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为什么刺耳的声音对人脑来说如此难以忍受?

健康 89xy 1个月前 (09-27) 23次浏览

我们大多数人,如果不是所有人,都觉得刺耳的噪音难以忍受,比如汽车报警器发出的噪音。新的研究着眼于大脑在暴露于这些听觉刺激时会发生什么。

为什么刺耳的声音对人脑来说如此难以忍受?

一项新的研究发现,刺耳的噪音会激活大脑中负责疼痛和厌恶的区域。

刺耳的噪音,如汽车警报、建筑工地的声音,甚至是人类的尖叫声,如果不是不可能的话,也是很难忽视的,主要是因为它们令人不愉快。

然而,当我们听到这样的噪音时,我们的大脑会发生什么,为什么我们觉得它们如此难以忍受?

在最近的一项研究中,来自日内瓦大学和瑞士日内瓦大学医院的一组研究人员试图回答这些问题。

为什么这个问题首先很重要?在他们发表在《自然通讯》杂志上的研究论文中,研究人员解释说,它与通讯的各个方面有关。

“交流的首要目的是吸引特定群体(同一物种的个体)的注意力,”研究人员写道,“这一过程可以通过调整信号显著性来优化,以最大限度地提高接收者的感觉运动反应。”

在神经科学中,显著性是将某物与同类物品区分开来的品质。作者在他们的论文中指出:“为了增强感觉的显著性,并确保受体端的有效反应,一种通用的策略是增加信号强度,例如通过尖叫或喊叫。”

“然而,当我们提高声音水平时,信号幅度并不是唯一改变的参数。另一个重要的新兴特征是粗糙,这是一种由快速重复的声学瞬变产生的声学纹理,”他们补充道。

因此,在他们的研究中,科学家们首先确定了对人脑来说“粗糙”和不愉快的声音范围。然后,他们观察这些噪音激活的大脑区域。

什么时候噪音变得“无法忍受?”

研究人员招募了27名年龄在20到37岁之间的健康参与者,其中15名是女性。研究人员与这些参与者的不同小组合作进行不同的实验。

在其中一些实验中,研究人员给参与者播放频率在0到250赫兹之间的重复声音。他们还以越来越短的间隔播放这些声音,以确定其中一些声音变得不愉快的时间点。

其中一名研究人员卢克·阿纳尔(Luc Arnal)说:“我们[……]问参与者,他们什么时候觉得声音粗糙(彼此不同),什么时候觉得声音平滑(形成一个连续的单一声音)。

研究小组发现,声音粗糙度的上限出现在刺激达到130 Hz左右的时候。“超过这个极限,频率被认为只形成一个连续的声音,”阿诺解释道。

为了准确理解什么时候粗糙的声音变得不愉快,研究人员还要求参与者——当他们听不同频率的声音时——在1到5的范围内对声音进行评级,其中5表示“无法忍受”。

“被认为不可忍受的声音主要在40到80赫兹之间,也就是说,在警报和人类尖叫声(包括婴儿的尖叫声)使用的频率范围内,”Arnal指出。

这些令人不快的声音是人类可以从远处感知的——那些真正吸引我们注意力的声音。“这就是为什么警报使用这些快速重复的频率来最大限度地增加它们被检测到的机会,并引起我们的注意,”阿诺补充道。

研究人员解释说,当听觉刺激重复频率超过每25毫秒左右时,人脑就无法预测不同的刺激,并将它们视为无法忽视的连续噪声。

刺耳的声音会触发厌恶大脑区域

当研究人员监控大脑活动以找出大脑为什么觉得这些粗糙的噪音如此难以忍受时,他们发现了一些他们没有预料到的事情。

“我们使用了颅内脑电图,它记录了大脑内部对声音的反应,”合著者皮埃尔·梅杰万德解释道。

研究人员监测了参与者听到超过粗糙度上限(130赫兹以上)的声音以及参与者认为特别不愉快(40到80赫兹之间)的声音时的大脑活动。

在前一种情况下,研究人员发现只有上颞叶的听觉皮层变得活跃,正如梅杰万德所观察到的那样,这是“传统的听觉回路”。

然而,令研究人员惊讶的是,当参与者听到40-80赫兹范围内的声音时,其他大脑区域也变得活跃起来。

“这些声音特别恳求杏仁核、海马和脑岛,所有与突显、厌恶和疼痛相关的区域。这解释了为什么参与者觉得他们难以忍受。”

Luc Arnal

“我们现在终于明白为什么大脑不能忽视这些声音了。在这些频率下会发生一些特殊的事情,还有许多疾病对40赫兹的声音表现出非典型的大脑反应。这些疾病包括老年痴呆症、自闭症和精神分裂症,”阿纳尔说。

展望未来,研究人员计划对响应刺耳声音的大脑网络进行更详细的研究。他们希望通过简单地监控大脑对特定声音的反应来发现是否有可能检测到某些神经疾病。


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