Waarom zijn harde geluiden zo ondraaglijk voor het menselijk brein?
De meesten, zo niet alle, van ons vinden harde geluiden, zoals die van autoalarmen, moeilijk te verdragen. Nieuw onderzoek kijkt naar wat er in de hersenen gebeurt tijdens blootstelling aan deze auditieve stimuli.
Raspende geluiden, zoals auto-alarmen, de geluiden van een bouwplaats of zelfs menselijk geschreeuw, zijn erg moeilijk, zo niet onmogelijk, te negeren, vooral omdat ze onaangenaam zijn.
Maar wat gebeurt er in onze hersenen als we dergelijke geluiden horen, en waarom vinden we ze zo ondraaglijk?
Dit zijn de vragen die een team van onderzoekers van de Universiteit van Genève en de Universitaire Ziekenhuizen van Genève in Zwitserland in een recent onderzoek heeft willen beantwoorden.
Waarom is deze kwestie in de eerste plaats belangrijk? In hun studiepaper - die in het tijdschrift verschijnt Nature Communications - de onderzoekers leggen uit dat het verband houdt met aspecten van communicatie.
"Een eerste en belangrijkste doel van communicatie is om de aandacht te trekken van soortgenoten [individuen van dezelfde soort]", schrijven de onderzoekers, "een proces dat kan worden geoptimaliseerd door de saillantie van signalen aan te passen om de sensorisch-motorische reacties van de ontvanger te maximaliseren."
In de neurowetenschappen is saillantie de kwaliteit die iets onderscheidt van items van dezelfde soort. "Om zintuiglijke opvallendheid te versterken en efficiënte reacties aan de kant van de ontvanger te verzekeren, is een algemene strategie om de signaalintensiteit te verhogen, bijvoorbeeld door te schreeuwen of te schreeuwen", noteren de auteurs in hun paper.
“Signaalgrootte is echter niet de enige parameter die verandert als we het vocale geluidsniveau verhogen. Een ander belangrijk opkomend kenmerk is ruwheid, een akoestische textuur die ontstaat door snelle repetitieve akoestische transiënten ”, voegen ze eraan toe.
Dus, in hun studie, hebben de wetenschappers eerst de reeks geluiden vastgesteld die "ruw" en onaangenaam zijn voor het menselijk brein. Vervolgens keken ze naar de hersengebieden die deze geluiden activeren.
Wanneer wordt lawaai ‘ondraaglijk’?
De onderzoekers rekruteerden 27 gezonde deelnemers tussen de 20 en 37 jaar, van wie 15 vrouwen. De onderzoekers werkten met verschillende groepen van deze deelnemers voor verschillende experimenten.
Voor sommige van deze experimenten speelden de onderzoekers de deelnemers repetitieve geluiden met frequenties tussen 0 en 250 hertz (Hz). Ze speelden deze geluiden ook met steeds kortere intervallen om het punt te bepalen waarop sommige van deze geluiden onaangenaam werden.
"We […] vroegen de deelnemers wanneer ze de geluiden als ruw ervaarden (verschillend van elkaar) en wanneer ze ze als vloeiend waarnamen (een continu en enkel geluid vormend)", zegt een van de onderzoekers, Luc Arnal.
Het team ontdekte dat de bovengrens van geluidsruwheid optreedt wanneer de stimulus ongeveer 130 Hz bereikt. "Boven deze limiet zijn de frequenties hoorbaar als slechts één continu geluid", legt Arnal uit.
Om te begrijpen wanneer ruwe geluiden precies onaangenaam worden, vroegen de onderzoekers de deelnemers ook - terwijl ze naar geluiden van verschillende frequenties luisterden - om de geluiden te beoordelen op een schaal van één tot vijf, waarbij vijf 'ondraaglijk' betekent.
"De geluiden die als ondraaglijk werden beschouwd, lagen voornamelijk tussen 40 en 80 Hz, d.w.z. in het frequentiebereik dat wordt gebruikt door alarmen en menselijk geschreeuw, inclusief die van een baby", merkt Arnal op.
Deze onaangename geluiden zijn geluiden die mensen van een afstand kunnen waarnemen - degenen die echt onze aandacht trekken. "Daarom gebruiken alarmen deze snel herhalende frequenties om de kans te vergroten dat ze worden gedetecteerd en onze aandacht trekken", voegt Arnal toe.
Wanneer de auditieve stimuli zich vaker herhalen dan elke 25 milliseconden of zo, leggen de onderzoekers uit, wordt het menselijk brein niet meer in staat om op de verschillende stimuli te anticiperen en neemt het ze waar als een continu geluid dat het niet kan negeren.
Harde geluiden veroorzaken hersengebieden van afkeer
Toen de onderzoekers de hersenactiviteit volgden om erachter te komen waarom de hersenen deze ruwe geluiden zo ondraaglijk vinden, vonden ze iets dat ze niet hadden verwacht.
"We gebruikten een intracraniaal [elektro-encefalogram], dat de hersenactiviteit in de hersenen zelf registreert als reactie op geluiden", legt co-auteur Pierre Mégevand uit.
De onderzoekers volgden de hersenactiviteit wanneer deelnemers geluiden hoorden die de bovengrens van ruwheid overschreden (boven 130 Hz), evenals geluiden binnen de limiet die deelnemers als bijzonder onaangenaam hadden aangemerkt (tussen 40 en 80 Hz).
In de eerste toestand zagen de onderzoekers dat alleen de auditieve cortex in de bovenste temporale kwab actief werd, wat "het conventionele circuit is om te horen", zoals Mégevand opmerkt.
Toen de deelnemers echter geluiden hoorden in het bereik van 40-80 Hz, werden ook andere hersengebieden actief, tot grote verbazing van de onderzoekers.
“Deze geluiden trekken vooral de amygdala, hippocampus en insula aan, allemaal gebieden die verband houden met saillantie, afkeer en pijn. Dit verklaart waarom deelnemers ze als ondraaglijk ervoeren. "
Luc Arnal
"We begrijpen nu eindelijk waarom de hersenen deze geluiden niet kunnen negeren. Er gebeurt iets speciaals bij deze frequenties, en er zijn ook veel ziekten die atypische hersenreacties vertonen op geluiden bij 40 Hz. Deze omvatten de ziekte van Alzheimer, autisme en schizofrenie, ”zegt Arnal.
In de toekomst zijn de onderzoekers van plan meer gedetailleerd onderzoek te doen naar de hersennetwerken die reageren op harde geluiden. Ze hopen erachter te komen of het mogelijk is om bepaalde neurologische aandoeningen te detecteren door simpelweg de hersenactiviteit te volgen als reactie op bepaalde geluiden.
