Zakaj so ostri zvoki za človeške možgane tako nevzdržni?

Večina, če ne vsi, se nam zdi hudo hrupno, na primer tisto, ki jo oddajajo avtomobilski alarmi, težko prenašati. Nova raziskava proučuje, kaj se zgodi v možganih med izpostavljenostjo tem slušnim dražljajem.

Nova študija je pokazala, da močni zvoki aktivirajo možganske regije, ki igrajo vlogo pri bolečinah in odpornosti.

Zvoke, kot so avtomobilski alarmi, zvoki gradbišča ali celo človeški kriki, je zelo težko, če ne celo nemogoče, prezreti, predvsem zato, ker so neprijetni.

Kaj pa se zgodi v naših možganih, ko slišimo takšne zvoke, in zakaj se nam zdijo tako nevzdržni?

To so vprašanja, na katera si je v nedavni študiji prizadevala odgovoriti skupina raziskovalcev z univerze v Ženevi in ​​z univerzitetnih bolnišnic v Ženevi v Švici.

Zakaj je to vprašanje sploh pomembno? V svojem študijskem prispevku - ki je objavljen v reviji Nature Communications - raziskovalci pojasnjujejo, da je to povezano z vidiki komunikacije.

"Prvi in ​​najpomembnejši namen komunikacije je pritegniti pozornost posameznikov [posameznikov iste vrste]," pišejo raziskovalci, "postopek, ki ga je mogoče optimizirati s prilagajanjem vidnosti signala, da maksimiramo senzorično-motorične odzive sprejemnika."

V nevroznanosti je opaznost kvaliteta, ki ločuje od enakih predmetov. "Da bi okrepili senzorično opaznost in zagotovili učinkovite reakcije na koncu sprejemnika, je splošna strategija povečanje intenzivnosti signala, na primer s kričanjem ali kričanjem," ugotavljajo avtorji v svojem prispevku.

»Vendar velikost signala ni edini parameter, ki se spremeni, ko povečamo raven vokalnega zvoka. Druga pomembna nastajajoča značilnost je hrapavost, zvočna tekstura, ki nastane zaradi hitrih ponavljajočih se zvočnih prehodov, «dodajajo.

Tako so znanstveniki v svoji študiji najprej ugotovili vrsto zvokov, ki so "grobi" in neprijetni za človeške možgane. Nato so si ogledali možganska področja, ki jih ti zvoki aktivirajo.

Kdaj hrup postane "nevzdržen?"

Raziskovalci so zaposlili 27 zdravih udeležencev, starih od 20 do 37 let, od tega 15 žensk. Raziskovalci so pri različnih eksperimentih sodelovali z različnimi skupinami teh udeležencev.

Za nekatere od teh poskusov so raziskovalci udeležencem predvajali ponavljajoče se zvoke s frekvencami med 0 in 250 herci (Hz). Te zvoke so predvajali tudi v postopoma krajših intervalih, da bi določili točko, na kateri so nekateri od teh zvokov postali neprijetni.

"Udeležence [...] smo vprašali, kdaj so zaznali zvoke grobe (ločene med seboj) in kdaj so jih zaznali kot gladke (tvorijo en neprekinjen in en zvok)," pravi eden od raziskovalcev Luc Arnal.

Ekipa je ugotovila, da se zgornja meja hrapavosti zvoka pojavi, ko dražljaj doseže približno 130 Hz. "Nad to mejo se slišijo frekvence, ki tvorijo samo en neprekinjen zvok," pojasnjuje Arnal.

Da bi razumeli, kdaj natančno grobi zvoki postanejo neprijetni, so raziskovalci udeležence tudi prosili, da so, ko so poslušali zvoke različnih frekvenc, ocenili zvoke na lestvici od ena do pet, pri čemer pet pomeni "nevzdržno".

"Zvoki, ki se jim zdijo nevzdržni, so bili v glavnem med 40 in 80 Hz, torej v območju frekvenc, ki jih uporabljajo alarmi in človeški kriki, vključno z dojenčkovimi," ugotavlja Arnal.

Ti neprijetni zvoki so tisti, ki jih ljudje lahko zaznamo na daljavo - tisti, ki zares pritegnejo našo pozornost. "Zato alarmi uporabljajo te hitro ponavljajoče se frekvence, da povečajo možnosti, da jih zaznajo in pridobijo našo pozornost," dodaja Arnal.

Ko se slušni dražljaji ponovijo pogosteje kot vsakih 25 milisekund ali približno, pojasnijo raziskovalci, človeški možgani ne morejo predvideti različnih dražljajev in jih dojemajo kot neprekinjen hrup, ki ga ne morejo prezreti.

Ostri zvoki sprožijo odpor možganskih področij

Ko so raziskovalci spremljali možgansko aktivnost, da bi ugotovili, zakaj se možganom zdijo ti grobi zvoki tako nevzdržni, so ugotovili nekaj, česar niso pričakovali.

"Uporabili smo intrakranialni [elektroencefalogram], ki beleži možgansko aktivnost znotraj možganov kot odziv na zvoke," pojasnjuje soavtor Pierre Mégevand.

Raziskovalci so spremljali možgansko aktivnost, ko so udeleženci slišali zvoke, ki so presegali zgornjo mejo hrapavosti (nad 130 Hz), pa tudi zvoke znotraj meje, ki so jo udeleženci ocenili kot posebej neprijetno (med 40 in 80 Hz).

V prejšnjem stanju so raziskovalci videli, da je postala aktivna le slušna skorja v zgornjem temporalnem režnju, kar je, kot opaža Mégevand, "običajno vezje za sluh".

Ko pa so udeleženci slišali zvoke v območju od 80 do 80 Hz, so se na presenečenje raziskovalcev aktivirala tudi druga področja možganov.

»Ti zvoki prosijo predvsem za amigdalo, hipokampus in otoke, vsa področja, povezana s poudarkom, odpornostjo in bolečino. To pojasnjuje, zakaj so jih udeleženci doživljali kot nevzdržne. "

Luc Arnal

»Zdaj končno razumemo, zakaj možgani ne morejo prezreti teh zvokov. Pri teh frekvencah se zgodi nekaj posebnega, veliko pa je tudi bolezni, ki kažejo netipične možganske odzive na zvoke pri 40 Hz. Sem spadajo Alzheimerjeva bolezen, avtizem in shizofrenija, «pravi Arnal.

V prihodnosti raziskovalci načrtujejo podrobnejše raziskave možganskih mrež, ki se odzivajo na ostre zvoke. Upajo, da bodo ugotovili, ali je mogoče nekatere nevrološke bolezni odkriti zgolj s spremljanjem možganske aktivnosti kot odziv na določene zvoke.