Hvorfor er harde lyder så uutholdelige for den menneskelige hjerne?
De fleste, om ikke alle, av oss opplever harde lyder, som de som alarmer gir, er vanskelige å bære. Ny forskning ser på hva som skjer i hjernen under eksponering for disse auditive stimuli.
Rasterlyder, som bilalarmer, lydene fra en byggeplass eller til og med menneskeskrik, er veldig vanskelige om ikke umulige å ignorere, hovedsakelig fordi de er ubehagelige.
Hva skjer i hjernen vår når vi hører slike lyder, og hvorfor finner vi dem så uutholdelige?
Dette er spørsmålene et team av forskere fra Universitetet i Genève og Geneva University Hospital i Sveits har hatt som mål å svare på i en nylig studie.
Hvorfor er dette problemet viktig i utgangspunktet? I studieoppgaven deres - som vises i tidsskriftet Naturkommunikasjon - forskerne forklarer at det knytter seg til aspekter ved kommunikasjon.
"Et først og fremst formål med kommunikasjon er å fange oppmerksomheten til spesifikke personer [individer av samme art]," skriver forskerne, "en prosess som kan optimaliseres ved å tilpasse signalopplevelsen for å maksimere mottakerens sensoriske-motoriske responser."
I nevrovitenskap er fremtredende kvaliteten som skiller noe fra gjenstander av samme slag. "For å forsterke sanseopplevelsen og sikre effektive reaksjoner på mottakerens ende, er en generisk strategi å øke signalintensiteten, for eksempel ved å skrike eller rope," bemerker forfatterne i sitt papir.
“Signalstørrelsen er imidlertid ikke den eneste parameteren som endres når vi øker lydnivået. En annen viktig fremvoksende funksjon er ruhet, en akustisk tekstur som oppstår fra raske repeterende akustiske transienter, ”legger de til.
Så i sin studie etablerte forskerne først rekkevidden av lyder som er "grove" og ubehagelige for den menneskelige hjerne. De så på hjerneområdene som disse lydene aktiverer.
Når blir støy 'utålelig?'
Forskerne rekrutterte 27 friske deltakere i alderen 20 til 37 år, hvorav 15 kvinner. Forskerne jobbet med forskjellige grupper av disse deltakerne for forskjellige eksperimenter.
For noen av disse eksperimentene spilte forskerne deltakerne repeterende lyder med frekvenser mellom 0 og 250 hertz (Hz). De spilte også disse lydene med gradvis kortere intervaller for å bestemme punktet der noen av disse lydene ble ubehagelige.
"Vi [...] spurte deltakerne når de oppfattet lydene som grove (forskjellige fra hverandre) og når de oppfattet dem som glatte (danner en kontinuerlig og enkelt lyd)," sier en av forskerne, Luc Arnal.
Teamet fant at den øvre grensen for lydruffitet oppstår når stimulansen når omtrent 130 Hz. "Over denne grensen høres frekvensene som bare en kontinuerlig lyd," forklarer Arnal.
For å forstå når, nøyaktig grove lyder blir ubehagelige, ba forskerne også deltakerne - mens de lyttet til lyder av forskjellige frekvenser - om å rangere lydene på en skala fra en til fem, med fem som betyr "uutholdelig."
"Lydene som ble ansett som utålelige var hovedsakelig mellom 40 og 80 Hz, dvs. i frekvensområdet som brukes av alarmer og menneskeskrik, inkludert de av en baby," bemerker Arnal.
Disse ubehagelige lydene er de som mennesker kan oppfatte på avstand - de som virkelig fanger vår oppmerksomhet. "Derfor bruker alarmer disse raske repeterende frekvensene for å maksimere sjansene for at de oppdages og få oppmerksomhet," legger Arnal til.
Når de auditive stimuli gjentas oftere enn hver 25 millisekund eller så, forklarer forskerne, blir den menneskelige hjerne ikke i stand til å forutse de forskjellige stimuli og oppfatter dem som en kontinuerlig lyd som den ikke kan ignorere.
Harde lyder utløser aversjon i hjerneområder
Da forskerne overvåket hjerneaktivitet for å finne ut nøyaktig hvorfor hjernen finner disse grove lydene så uutholdelige, fant de noe de ikke hadde forventet.
"Vi brukte et intrakranielt [elektroencefalogram], som registrerer hjerneaktivitet i hjernen selv som respons på lyder," forklarer medforfatter Pierre Mégevand.
Forskerne overvåket hjerneaktivitet når deltakerne hørte lyder som oversteg den øvre grensen for ruhet (over 130 Hz), så vel som lyder innenfor grensen som deltakerne hadde vurdert som spesielt ubehagelige (mellom 40 og 80 Hz).
I den tidligere tilstanden så forskerne at bare hørselsbarken i øvre temporal lobe ble aktiv, som "er den konvensjonelle kretsen for hørsel", som Mégevand bemerker.
Men når deltakerne hørte lyder i 40-80 Hz-området, ble andre hjerneområder også aktive, til forskernes overraskelse.
“Disse lydene ber spesielt om amygdala, hippocampus og insula, alle områder relatert til fremtredende, aversjon og smerte. Dette forklarer hvorfor deltakerne opplevde dem som uutholdelige. ”
Luc Arnal
“Vi forstår nå endelig hvorfor hjernen ikke kan ignorere disse lydene. Noe spesielt skjer ved disse frekvensene, og det er også mange sykdommer som viser atypiske hjernesvar på lyder ved 40 Hz. Disse inkluderer Alzheimers, autisme og schizofreni, sier Arnal.
Fremover planlegger forskerne å utføre mer detaljert forskning på hjernenettverkene som reagerer på harde lyder. De håper å finne ut om det er mulig å oppdage visse nevrologiske tilstander ganske enkelt ved å overvåke hjernens aktivitet som respons på bestemte lyder.
