Do babies have a natural affinity for ‘the beat’ ?

Newborn baby participating in listening experiment
(courtesy Eszter Rozgonyiné Lányi).

Today a new study, carried out by a team of scientists from the University of Amsterdam and the HUN-REN Research Centre for Natural Sciences (TTK) in Hungary, shows that the ability to recognize a beat is not simply due to the statistical learning ability of newborns, but that beat perception is actually a separate cognitive mechanism that is already active at birth. The study was published in the scientific journal Cognition.

‘There is still a lot we don't know about how newborn babies perceive, remember and process music,’ says author Henkjan Honing, professor of Music Cognition at the UvA. 'But, in 2009, we found clear indications that babies of just a few days old have the ability to hear a regular pulse in music – the beat – a characteristic that is considered essential for making and appreciating music.’

27 babies
Because the previous research from Honing and his colleagues had so far remained unreplicated and they still had many questions, the UvA and TTK joined forces once again – this time using a new paradigm. In an experiment with 27 newborn babies, researchers manipulated the timing of drum rhythms to see whether babies make a distinction between learning the order of sounds in a drum rhythm (statistical learning) and being able to recognize a beat (beat-induction).

Manipulated timing
The babies were presented with two versions of one drum rhythm through headphones. In the first version, the timing was isochronous: the distance between the sounds was always the same. This allows you to hear a pulse or beat in the rhythm. In the other version, the same drum pattern was presented, but with random timing (jittered). As a result, beat perception was not possible, but the sequence of sounds could be learned. This allowed the researchers to distinguish between beat perception and statistical learning.

Because behavioral responses in newborn babies cannot be observed, the research was done with brain wave measurements (EEG) while the babies were sleeping. This way, the researchers were able to view the brain responses of the babies. These responses showed that the babies heard the beat when the time interval between the beats was always the same. But when the researchers played the same pattern at irregular time intervals, the babies didn't hear a beat.

Not a trivial skill
‘This crucial difference confirms that being able to hear the beat is innate and not simply the result of learned sound sequences,’ said co-author István Winkler, professor at the Institute of Cognitive Neuroscience and Psychology at TTK. 'Our findings suggest that it is a specific skill of newborns and make clear how important baby and nursery rhymes are for the auditory development of young children. More insight into early perception is of great importance for learning more about infant cognition and the role that musical skills may play in early development.'

Honing adds: 'Most people can easily pick up the beat in music and judge whether the music is getting faster or slower – it seems like an inconsequential skill. However, since perceiving regularity in music is what allows us to dance and make music together, it is not a trivial phenomenon. In fact, beat perception can be considered a fundamental human trait that must have played a crucial role in the evolution of our capacity for music.’

Publication details
Gábor P. Háden, Fleur L. Bouwer, Henkjan Honing and István Winkler. Beat processing in newborn infants cannot be explained by statistical learning based on transition probabilities, Cognition, DOI 10.1016/j.cognition.2023.105670.

 [Source UvA Press Office: English version; Dutch version.]

Interested in doing a PhD in Music Cognition?

Master students of the UvA (or excellent external candidates) are invited to submit a short proposal to be seleted as candidate for NWO's PhD in the Humanities programme.

At the ILLC there will be a pre-selection procedure based on a short proposal and cv. More information for internal candidates is available here. 

 

Deadline for pre-proposals: 03 December 2023.

 

The aim of the PhDs in the Humanities funding instrument is to increase the number of young talented researchers in the humanities, and to facilitate their progression on the academic career ladder. See NWO website for more information. 

How to keep a forest happy?

A BaYaka group of women and girls singing and clapping enthusiastically while resting during a hectic day's work in the forest (Courtesy: K. R.L. Janmaat, 2018).

A new study on the possible evolutionary origins of music  [Press Release]

[Newspaper article in Dutch]

Why is music so prevalent and universal in human societies? Does music serve an adaptive function, or it is just “auditory cheesecake”, as cognitive psychologist Steven Pinker infamously claimed: a delightful dessert but, from an evolutionary perspective, no more than a by-product of language?

The debate on the origins of music has intrigued scientists for centuries. The hypotheses range from music being a mating display in order to woo females, to a means to increase social bonding in group contexts. For the first time, a group of international and interdisciplinary researchers led by Karline Janmaat and her former MSc Student Chirag Chittar, have tested several hypotheses on music simultaneously in a modern foraging society during their daily search for food. They found that women during tuber finding events were more likely to sing in large groups of strangers and less likely to sing in large groups of individuals they knew. The study was part of an elaborate longitudinal study spanning 2 years and has now been published in Frontiers in Psychology.

Music makes the forest happy    

“We know from their communication about music that the BaYaka sing to “please the forest” so that it provides them with more food. What they dislike most is conflict, as they believe it would make the forest spirits angry. What intrigues me the most is that our behavioral observations nicely complement their verbal communication about music. The women sing more frequently when they search for food in groups that are large and contain fewer “friends”, in which conflicts about food are more likely to arise. To me, our study reveals that these foragers appear to use music as a tool to avoid potential future conflict. How amazing is that?!”, Janmaat says.

“This study gives important empirical insights in the possible origins of music, a topic that for long had to be mere speculation”, says coauthor Henkjan Honing, professor of Music Cognition at UvA. “It made us decide to intensify our interdisciplinary collaboration and to further study the role of music with the BaYaka in a project aiming to unravel the human capacity for music. We are excited to announce our plans to return to this captivating society next year, where music appears to occupy a central role that transcends language.”

Chittar, C., Jang, H., Samuni, L, Lewis, J, Honing, H., Van Loon, E.E., Janmaat, K.R.L. (2023). Music and its role in signaling coalition during foraging contexts in a hunter-gatherer society. Frontiers in Psychology. doi 10.3389/fpsyg.2023.1218394.

Interested in contributing to our web-based music science platform?

Are you looking for a challenging job in a dynamic interdisciplinary team? The Institute for Logic, Language and Computation (ILLC) is looking for an enthusiastic and experienced front-end developer, contributing to the development of a flexible and sustainable infrastructure for MUSic-related Citizen Science Listening Experiments (MUSCLE). The project is funded by a PDI-SSH grant awarded to the Music Cognition Group (MCG) at the ILLC. 

More information on how to apply can be found here. 

Deadline for applications is 31 October 2023.

 

Did you enjoy playing the game Memory?

Did you enjoy playing the game Memory as a child? You can now play the game with music instead of pictures! Say hello to the TuneTwins! 

Researchers from the Music Cognition Group at the University of Amsterdam developed this game to answer important scientific questions about our perception and memory of music. 

In TuneTwins, you are challenged to match identical or similar tune pairs. These are taken from the 100 most popular TV themes according to IMDB and The Rolling Stone!

Each game would only take a few minutes and you are welcome to play it as many times as you want. The more you play, the more you contribute to science! 

You can find a tutorial and a link to the game here.

What is the use of the comparative approach in studying the origins of language and music?

Diagrammatic representation of the comparative
approach (as discussed in ten Cate & Honing, 2022)

Comparative studies can be done in several ways. One approach is to examine the sounds made by animals and look for shared features or parallels with language or music. To study these, one can, for example, examine how the structure of a sequence of sounds compares to syntactic structures in language or rhythmic structures in music, or whether harmonic sounds are recognized by their pitch (like in music) or by their spectral structure (like in speech). The presence of such features can indicate that similar sensory or cognitive mechanisms may underlie their perception and production and those needed for language and music in humans. However, one needs to be cautious with drawing such conclusions. That a sound produced by an animal has certain features in common with language or music may be incidental and a result of human interpretation, rather than indicating shared mechanisms per se. Animal sounds showing, for example, a specific rhythmic pattern (e.g., in the call of the indri, a lemur species; De Gregorio et al., 2021) or that contain tones based on a harmonic series (e.g., in the hermit thrush; Doolittle et al., 2014), need not indicate an ability of the animal to perceive or produce rhythms or harmonic sounds in general, as is common in humans. To show this, it is necessary to demonstrate the perception or production of such patterns outside and beyond what is realized in the species-specific sound patterns. This requires a second approach: using controlled experiments to address whether animals can (learn to) distinguish and generalize artificially constructed sounds that differ in specific linguistic or musical features. The two approaches, observational-analytical and experimental, are complementary: the first one may hint at presence of a certain ability, while the second one can test its existence and the limits of the capacity (Adapted from: ten Cate & Honing).

De Gregorio, C., Valente, D., Raimondi, T., Torti, V., Miaretsoa, L., Friard, O., Giacoma, C., Ravignani, A. & Gamba, M. (2021). Categorical rhythms in a singing primate. Current Biology, 31(20), R1379–R1380. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.09.032 

Doolittle, E. L., Gingras, B., Endres, D. M. & Fitch, W. T. (2014). Overtone-based pitch selection in hermit thrush song: Unexpected convergence with scale construction in human music. Proceedings of the National Academy of Sciences, 11(46), 1–6. https://doi.org/10.1073/pnas.1406023111

Ten Cate, C. & & Honing, H. (2023, in press). Precursors of Music and Language in Animals. Sammler, D. (ed.) Oxford Handbook of Language and Music Oxford: Oxford University Press. Preprint: psyarxiv.com/4zxtr.

What is your position on the possible origins of music/ality?

This blog-entry adds several new analyses and visualizations related to the topic of the origins of music/ality, as discussed in a recent issue of Behavioral and Brain Sciences (BBS; cf.  Mehr et al., 2021; Savage et al., 2021). 

N.B. An interactive app, linking to the two target articles, the 60 commentaries, as well as the commentaries' position in this debate, can be found on GitHub.

The analyses presented below are based on a questionnaire that was send to the 60 commentary writers in 2021. 

Fig. 1 shows the outcome of that questionnaire asking to rate one's own position w.r.t. the two target articles on a five point scale from Strongly Critical to Strongly Supportive (N.B. We received 49 responses):

Fig. 1a: Individual ratings from the BBS Commentary Authors (N=49). Numbers/size show the amount of votes. N.B. An interactive version, linking the individual ratings to the Commentaries, is shown below.

Fig. 1b: Individual ratings from the BBS Commentary Authors (N=49).
Numbers/size: amount of votes; Color: support for one or the other position.
N.B. Click on the figure to run the interactive version, linking the individual ratings to the Commentaries. [Alternative figures, data, and source code at GitHub]

Fig. 2 below shows the rating provided by Savage et al. (2021), where two raters judged the positions of all commentaries on the same two dimensions (but on a continuous scale):

Fig. 2: Ratings from Savage et al. (2021: Figure R1).
[Source code and data at GitHub]

Furthermore, we also did some simple numerical comparisons between the data presented in Fig. 1 and 2. The main observations are:

1. For the Social Bonding hypothesis there is an agreement* between ratings shown in Fig. 1 and those of Fig.2 of .62 (Rater 1/Authors) and .69 (Rater 2/Authors). As such, the raters did a relatively good job in estimating the authors positions. 
2. For the Credible Signalling hypothesis the agreement* was .51 (Rater 1/Authors) and .56 (Rater 2/Authors), suggesting the raters did less well in estimating the authors positions.
   

*Intraclass Correlation Coefficient (ICC). Note that resolution of both ratings (Fig. 1 and 2) differ, which could affect the results.

Fig 3. shows the results on the question whether this two-dimensional representation was considered adequate by the commentary authors:

Fig. 3: In how far are the two dimensions sufficient to capture your position (N=49)? [Alternative figures, data, and source code at GitHub]

[Credits: Visualizations by Bas Cornelissen; Stats by Atser Damsma]

Mehr, S., Krasnow, M., Bryant, G., & Hagen, E. (2021). Origins of music in credible signaling. Behavioral and Brain Sciences, 44, E60. doi:10.1017/S0140525X20000345

Savage, P., Loui, P., Tarr, B., Schachner, A., Glowacki, L., Mithen, S., & Fitch, W. (2021). Music as a coevolved system for social bonding. Behavioral and Brain Sciences, 44, E59. doi:10.1017/S0140525X20000333

Honing, H. (2021). Unravelling the origins of musicality: Beyond music as an epiphenomenon of language. Behavioral and Brain Sciences, 44, E78. doi:10.1017/S0140525X20001211

Interested in becoming Assistant Professor in Generative AI in Amsterdam?

Generative AI in the past decade has changed the field of artistic creativity, making us ask new questions that are relevant not only for scientific research but also for musicians and artists of all kinds. With this position, we are seeking to broaden our profile with respect to AI-assisted music generation and how AI-generated art can be positioned within the humanities and cognitive science more generally. The explosive growth of creative AI has also brought new ethical and epistemological dimensions to reflect upon, and we are looking for a colleague who can translate this reflection into both teaching and research. The ideal candidate will be somebody comfortable engaging in the ethics and implications of using AI in artistic processes regardless of medium, with more specific expertise in how AI is (and can be) used to make music. 

See here for all information on how to apply.

Deadline for applications: 12 January 2023.

Wat is een absoluut gehoor en is het erfelijk? [Dutch]

Niet zo lang geleden verscheen op het internet een video [zie hieronder een nwe versie] met de tekst: ‘Kijk eens wat deze hond kan. Hij is muzikaler dan ik!’ 

 

De video laat een golden retriever zien die geconcentreerd naar zijn baas kijkt die tegenover hem zit. Als zij een toon laat horen reageert de hond door met zijn poot een toets in te drukken op een fors pianotoetsenbord dat voor hem op de grond ligt. Welke toon het baasje ook speelt, de hond herhaalt zonder aarzeling precies dezelfde toon op de piano. ‘Hij heeft absoluut gehoor!’ voegt een lezer al snel als commentaar aan de video toe. En dat klopt. De meeste dieren hebben absoluut gehoor, in de zin dat zij klanken onthouden en herkennen aan de absolute frequentie (het trillingsgetal) van het geluid, en niet zozeer aan het melodische verloop of de intervalstructuur, zoals wij mensen dat doen. Wij vinden absoluut gehoor daarom bijzonder. Als je aan musici vraagt een voorbeeld te noemen van een bijzondere muzikale vaardigheid dan noemen velen als eerste ‘absoluut gehoor’. Iemand met een absoluut gehoor kan een willekeurig aangeslagen pianotoon benoemen zonder gezien te hebben welke toets er werd ingedrukt. Vooral voor conservatoriumstudenten is dat handig, omdat zij dan minder moeite hebben met de muzikale dictees die ze regelmatig krijgen: het in notenschrift opschrijven van wat de docent voorspeelt of zingt.

Maar terug naar de golden retriever. Ik denk dat hij inderdaad de pianotonen aan hun frequentie kan herkennen. Maar ik vermoed ook dat als er een gordijn tussen hem en zijn baasje gehangen wordt, hij deze ingewikkelde taak niet meer vlekkeloos uitvoert. Deze hond doet immers meer dan alleen een toon herkennen aan zijn trillingsgetal. De term absoluut gehoor is wat dat betreft te beperkt. De hond moet namelijk behalve een toon horen, herkennen en herinneren, deze ook classificeren (is het een c of een cis?), bepalen welke toets daarbij hoort en deze vervolgens aanslaan op het grote toetsenbord dat voor hem ligt. Op de video zijn de ogen van de golden retriever en die van zijn eigenaar niet te zien, maar het zou me niet verbazen als de hond vooral haar blik volgt om te weten welke toets hij verwacht wordt aan te slaan, in plaats van zijn absolute gehoor. Het zou heel goed kunnen dat het klassieke Pavlov-effect – als ik doe wat baasje van mij verlangt, krijg ik een beloning – hier sterker is. (Dit is eenvoudig te testen door een gordijn tussen hond en baas te hangen. Voorspelling: de hond kan de taak niet meer vlekkeloos uitvoeren.) 

Absoluut gehoor is dus niet zo zeer een gehoorvaardigheid, zoals de term suggereert, als wel een cognitieve vaardigheid. Het bestaat uit zeker twee aspecten: je moet je een toon kunnen herinneren en vervolgens een naam geven. Daarnaast moet je voor dat laatste een toon – of hij nou door een piano, viool, stem of fluit wordt voortgebracht – kunnen classificeren als behorende tot eenzelfde categorie en hem vervolgens benoemen. Het eerste is een wijdverspreide vaardigheid die je eenvoudig kan testen. Stel je een bekend liedje voor, bijvoorbeeld Stayin’ alive van de Beegees, en zing het vervolgens. Grote kans dat de toonhoogte precies overeenkomt met het origineel. Wij mensen kunnen (net als veel andere dieren) heel goed de toonhoogte onthouden van bijvoorbeeld popliedjes of tv-tunes die we goed kennen. Maar een enkele toon horen en vervolgens weten of het een c is of een cis is een bijzondere vaardigheid die bij minder dan 1 op de 10.000 mensen voorkomt. Er zijn goede reden om absoluut gehoor te zien als het resultaat van een genetisch bepaalde aanleg. Diverse studies laten zien dat bepaalde chromosomen betrokken zijn bij het wel of niet hebben van de vaardigheid (zoals chromosoom 8q24.21). Daarnaast zijn er neurowetenschappelijke studies die anatomische verschillen tussen mensen met en zonder absoluut gehoor laten zien, met name in de temporaalkwab en diverse corticale gebieden. Niet alleen lijkt absoluut gehoor een genetische component te hebben en dus erfelijk te zijn, het ontwikkelen ervan is hoogstwaarschijnlijk het resultaat van blootstelling aan muziek op jonge leeftijd en intensieve muzikale training. In een land als Japan komt absoluut gehoor veel vaker voor dan elders. Bij Japanse conservatoriumstudenten loopt het percentage soms op tot wel 70 procent. Dat zou verklaard kunnen worden door het feit dat het een land is waar muziek een belangrijke plaats heeft in het onderwijs aan jonge kinderen. Maar voor zover we weten heeft absoluut gehoor niet zo veel met muzikaliteit te maken heeft. Mensen met absoluut gehoor zijn over het algemeen niet muzikaler dan andere mensen. Sterker nog: de overgrote meerderheid van de westerse professionele musici heeft helemaal geen absoluut gehoor. 

Ivan Pavlov ontdekte al in het begin van de vorige eeuw dat honden een enkele toon konden onthouden en associëren met bijvoorbeeld eten. Ook van wolven, en ratten, is bekend dat zij soortgenoten herkennen aan de absolute toonhoogte van hun roep, en dus onderscheid kunnen maken tussen de ene en de andere toon. En voor spreeuwen en resusapen, is dat niet anders, zo suggereren verschillende studies. Een veel muzikaler vaardigheid is ‘relatief gehoor’ – het herkennen van een melodie, los van de precieze toonhoogte waarop die klinkt of gezongen wordt. De meeste mensen luisteren niet naar de afzonderlijke tonen en hun trillingsgetal, maar naar de melodie als geheel. Of we Altijd is Kortjakje ziek nou lager of hoger gezongen horen worden, we herkennen het liedje toch wel. Het horen van verbanden en relaties tussen de tonen, in zowel melodische als harmonische zin, is deel van het plezier van het luisteren naar muziek. Het maakt de vraag of we relatief gehoor met andere diersoorten delen, inclusief honden, een van de centrale vragen in het onderzoek naar de biologische basis van de menselijke muzikaliteit.

Uit: Honing, H. (2017). Wat is een absoluut gehoor en is het erfelijk? In Rinnooy Kan & de Graaf (eds.), Hoe zwaar is licht? (pp. 74-76). Amsterdam: Uitgeverij Balans.

Wil je ontdekken hoe het zit met je absoluut en relatief gehoor? [Dutch]

Kun jij horen welke versie van de intro van Wie de mol? of The Walking Dead de juiste toonhoogte heeft? En lukt het je om van een superkort fragment de titel en artiest van een nummer herkennen? Ontdek hoe het zit met je absoluut en relatief gehoor, je gevoel voor ritme en timing, en je geheugen voor muziek. Je bent waarschijnlijk muzikaler dan je denkt. Speel de mini-games op ToontjeHoger en leer tegelijkertijd meer over muzikaliteit. 

ToontjeHoger is ontwikkeld door de muziekcognitiegroep van de Universiteit van Amsterdam. Speel de minigames hier.