Почему резкие звуки так невыносимы для человеческого мозга?
Большинству, если не всем, резкие звуки, такие как те, что издают автосигнализации, трудно переносить. Новое исследование изучает, что происходит в мозге при воздействии этих слуховых стимулов.
Решающие шумы, такие как звуки автосигнализации, звуки строительной площадки или даже человеческие крики, очень трудно, а то и невозможно игнорировать, главным образом потому, что они неприятны.
Но что происходит в нашем мозгу, когда мы слышим такие шумы, и почему мы находим их такими невыносимыми?
Это вопросы, на которые команда исследователей из Женевского университета и Женевских университетских больниц в Швейцарии стремилась ответить в недавнем исследовании.
Почему этот вопрос важен в первую очередь? В их исследовательской работе, которая публикуется в журнале Nature Communications - исследователи объясняют, что это связано с аспектами общения.
«Первой и главной целью общения является привлечение внимания особей [особей одного вида], - пишут исследователи, - процесса, который можно оптимизировать, адаптируя характер сигнала для максимизации сенсомоторных реакций получателя».
В неврологии значимость - это качество, которое отличает что-то от предметов того же типа. «Чтобы усилить сенсорную значимость и обеспечить эффективную реакцию на стороне получателя, общая стратегия состоит в том, чтобы увеличить интенсивность сигнала, например, с помощью крика или крика», - отмечают авторы в своей статье.
«Однако величина сигнала - не единственный параметр, который изменяется при увеличении уровня звука голоса. Еще одна важная новая особенность - шероховатость, акустическая текстура, возникающая в результате быстрых повторяющихся акустических переходных процессов », - добавляют они.
Итак, в своем исследовании ученые впервые установили диапазон звуков, которые являются «грубыми» и неприятными для человеческого мозга. Затем они посмотрели на области мозга, которые активируются этими шумами.
Когда шум становится «невыносимым»?
Исследователи набрали 27 здоровых участников в возрасте от 20 до 37 лет, 15 из которых были женщинами. Исследователи работали с разными группами этих участников над разными экспериментами.
В некоторых из этих экспериментов исследователи воспроизводили повторяющиеся звуки участников с частотами от 0 до 250 герц (Гц). Они также проигрывали эти звуки через все более короткие интервалы, чтобы определить момент, в котором некоторые из этих звуков стали неприятными.
«Мы […] спросили участников, когда они воспринимали звуки как грубые (отличные друг от друга) и когда они воспринимали их как гладкие (формирующие один непрерывный и единый звук)», - говорит один из исследователей Люк Арнал.
Команда обнаружила, что верхний предел грубости звука возникает, когда стимул достигает примерно 130 Гц. «Выше этого предела частоты слышны как образующие только один непрерывный звук», - объясняет Арнал.
Чтобы понять, когда именно грубые звуки становятся неприятными, исследователи также попросили участников - когда они слушали звуки разных частот - оценить звуки по шкале от одного до пяти, где пять означают «невыносимые».
«Невыносимые звуки в основном находились в диапазоне от 40 до 80 Гц, то есть в диапазоне частот, используемых для сигналов тревоги и человеческих криков, в том числе детских», - отмечает Арнал.
Эти неприятные звуки - это те звуки, которые люди могут воспринимать на расстоянии - те, которые действительно привлекают наше внимание. «Вот почему сигналы тревоги используют эти быстрые повторяющиеся частоты, чтобы максимизировать шансы их обнаружения и привлечения нашего внимания», - добавляет Арнал.
Исследователи объясняют, что когда слуховые стимулы повторяются чаще, чем каждые 25 миллисекунд или около того, человеческий мозг становится неспособным предвидеть различные стимулы и воспринимает их как непрерывный шум, который он не может игнорировать.
Резкие звуки вызывают отвращение в определенных областях мозга
Когда исследователи наблюдали за активностью мозга, чтобы точно выяснить, почему мозг считает эти грубые звуки такими невыносимыми, они обнаружили то, чего не ожидали.
«Мы использовали внутричерепную [электроэнцефалограмму], которая регистрирует мозговую активность внутри самого мозга в ответ на звуки», - объясняет соавтор Пьер Мегеван.
Исследователи отслеживали активность мозга, когда участники слышали звуки, которые превышали верхний предел грубости (выше 130 Гц), а также звуки в пределах, которые участники оценили как особенно неприятные (от 40 до 80 Гц).
В первом случае исследователи увидели, что активировалась только слуховая кора в верхней височной доле, которая, как отмечает Мегеван, «является обычным контуром слуха».
Однако, когда участники слышали звуки в диапазоне 40–80 Гц, другие области мозга также становились активными, к большому удивлению исследователей.
«Эти звуки затрагивают миндалевидное тело, гиппокамп и островок, в частности, все области, связанные с выраженностью, отвращением и болью. Это объясняет, почему участники считали их невыносимыми ».
Люк Арнал
«Теперь мы наконец понимаем, почему мозг не может игнорировать эти звуки. Что-то особенное происходит на этих частотах, и есть также много заболеваний, которые проявляют нетипичную реакцию мозга на звуки с частотой 40 Гц. К ним относятся болезнь Альцгеймера, аутизм и шизофрения », - говорит Арнал.
В дальнейшем исследователи планируют провести более детальное исследование сетей мозга, которые реагируют на резкие звуки. Они надеются выяснить, можно ли обнаружить определенные неврологические состояния, просто отслеживая активность мозга в ответ на определенные звуки.
