Hvorfor er barske lyde så uudholdelige for den menneskelige hjerne?
De fleste, hvis ikke alle, af os finder hårde lyde, som dem, som bilalarmer giver, vanskelige at bære. Ny forskning ser på, hvad der sker i hjernen under eksponering for disse auditive stimuli.
Gitterlyde, såsom bilalarmer, lyde fra en byggeplads eller endda menneskelige skrig, er meget vanskelige, hvis ikke umulige at ignorere, hovedsageligt fordi de er ubehagelige.
Hvad sker der dog i vores hjerner, når vi hører sådanne lyde, og hvorfor finder vi dem så uudholdelige?
Dette er de spørgsmål, som et team af forskere fra Universitetet i Genève og Genève Universitetshospitaler i Schweiz har til formål at besvare i en nylig undersøgelse.
Hvorfor er dette spørgsmål vigtigt i første omgang? I deres studieoplæg - som vises i tidsskriftet Naturkommunikation - forskerne forklarer, at det hænger sammen med aspekter af kommunikation.
"Et først og fremmest formål med kommunikation er at fange opmærksomhed fra specifikke personer [individer af samme art]," skriver forskerne, "en proces, der kan optimeres ved at tilpasse signalets opmærksomhed for at maksimere modtagerens sensoriske-motoriske reaktioner."
I neurovidenskab er opmærksomhed den kvalitet, der adskiller noget fra genstande af samme art. "For at forstærke sensorisk opmærksomhed og sikre effektive reaktioner i modtagerens ende er en generisk strategi at øge signalintensiteten, f.eks. Ved at skrige eller råbe," bemærker forfatterne i deres papir.
”Signalstørrelsen er dog ikke den eneste parameter, der ændres, når vi øger vokalens lydniveauer. Et andet vigtigt nyt træk er ruhed, en akustisk struktur, der stammer fra hurtige gentagne akustiske transienter, ”tilføjer de.
Så i deres undersøgelse etablerede forskerne først rækkevidden af lyde, der er ”ru” og ubehagelige for den menneskelige hjerne. De kiggede derefter på hjerneområderne, som disse lyde aktiverer.
Hvornår bliver støj 'utålelig?'
Forskerne rekrutterede 27 raske deltagere i alderen 20 til 37 år, hvoraf 15 var kvinder. Forskerne arbejdede med forskellige grupper af disse deltagere i forskellige eksperimenter.
I nogle af disse eksperimenter spillede forskerne deltagerne gentagne lyde med frekvenser mellem 0 og 250 hertz (Hz). De spillede også disse lyde gradvist kortere intervaller for at bestemme det tidspunkt, hvor nogle af disse lyde blev ubehagelige.
”Vi [...] spurgte deltagerne, hvornår de opfattede lydene som ru (adskilt fra hinanden), og hvornår de opfattede dem som glatte (dannede en kontinuerlig og enkelt lyd),” siger en af forskerne, Luc Arnal.
Holdet fandt ud af, at den øvre grænse for lyd ruhed opstår, når stimulus når omkring 130 Hz. "Over denne grænse høres frekvenserne kun som en kontinuerlig lyd," forklarer Arnal.
For at forstå, hvornår nøjagtige grove lyde bliver ubehagelige, bad forskerne også deltagerne - da de lyttede til lyde af forskellige frekvenser - om at rangere lydene på en skala fra en til fem, hvor fem betyder "uudholdelig."
"De lyde, der blev betragtet som utålelige, var hovedsageligt mellem 40 og 80 Hz, dvs. inden for frekvensområdet, der blev brugt af alarmer og menneskelige skrig, inklusive de af en baby," bemærker Arnal.
Disse ubehagelige lyde er dem, som mennesker kan opfatte på afstand - dem, der virkelig fanger vores opmærksomhed. "Derfor bruger alarmer disse hurtige gentagne frekvenser for at maksimere chancerne for, at de opdages og få vores opmærksomhed," tilføjer Arnal.
Når de auditive stimuli gentages oftere end hver 25 millisekund eller deromkring, forklarer forskerne, bliver den menneskelige hjerne ude af stand til at foregribe de forskellige stimuli og opfatter dem som en kontinuerlig støj, som den ikke kan ignorere.
Harde lyde udløser aversion af hjerneområder
Da forskerne overvågede hjerneaktivitet for at finde ud af nøjagtigt, hvorfor hjernen finder disse grove lyde så uudholdelige, fandt de noget, som de ikke havde forventet.
”Vi brugte et intrakranielt [elektroencefalogram], der registrerer hjerneaktivitet inde i selve hjernen som reaktion på lyde,” forklarer medforfatter Pierre Mégevand.
Forskerne overvågede hjerneaktivitet, da deltagerne hørte lyde, der overskred den øvre grænseværdi for ruhed (over 130 Hz) samt lyde inden for den grænse, som deltagerne havde bedømt som særlig ubehagelige (mellem 40 og 80 Hz).
I den tidligere tilstand så forskerne, at kun auditiv cortex i den øvre temporale lap blev aktiv, hvilket "er det konventionelle kredsløb til hørelse", som Mégevand bemærker.
Men da deltagerne hørte lyde i området 40-80 Hz, blev andre hjerneområder også aktive, meget til forskernes overraskelse.
”Disse lyde beder især om amygdala, hippocampus og insula, alle områder relateret til fremtrædende, aversion og smerte. Dette forklarer, hvorfor deltagerne oplevede dem som uudholdelige. ”
Luc Arnal
”Vi forstår nu endelig, hvorfor hjernen ikke kan ignorere disse lyde. Der sker noget særligt ved disse frekvenser, og der er også mange sygdomme, der viser atypiske hjernesvar på lyde ved 40 Hz. Disse inkluderer Alzheimers, autisme og skizofreni, ”siger Arnal.
Fremadrettet planlægger forskerne at gennemføre mere detaljeret forskning på hjernenetværk, der reagerer på barske lyde. De håber at finde ud af, om det er muligt at opdage visse neurologiske tilstande ved blot at overvåge hjernens aktivitet som reaktion på bestemte lyde.
