とシュローダーは観察します。 「これは、脳が単に反応するのではなく、ビートの将来の位置を積極的に予測することを示唆しています。」
著者は、彼らのモデル - ビートベースの同期の根底にあると考えられている結合した神経集団の最初の数学的説明 - は、ダンスや音楽から社会的調整、言語処理まで、幅広い行動を説明するのに役立つ可能性があると言います。
「デュアルオシレーターアーキテクチャは、神経プロセスがどのようにリズミカルな感覚入力に合わせて適応するかについての洞察を提供すると考えています。これは、さまざまな認知機能を理解するために重要です」とSchroeder氏は言います。
