Perché i suoni aspri sono così insopportabili per il cervello umano?
La maggior parte di noi, se non tutti, trova i rumori aspri, come quelli prodotti dagli allarmi delle auto, difficili da sopportare. Una nuova ricerca esamina ciò che accade nel cervello durante l'esposizione a questi stimoli uditivi.
I rumori stridenti, come gli allarmi delle auto, i rumori di un cantiere o anche le urla umane, sono molto difficili se non impossibili da ignorare, principalmente perché sono sgradevoli.
Cosa succede nel nostro cervello quando sentiamo tali rumori, però, e perché li troviamo così insopportabili?
Queste sono le domande a cui un team di ricercatori dell'Università di Ginevra e degli Ospedali universitari di Ginevra in Svizzera ha voluto rispondere in un recente studio.
Perché questo problema è importante in primo luogo? Nel loro documento di studio - che appare sulla rivista Nature Communications - i ricercatori spiegano che si collega ad aspetti della comunicazione.
"Uno degli scopi principali della comunicazione è quello di attirare l'attenzione dei conspecifici [individui della stessa specie]", scrivono i ricercatori, "un processo che può essere ottimizzato adattando la salienza del segnale per massimizzare le risposte sensoriali-motorie del ricevente".
Nelle neuroscienze, la salienza è la qualità che distingue qualcosa da elementi dello stesso tipo. "Per amplificare la salienza sensoriale e garantire reazioni efficienti all'estremità del ricevitore, una strategia generica consiste nell'aumentare l'intensità del segnale, ad esempio urlando o gridando", notano gli autori nel loro articolo.
“Tuttavia, l'ampiezza del segnale non è l'unico parametro che cambia quando aumentiamo i livelli del suono vocale. Un'altra importante caratteristica emergente è la ruvidità, una struttura acustica che deriva da transitori acustici rapidi e ripetitivi ”, aggiungono.
Quindi, nel loro studio, gli scienziati hanno prima stabilito la gamma di suoni che sono "ruvidi" e sgradevoli per il cervello umano. Hanno quindi esaminato le aree del cervello attivate da questi rumori.
Quando il rumore diventa "intollerabile?"
I ricercatori hanno reclutato 27 partecipanti sani di età compresa tra 20 e 37 anni, 15 dei quali erano donne. I ricercatori hanno lavorato con vari gruppi di questi partecipanti per diversi esperimenti.
Per alcuni di questi esperimenti, i ricercatori hanno riprodotto i suoni ripetitivi dei partecipanti con frequenze comprese tra 0 e 250 hertz (Hz). Hanno anche riprodotto questi suoni a intervalli progressivamente più brevi per determinare il punto in cui alcuni di questi suoni sono diventati sgradevoli.
"Abbiamo [...] chiesto ai partecipanti quando percepivano i suoni come ruvidi (distinti l'uno dall'altro) e quando li percepivano come lisci (formando un suono continuo e unico)", dice uno dei ricercatori, Luc Arnal.
Il team ha scoperto che il limite superiore della rugosità del suono si verifica quando lo stimolo raggiunge circa 130 Hz. "Al di sopra di questo limite, si sente che le frequenze formano un solo suono continuo", spiega Arnal.
Per capire quando, esattamente, i suoni ruvidi diventano sgradevoli, i ricercatori hanno anche chiesto ai partecipanti - mentre ascoltavano suoni di frequenze diverse - di valutare i suoni su una scala da uno a cinque, con cinque che significa "insopportabile".
"I suoni considerati intollerabili erano principalmente tra i 40 e gli 80 Hz, cioè nella gamma di frequenze utilizzate dagli allarmi e dalle urla umane, comprese quelle di un bambino", osserva Arnal.
Questi suoni spiacevoli sono quelli che gli esseri umani possono percepire a distanza, quelli che attirano davvero la nostra attenzione. "Ecco perché gli allarmi utilizzano queste frequenze ripetitive rapide per massimizzare le possibilità che vengano rilevati e attirino la nostra attenzione", aggiunge Arnal.
Quando gli stimoli uditivi si ripetono più spesso di ogni 25 millisecondi circa, spiegano i ricercatori, il cervello umano diventa incapace di anticipare i diversi stimoli e li percepisce come un rumore continuo che non può ignorare.
I suoni duri innescano le aree cerebrali dell'avversione
Quando i ricercatori hanno monitorato l'attività cerebrale per scoprire esattamente perché il cervello trova questi rumori così insopportabili, hanno trovato qualcosa che non si aspettavano.
"Abbiamo utilizzato un [elettroencefalogramma] intracranico, che registra l'attività cerebrale all'interno del cervello stesso in risposta ai suoni", spiega il coautore Pierre Mégevand.
I ricercatori hanno monitorato l'attività cerebrale quando i partecipanti hanno sentito suoni che superavano il limite superiore di rugosità (oltre 130 Hz), nonché suoni entro il limite che i partecipanti avevano valutato come particolarmente sgradevoli (tra 40 e 80 Hz).
Nella prima condizione, i ricercatori hanno visto che solo la corteccia uditiva nel lobo temporale superiore diventava attiva, che "è il circuito convenzionale per l'udito", come osserva Mégevand.
Tuttavia, quando i partecipanti hanno sentito suoni nella gamma di 40-80 Hz, anche altre aree del cervello sono diventate attive, con grande sorpresa dei ricercatori.
“Questi suoni sollecitano in particolare l'amigdala, l'ippocampo e l'insula, tutte aree correlate a salienza, avversione e dolore. Questo spiega perché i partecipanti li hanno vissuti come insopportabili ".
Luc Arnal
"Adesso capiamo finalmente perché il cervello non può ignorare questi suoni. Qualcosa di particolare accade a queste frequenze e ci sono anche molte malattie che mostrano risposte cerebrali atipiche ai suoni a 40 Hz. Questi includono l'Alzheimer, l'autismo e la schizofrenia ", afferma Arnal.
Andando avanti, i ricercatori stanno pianificando di condurre ricerche più dettagliate sulle reti cerebrali che rispondono ai suoni aspri. Sperano di scoprire se è possibile rilevare determinate condizioni neurologiche semplicemente monitorando l'attività cerebrale in risposta a suoni particolari.
