Warum sind harte Geräusche für das menschliche Gehirn so unerträglich?
Die meisten, wenn nicht alle von uns finden harte Geräusche, wie sie Autoalarme machen, schwer zu ertragen. Neue Forschungen untersuchen, was im Gehirn passiert, wenn es diesen auditorischen Reizen ausgesetzt wird.
Gittergeräusche wie Alarmanlagen, Geräusche einer Baustelle oder sogar menschliche Schreie sind sehr schwer, wenn nicht unmöglich zu ignorieren, vor allem, weil sie unangenehm sind.
Was passiert in unserem Gehirn, wenn wir solche Geräusche hören, und warum finden wir sie so unerträglich?
Dies sind die Fragen, die ein Forscherteam der Universität Genf und der Universitätskliniken Genf in der Schweiz in einer kürzlich durchgeführten Studie beantworten wollte.
Warum ist dieses Thema überhaupt wichtig? In ihrer Studienarbeit - die in der Zeitschrift erscheint Naturkommunikation - Die Forscher erklären, dass es mit Aspekten der Kommunikation zusammenhängt.
"Ein vorrangiges Ziel der Kommunikation ist es, die Aufmerksamkeit von Artgenossen [Individuen derselben Art] auf sich zu ziehen", schreiben die Forscher. "Ein Prozess, der durch Anpassung der Signalstärke optimiert werden kann, um die sensorisch-motorischen Reaktionen des Empfängers zu maximieren."
In den Neurowissenschaften ist Salience die Qualität, die etwas von Gegenständen der gleichen Art unterscheidet. "Um die sensorische Bedeutung zu steigern und effiziente Reaktionen auf der Empfängerseite sicherzustellen, besteht eine generische Strategie darin, die Signalintensität zu erhöhen, z. B. durch Schreien oder Schreien", stellen die Autoren in ihrem Artikel fest.
„Die Signalstärke ist jedoch nicht der einzige Parameter, der sich ändert, wenn wir den Stimmpegel erhöhen. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Rauheit, eine akustische Textur, die sich aus sich schnell wiederholenden akustischen Transienten ergibt “, fügen sie hinzu.
In ihrer Studie haben die Wissenschaftler zunächst die Bandbreite der Geräusche ermittelt, die für das menschliche Gehirn „rau“ und unangenehm sind. Sie betrachteten dann die Gehirnbereiche, die diese Geräusche aktivieren.
Wann wird Lärm unerträglich?
Die Forscher rekrutierten 27 gesunde Teilnehmer im Alter zwischen 20 und 37 Jahren, von denen 15 weiblich waren. Die Forscher arbeiteten mit verschiedenen Gruppen dieser Teilnehmer für verschiedene Experimente.
Für einige dieser Experimente spielten die Forscher den Teilnehmern sich wiederholende Geräusche mit Frequenzen zwischen 0 und 250 Hertz (Hz). Sie spielten diese Geräusche auch in immer kürzeren Intervallen, um den Punkt zu bestimmen, an dem einige dieser Geräusche unangenehm wurden.
„Wir […] haben die Teilnehmer gefragt, wann sie die Geräusche als rau (voneinander verschieden) und als glatt (als ein kontinuierliches und ein einzelnes Geräusch) empfunden haben“, sagt einer der Forscher, Luc Arnal.
Das Team stellte fest, dass die Obergrenze der Schallrauheit auftritt, wenn der Reiz etwa 130 Hz erreicht. „Oberhalb dieser Grenze bilden die Frequenzen nur einen kontinuierlichen Klang“, erklärt Arnal.
Um zu verstehen, wann genau raue Geräusche unangenehm werden, baten die Forscher die Teilnehmer - während sie Geräusche mit unterschiedlichen Frequenzen hörten -, die Geräusche auf einer Skala von eins bis fünf zu bewerten, wobei fünf „unerträglich“ bedeutet.
"Die als unerträglich angesehenen Geräusche lagen hauptsächlich zwischen 40 und 80 Hz, d. H. Im Frequenzbereich, der von Alarmen und menschlichen Schreien verwendet wird, einschließlich der eines Babys", bemerkt Arnal.
Diese unangenehmen Geräusche sind diejenigen, die Menschen aus der Ferne wahrnehmen können - diejenigen, die unsere Aufmerksamkeit wirklich erregen. "Deshalb verwenden Alarme diese sich schnell wiederholenden Frequenzen, um die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, dass sie erkannt werden, und um unsere Aufmerksamkeit zu gewinnen", fügt Arnal hinzu.
Wenn sich die Hörreize häufiger als etwa alle 25 Millisekunden wiederholen, kann das menschliche Gehirn die verschiedenen Reize nicht mehr vorhersehen und nimmt sie als kontinuierliches Geräusch wahr, das es nicht ignorieren kann.
Harte Geräusche lösen Abneigungshirnbereiche aus
Als die Forscher die Gehirnaktivität überwachten, um herauszufinden, warum das Gehirn diese rauen Geräusche so unerträglich findet, fanden sie etwas, das sie nicht erwartet hatten.
„Wir haben ein intrakranielles [Elektroenzephalogramm] verwendet, das die Gehirnaktivität im Gehirn selbst als Reaktion auf Geräusche aufzeichnet“, erklärt Co-Autor Pierre Mégevand.
Die Forscher überwachten die Gehirnaktivität, wenn die Teilnehmer Geräusche hörten, die die obere Rauheitsgrenze (über 130 Hz) überschritten, sowie Geräusche innerhalb der Grenze, die die Teilnehmer als besonders unangenehm eingestuft hatten (zwischen 40 und 80 Hz).
Im ersteren Zustand stellten die Forscher fest, dass nur der auditive Kortex im oberen Temporallappen aktiv wurde, was „der konventionelle Hörkreislauf ist“, wie Mégevand feststellt.
Als die Teilnehmer jedoch Geräusche im Bereich von 40 bis 80 Hz hörten, wurden auch andere Gehirnbereiche aktiv, sehr zur Überraschung der Forscher.
„Diese Geräusche fordern insbesondere die Amygdala, den Hippocampus und die Insula heraus, alle Bereiche, die mit Salienz, Abneigung und Schmerz zusammenhängen. Dies erklärt, warum die Teilnehmer sie als unerträglich empfanden. “
Luc Arnal
"Wir verstehen jetzt endlich, warum das Gehirn diese Geräusche nicht ignorieren kann. Bei diesen Frequenzen passiert etwas Besonderes, und es gibt auch viele Krankheiten, die atypische Gehirnreaktionen auf Geräusche bei 40 Hz zeigen. Dazu gehören Alzheimer, Autismus und Schizophrenie “, sagt Arnal.
In Zukunft planen die Forscher eine detailliertere Untersuchung der Hirnnetzwerke, die auf raue Geräusche reagieren. Sie hoffen herauszufinden, ob es möglich ist, bestimmte neurologische Zustände einfach durch Überwachung der Gehirnaktivität als Reaktion auf bestimmte Geräusche zu erkennen.
