Musikalitetens evolution: synkronisering av beteenden och uppfattning av rytm hos schimpanser
Musikalitet - förmågan att njuta av och skapa musik - är en universell egenskap hos människor, involverandes flera biologiska och kognitiva mekanismer. De privata, sociala och terapeutiska fördelarna med musik är många och välkända, men det finns inte någon konsensus kring hur och varför människans musikalitet har utvecklats. Även om moderna användningsområden för musik inte kan tänkas
återspegla de sammanhang som evolutionärt främjade proto-musikalitet, kan många moderna fördelar med musik härledas till det välbehag som uppstår vid rytmisk synkronisering av kroppen till en musikalisk takt eller till andra kroppar. Man har tidigare hävdat att rytmiska förmågor (RF) varit unikt mänskliga, men nyupptäckta indikationer på RF hos djur gör det troligt att RF utgör de äldsta komponenterna i musikalitet. Detta möjliggör konsensus i de evolutionära teorierna. Men bevisen för RF hos djur är begränsade. Mer forskning kring RF som inbegriper direkta jämförelser mellan arter krävs. För att besvara denna kritik kommer vårt projekt systematiskt undersöka förekomst, omfattning och komplexitet av RF i vår närmaste genetiska släkting, schimpansen. Med utgångspunkt i våra tidigare observationer och pilotdata kommer vi behandla frågeställningar gällande graden av latent perceptuell RF, samt studera de sociala orsaker och konsekvenser RF har. Projektet bygger på både observationella och experimentella studier, och använder metodologiska paradigm baserade på icke-invasiv ögonrörelsemätning.
Slutredovisning
Projektets syfte var att behandla det evolutionära ursprunget till mänsklig musikalitet genom att undersöka schimpansernas rytmiska förmågor och genom teoretiska syntesarbeten. Flera projektmål har uppnåtts (beskrivs nedan), medan några har försenats på grund av oförutsedda tekniska problem (se avsnitt 3), och av covid-19-pandemin som förhindrade fältarbete under 2020 och 2021. Detta på grund av reserestriktioner och risken att smitta de utrotningshotade djur vi arbetar med, som lätt kan infekteras av mänskliga luftvägsvirus.
1. HUVUDRESULTAT
1.1. FUNKTIONELLA OCH MEKANISTISKA TEORIER I UTVECKLINGEN AV MÄNSKLIG RYTMKOGNITION - Teoretisk syntesartikel
Denna studie har publicerats och har fått positiv återkoppling. Den beskrivs som en "wonderfully inclusive survey, which will be a very useful reference for the field" och som "impressively wide-ranging and thorough review of theory and research regarding the evolution of rhythmic processing in the context of human musicality". Förutom att ge en omfattande genomgång av området, föreslår artikeln ett forskningsupplägg gällande tidigare försummade aspekter av rytmforskning.
1.2. NATURE BEATS: THE WHAT, WHY, AND HOW OF ANIMAL RHYTHMIC BEHAVIOUR – Workshop och bok
Forskningen i projektet visade tydligt på ett behov av att överbrygga studier på en mängd relevanta områden. Efter en inbjudan från Springer Nature beslutade vi därför att ta upp detta i en samlad volym om ämnet. Boken planerades som ett resultat av en workshop som skulle anordnas vid Lunds universitets Primatforskningsstation Furuvik (LUPFSF)/Furuviksparken i oktober 2020, men som sköts upp till maj 2022 på grund av pandemirelaterade restriktioner (https://portal.research.lu.se/sv/activities/nature-beats-the-what-why-and-how-of-animal-rhythmic-behaviours). Workshopen samlade ledande namn inom området och kretsade kring sex förbestämda teman utifrån de deltagande forskarnas expertis. Evenemanget var mycket uppskattat och en framgång vad gällde nätverksmöjligheter. Den samlade volymen är den första boken som systematiskt tar upp rytmiska fenomen hos djur och människor från flera samtidiga perspektiv och discipliner och som samlar bidrag från ledande forskare inom området. Medan boken i sig inte var planerad från början att produceras i projektet, är den ett resultat av en workshop som anordnades som en del av projektet.
1.3. RYTMISKA BETEENDEN HOS SCHIMPANSER – Observationsstudie
Datainsamlingen för studien slutfördes i februari 2020. Förutom de två initialt planerade platserna (LUPFSF, N=6; MONA Foundation, N=14), lade vi även till Kolmårdens djurpark (N=20) med tanke på observerade skillnader i aktivitetsnivåer mellan schimpanserna vid LUPFSF och MONA. Att slutföra dataanalysen krävde längre tid än planerat eftersom 1) datavolymen avsevärt överträffade förväntningarna: vi hittade 3093 rytmiska episoder, jämfört med de förväntade hundratals; 2) komplexiteten för dataanalysen ökade, eftersom 7 relevanta variabler upptäckes förutom enbart vilka beteenden som föregick och följde på rytmiska beteenden; 3) hela datasetet är dubbelkodat av oberoende kodare, givet att både ämne och metod är ny. En första omgång av dataanalys har slutförts för hela datamängden, och en andra är färdigställd för 560 episoder. Hela studien beräknas vara klar till sommaren 2023.
De preliminära resultaten ger flera värdefulla insikter vad gäller den evolutionära förståelsen av musikalitet, t.ex. att rytmiska beteenden är vanliga hos schimpanser och uppvisar egenskaper som är relevanta för musikalitet, såsom periodicitet, rytmiskt engagemang och en förekomst hos båda könen. Rytmiska beteenden fanns främst i sociala och kommunikativa situationer och hade ett socialt inflytande på artfränder. Detta överensstämmer med evolutionsteorier som ser musikalitet som ett allt igenom socialt fenomen. Våra resultat tycks dock fånga ett tidigare stadium i denna evolutionära process, då rytmiska signaler verkar ha varit utbredda i sociala interaktioner hos arter som existerade före delningen mellan schimpanser och förmänniskor. Rytmiska beteenden dokumenterades också i samband med ensamlek, där vi fann musikliknande egenskaper såsom periodicitet, avsiktlig produktion och en försjunkenhet i lekfull rytmproduktion. För planerade publikationer och nya forskningsidéer i relation till denna observationsstudie, se publikationslistan.
2. STATUS FÖR UTFÖRANDE AV FÖRSENADE STUDIER
2.1. STUDIER BASERADE PÅ ÖGONRÖRELSEMÄTNING
Två stora studier är inkluderade här, en som syftar till att fastställa om 1) schimpanser är kapabla till "gaze entrainment" (synkronisera ögonrörelser till rytmiska stimuli) och om 2) schimpanser uppfattar meter (uppvisar pupillvidgning när man utsätts för avvikelser i meter). Experimentdesign, stimulusproduktion och litteraturgenomgång för dessa studier är slutförda, men datainsamlingen har försenats på grund av tekniska problem (se nedan) och av pandemin. Vi bedömer dock att datainsamling fortfarande är genomförbart trots brist på direkt finansiering, eftersom alla förberedelser är på plats. Dessutom samfinansierar Filosofiska institutionen en forskningsassistent för att avlasta obetald arbetstid vad gäller att slutföra 1.3 ovan, vilket ökar våra möjligheter att slutföra 2.1.
För att testa "gaze entrainment" har vi producerat 128 kortfilmer med rytmiska och icke-rytmiska sekvenser i ett socialt och icke-socialt sammanhang. I den sociala situationen knackar en försöksledare rytmiska mönster på ett par frukter, som låter. I den icke-sociala versionen utförs handlingen av en stjärna som visas ovanpå varje frukt i samma rytmiska mönster som i den sociala versionen. Handlingarna varierar sedan med avseende på strukturella arrangemang, klangfärger och tempi för att testa a) huruvida blicken synkroniserar sig med rytmen oavsett tempi och klangfärger; b) schimpansernas förmåga att följa med i mer komplexa rytmiska mönster, som de som består av tre eller fyra subenheter.
För att studera uppfattningen av meter använder vi ett ”odd-ball”-paradigm där slumpmässiga avvikelser eller utelämnanden tillämpas på ett fyrtaktsmönster. Experimentet omfattar tre varianter: endast auditiv (korta ljudspår), endast visuell (kortfilmer) och slutligen audiovisuell (ljudspår kombinerade med kortfilmer). Totalt har 24 manipulationer skapats (åtta / variant). De rytmiska mönstren skapas av slagverksljud (klockor) i den auditiva versionen och av pulserande cirklar i det visuella fallet.
För nya idéer som genererats av dessa planerade studier, se Kommande publikationer i publikationslistan.
DE OFÖRUTSEDDA TEKNISKA PROBLEMEN som nämns ovan orsakades av en omfattande hårdvaruuppgradering av ögonrörelsemätarsystemet vid LUPFSF. Inför projektets start fanns de tekniska förutsättningarna på plats. LUPFSF var utrustad med ett specialbyggt system (SmartEye), som var integrerat med en programvara för stimuluspresentation och dataanalys (GazeTracker). Vi är beroende av SmartEye som systemleverantör, eftersom deras system implementerar huvudmodeller. Dessa är profiler byggda utifrån individuella drag i ansiktet på försökspersonerna, som systemet sen använder för att fånga blickbeteenden. Ögonrörelsemätare som inte kan använda huvudmodeller kräver kalibrering som innebär instruktioner till försökspersonen, och är därför inte lämpliga för forskning med icke-verbala individer. Välfungerande huvudmodeller för LUPFSF-schimpanserna hade skapats innan projektstarten.
Strax efter projektstart informerade dock SmartEye oss om att vårt system var för gammalt för att ta emot uppdateringar och support och måste ersättas med ett nyare. En rabatt erbjöds för det gamla systemet, som lämnades in hösten 2018. Tester på plats utfördes av SmartEye-tekniker (hösten 2018) och ett nytt system levererades i april 2019. Med det nya systemet var det dock omöjligt att skapa pålitliga huvudprofiler för schimpanser. Vi brevväxlade intensivt med SmartEye och testade flera misslyckade lösningar. I februari 2020 besökte SmartEye oss för att samla in material och felsöka. Efterföljande tester försvårades av pandemirelaterade restriktioner men återupptogs under hösten. Efter ihållande påpekanden att inbyggda begränsningar kanske hindrade modellering av avvikande ansiktsdrag (som schimpansansikten), inspekterade SmartEye programvarukoden (april 2021). Fel hittades och en ny version av programvaran levererades.
I juni 2021 kunde vi bygga nya tillförlitliga huvudprofiler, men stötte på ett nytt tekniskt problem: den nya SmartEye-mjukvaran var inkompatibel med GazeTracker (programvaran för stimulanspresentation och dataanalys). Vi säkrade därför finansiering och införskaffade en ny mjukvarusvit rekommenderad av SmartEye: MAPPS (licensierad av EyesDX), som levererades hösten 2021. Till en början hindrade licensfel oss att komma åt programvaran, men dessa löstes inom en månad. Vi fann då att endast en komponent av fyra levererades och de saknade komponenterna dröjde ytterligare en månad. Mjukvaran fungerade dock inte som förväntat och en inspektion av koden avslöjade omfattande problem. Sedan dess har vi korresponderat med en EyesDX-programmerare för att praktiskt taget omutveckla komponenter i MAPPS-sviten. Den 15 september 2022 kunde vi äntligen bekräfta tillförlitlig ögonrörelsemätning och tillförlitlig integration av SmartEye-programvaran med MAPPS-programvaran på alla erforderliga nivåer. Vi räknar därför med att initiera datainsamling för ögonrörelsestudierna under de kommande månaderna.
3. RYTMISKA ENGAGEMANG OCH SYNKRONISERING I INTERAKTIONER MELLAN MÄNNISKOR OCH SCHIMPANSER
Planerad för 2020, och sedan 2021, kunde studien inte genomföras på grund av pandemirelaterade restriktioner. På grund av studiens resurskrav kommer det inte att vara möjligt att genomföra den i framtiden utan dedikerad finansiering för löne- och resekostnader.
4. SPRIDNING AV FORSKNINGSRESULTAT
Projektet och dess preliminära resultat har presenterats på konferenser (se publikationslista) och under workshopen, som var en betydande insats för internationalisering.
1. HUVUDRESULTAT
1.1. FUNKTIONELLA OCH MEKANISTISKA TEORIER I UTVECKLINGEN AV MÄNSKLIG RYTMKOGNITION - Teoretisk syntesartikel
Denna studie har publicerats och har fått positiv återkoppling. Den beskrivs som en "wonderfully inclusive survey, which will be a very useful reference for the field" och som "impressively wide-ranging and thorough review of theory and research regarding the evolution of rhythmic processing in the context of human musicality". Förutom att ge en omfattande genomgång av området, föreslår artikeln ett forskningsupplägg gällande tidigare försummade aspekter av rytmforskning.
1.2. NATURE BEATS: THE WHAT, WHY, AND HOW OF ANIMAL RHYTHMIC BEHAVIOUR – Workshop och bok
Forskningen i projektet visade tydligt på ett behov av att överbrygga studier på en mängd relevanta områden. Efter en inbjudan från Springer Nature beslutade vi därför att ta upp detta i en samlad volym om ämnet. Boken planerades som ett resultat av en workshop som skulle anordnas vid Lunds universitets Primatforskningsstation Furuvik (LUPFSF)/Furuviksparken i oktober 2020, men som sköts upp till maj 2022 på grund av pandemirelaterade restriktioner (https://portal.research.lu.se/sv/activities/nature-beats-the-what-why-and-how-of-animal-rhythmic-behaviours). Workshopen samlade ledande namn inom området och kretsade kring sex förbestämda teman utifrån de deltagande forskarnas expertis. Evenemanget var mycket uppskattat och en framgång vad gällde nätverksmöjligheter. Den samlade volymen är den första boken som systematiskt tar upp rytmiska fenomen hos djur och människor från flera samtidiga perspektiv och discipliner och som samlar bidrag från ledande forskare inom området. Medan boken i sig inte var planerad från början att produceras i projektet, är den ett resultat av en workshop som anordnades som en del av projektet.
1.3. RYTMISKA BETEENDEN HOS SCHIMPANSER – Observationsstudie
Datainsamlingen för studien slutfördes i februari 2020. Förutom de två initialt planerade platserna (LUPFSF, N=6; MONA Foundation, N=14), lade vi även till Kolmårdens djurpark (N=20) med tanke på observerade skillnader i aktivitetsnivåer mellan schimpanserna vid LUPFSF och MONA. Att slutföra dataanalysen krävde längre tid än planerat eftersom 1) datavolymen avsevärt överträffade förväntningarna: vi hittade 3093 rytmiska episoder, jämfört med de förväntade hundratals; 2) komplexiteten för dataanalysen ökade, eftersom 7 relevanta variabler upptäckes förutom enbart vilka beteenden som föregick och följde på rytmiska beteenden; 3) hela datasetet är dubbelkodat av oberoende kodare, givet att både ämne och metod är ny. En första omgång av dataanalys har slutförts för hela datamängden, och en andra är färdigställd för 560 episoder. Hela studien beräknas vara klar till sommaren 2023.
De preliminära resultaten ger flera värdefulla insikter vad gäller den evolutionära förståelsen av musikalitet, t.ex. att rytmiska beteenden är vanliga hos schimpanser och uppvisar egenskaper som är relevanta för musikalitet, såsom periodicitet, rytmiskt engagemang och en förekomst hos båda könen. Rytmiska beteenden fanns främst i sociala och kommunikativa situationer och hade ett socialt inflytande på artfränder. Detta överensstämmer med evolutionsteorier som ser musikalitet som ett allt igenom socialt fenomen. Våra resultat tycks dock fånga ett tidigare stadium i denna evolutionära process, då rytmiska signaler verkar ha varit utbredda i sociala interaktioner hos arter som existerade före delningen mellan schimpanser och förmänniskor. Rytmiska beteenden dokumenterades också i samband med ensamlek, där vi fann musikliknande egenskaper såsom periodicitet, avsiktlig produktion och en försjunkenhet i lekfull rytmproduktion. För planerade publikationer och nya forskningsidéer i relation till denna observationsstudie, se publikationslistan.
2. STATUS FÖR UTFÖRANDE AV FÖRSENADE STUDIER
2.1. STUDIER BASERADE PÅ ÖGONRÖRELSEMÄTNING
Två stora studier är inkluderade här, en som syftar till att fastställa om 1) schimpanser är kapabla till "gaze entrainment" (synkronisera ögonrörelser till rytmiska stimuli) och om 2) schimpanser uppfattar meter (uppvisar pupillvidgning när man utsätts för avvikelser i meter). Experimentdesign, stimulusproduktion och litteraturgenomgång för dessa studier är slutförda, men datainsamlingen har försenats på grund av tekniska problem (se nedan) och av pandemin. Vi bedömer dock att datainsamling fortfarande är genomförbart trots brist på direkt finansiering, eftersom alla förberedelser är på plats. Dessutom samfinansierar Filosofiska institutionen en forskningsassistent för att avlasta obetald arbetstid vad gäller att slutföra 1.3 ovan, vilket ökar våra möjligheter att slutföra 2.1.
För att testa "gaze entrainment" har vi producerat 128 kortfilmer med rytmiska och icke-rytmiska sekvenser i ett socialt och icke-socialt sammanhang. I den sociala situationen knackar en försöksledare rytmiska mönster på ett par frukter, som låter. I den icke-sociala versionen utförs handlingen av en stjärna som visas ovanpå varje frukt i samma rytmiska mönster som i den sociala versionen. Handlingarna varierar sedan med avseende på strukturella arrangemang, klangfärger och tempi för att testa a) huruvida blicken synkroniserar sig med rytmen oavsett tempi och klangfärger; b) schimpansernas förmåga att följa med i mer komplexa rytmiska mönster, som de som består av tre eller fyra subenheter.
För att studera uppfattningen av meter använder vi ett ”odd-ball”-paradigm där slumpmässiga avvikelser eller utelämnanden tillämpas på ett fyrtaktsmönster. Experimentet omfattar tre varianter: endast auditiv (korta ljudspår), endast visuell (kortfilmer) och slutligen audiovisuell (ljudspår kombinerade med kortfilmer). Totalt har 24 manipulationer skapats (åtta / variant). De rytmiska mönstren skapas av slagverksljud (klockor) i den auditiva versionen och av pulserande cirklar i det visuella fallet.
För nya idéer som genererats av dessa planerade studier, se Kommande publikationer i publikationslistan.
DE OFÖRUTSEDDA TEKNISKA PROBLEMEN som nämns ovan orsakades av en omfattande hårdvaruuppgradering av ögonrörelsemätarsystemet vid LUPFSF. Inför projektets start fanns de tekniska förutsättningarna på plats. LUPFSF var utrustad med ett specialbyggt system (SmartEye), som var integrerat med en programvara för stimuluspresentation och dataanalys (GazeTracker). Vi är beroende av SmartEye som systemleverantör, eftersom deras system implementerar huvudmodeller. Dessa är profiler byggda utifrån individuella drag i ansiktet på försökspersonerna, som systemet sen använder för att fånga blickbeteenden. Ögonrörelsemätare som inte kan använda huvudmodeller kräver kalibrering som innebär instruktioner till försökspersonen, och är därför inte lämpliga för forskning med icke-verbala individer. Välfungerande huvudmodeller för LUPFSF-schimpanserna hade skapats innan projektstarten.
Strax efter projektstart informerade dock SmartEye oss om att vårt system var för gammalt för att ta emot uppdateringar och support och måste ersättas med ett nyare. En rabatt erbjöds för det gamla systemet, som lämnades in hösten 2018. Tester på plats utfördes av SmartEye-tekniker (hösten 2018) och ett nytt system levererades i april 2019. Med det nya systemet var det dock omöjligt att skapa pålitliga huvudprofiler för schimpanser. Vi brevväxlade intensivt med SmartEye och testade flera misslyckade lösningar. I februari 2020 besökte SmartEye oss för att samla in material och felsöka. Efterföljande tester försvårades av pandemirelaterade restriktioner men återupptogs under hösten. Efter ihållande påpekanden att inbyggda begränsningar kanske hindrade modellering av avvikande ansiktsdrag (som schimpansansikten), inspekterade SmartEye programvarukoden (april 2021). Fel hittades och en ny version av programvaran levererades.
I juni 2021 kunde vi bygga nya tillförlitliga huvudprofiler, men stötte på ett nytt tekniskt problem: den nya SmartEye-mjukvaran var inkompatibel med GazeTracker (programvaran för stimulanspresentation och dataanalys). Vi säkrade därför finansiering och införskaffade en ny mjukvarusvit rekommenderad av SmartEye: MAPPS (licensierad av EyesDX), som levererades hösten 2021. Till en början hindrade licensfel oss att komma åt programvaran, men dessa löstes inom en månad. Vi fann då att endast en komponent av fyra levererades och de saknade komponenterna dröjde ytterligare en månad. Mjukvaran fungerade dock inte som förväntat och en inspektion av koden avslöjade omfattande problem. Sedan dess har vi korresponderat med en EyesDX-programmerare för att praktiskt taget omutveckla komponenter i MAPPS-sviten. Den 15 september 2022 kunde vi äntligen bekräfta tillförlitlig ögonrörelsemätning och tillförlitlig integration av SmartEye-programvaran med MAPPS-programvaran på alla erforderliga nivåer. Vi räknar därför med att initiera datainsamling för ögonrörelsestudierna under de kommande månaderna.
3. RYTMISKA ENGAGEMANG OCH SYNKRONISERING I INTERAKTIONER MELLAN MÄNNISKOR OCH SCHIMPANSER
Planerad för 2020, och sedan 2021, kunde studien inte genomföras på grund av pandemirelaterade restriktioner. På grund av studiens resurskrav kommer det inte att vara möjligt att genomföra den i framtiden utan dedikerad finansiering för löne- och resekostnader.
4. SPRIDNING AV FORSKNINGSRESULTAT
Projektet och dess preliminära resultat har presenterats på konferenser (se publikationslista) och under workshopen, som var en betydande insats för internationalisering.