Чому різкі звуки так нестерпні для людського мозку?
Більшість, якщо не всі з нас, знаходять важкі шуми, такі як ті, що видає автосигналізація, важко переносити. Нове дослідження розглядає, що відбувається в мозку під час дії цих слухових подразників.
Видавати звуки, такі як автосигналізації, звуки будівельного майданчика або навіть крики людей, дуже важко, а то й неможливо ігнорувати, головним чином тому, що вони неприємні.
Що ж відбувається в нашому мозку, коли ми чуємо такі звуки, і чому ми вважаємо їх такими нестерпними?
На ці запитання команда дослідників із Женевського університету та Женевських університетських лікарень у Швейцарії мала на меті відповісти в недавньому дослідженні.
Чому це питання насамперед важливе? У їх навчальній роботі - яка виходить у журналі Природні комунікації - дослідники пояснюють, що це пов'язано з аспектами спілкування.
«Першою і найголовнішою метою спілкування є привернення уваги спеціалістів [особин одного виду], - пишуть дослідники, - процес, який можна оптимізувати, адаптуючи виділення сигналу, щоб максимізувати сенсорно-моторні реакції приймача».
У неврології виділення - це якість, яка відрізняє щось від предметів того самого виду. "Для посилення чутливості та забезпечення ефективних реакцій на кінці приймача, загальна стратегія полягає в збільшенні інтенсивності сигналу, наприклад, криком або криком", - зазначають автори у своїй роботі.
«Однак величина сигналу - не єдиний параметр, який змінюється, коли ми підвищуємо рівень голосового звуку. Ще однією важливою рисою, що виникає, є шорсткість, акустична текстура, яка виникає внаслідок швидко повторюваних акустичних перехідних процесів », - додають вони.
Отже, у своєму дослідженні вчені вперше встановили діапазон звуків, які є «грубими» та неприємними для мозку людини. Потім вони розглянули ділянки мозку, які ці шуми активують.
Коли шум стає «нестерпним?»
Дослідники набрали 27 здорових учасників у віці від 20 до 37 років, 15 з яких були жінками. Дослідники працювали з різними групами цих учасників для різних експериментів.
Для деяких з цих експериментів дослідники відтворювали учасникам повторювані звуки з частотами від 0 до 250 герц (Гц). Вони також відтворювали ці звуки з поступово меншими інтервалами, щоб визначити момент, коли деякі з цих звуків стали неприємними.
"Ми [...] запитували учасників, коли вони сприймали звуки як грубі (відмінні один від одного), а коли вони сприймали їх як плавні (утворюючи один суцільний і єдиний звук)", - говорить один із дослідників Люк Арнал.
Команда виявила, що верхня межа шорсткості звуку виникає, коли подразник досягає близько 130 Гц. "Понад цю межу частоти чуються як такі, що утворюють лише один безперервний звук", - пояснює Арнал.
Щоб зрозуміти, коли саме грубі звуки стають неприємними, дослідники також попросили учасників - слухаючи звуки різної частоти - оцінювати звуки за шкалою від одного до п'яти, причому п'ять означають "нестерпно".
"Звуки, які вважаються нестерпними, складали в основному від 40 до 80 Гц, тобто в діапазоні частот, що використовуються сигналами тривоги та криками людини, включаючи крики дитини", - зазначає Арнал.
Ці неприємні звуки - це ті, які люди можуть сприймати здалеку - ті, що справді привертають нашу увагу. "Ось чому сигналізації використовують ці швидко повторювані частоти, щоб максимізувати шанси їх виявлення та залучити нашу увагу", - додає Арнал.
Коли слухові подразники повторюються частіше, ніж кожні 25 мілісекунд або близько того, пояснюють дослідники, людський мозок стає нездатним передбачити різні подразники і сприймає їх як безперервний шум, який він не може ігнорувати.
Різкі звуки викликають відразу в областях мозку
Коли дослідники відстежували діяльність мозку, щоб точно з’ясувати, чому мозок вважає ці грубі шуми настільки нестерпними, вони виявили щось, чого вони не очікували.
"Ми використовували внутрішньочерепну [електроенцефалограму], яка реєструє мозкову діяльність всередині самого мозку у відповідь на звуки", - пояснює співавтор П'єр Мегеван.
Дослідники стежили за мозковою активністю, коли учасники чули звуки, що перевищували верхню межу шорсткості (понад 130 Гц), а також звуки в межах, визначених учасниками як особливо неприємні (від 40 до 80 Гц).
У попередньому стані дослідники побачили, що активізувалась лише слухова кора у верхній скроневій частці, яка, як зазначає Мегеван, "є звичайною ланцюгом слуху".
Однак, коли учасники почули звуки в діапазоні 40–80 Гц, активізувались і інші ділянки мозку, на диво дослідників.
«Ці звуки вимагають мигдалини, гіпокампа та інсули, зокрема, усіх областей, пов’язаних із виділенням, огидою та болем. Це пояснює, чому учасники сприймали їх як нестерпних ".
Люк Арнал
«Тепер ми нарешті зрозуміли, чому мозок не може ігнорувати ці звуки. Щось особливе відбувається на цих частотах, і є також багато захворювань, які демонструють нетипові реакції мозку на звуки при частоті 40 Гц. До них належать хвороба Альцгеймера, аутизм та шизофренія », - говорить Арнал.
Надалі дослідники планують провести більш детальне дослідження мозкових мереж, які реагують на різкі звуки. Вони сподіваються з'ясувати, чи можна виявити певні неврологічні стани, просто відстежуючи мозкову діяльність у відповідь на певні звуки.
