为什么警报或尖叫发出粗糙的声音会引起我们的注意？当检测到这些声音时，大脑中发生了什么？近日，来自日内瓦大学（UNIGE）和日内瓦大学附属医院（HUG）的神经科学家一直在分析人们在聆听各种不同声音时的反应，确定人们认为不同频率重复的声音刺激在多大程度上让人厌恶。科学家还研究了这些声音刺激时大脑内部受刺激的区域。他们发表在《自然通讯》上的研究结果显示，不仅常规声音处理神经环路被激活，同时处理厌恶感的皮质和皮质下区域也显著激活了。这解释了为什么大脑在听到这种声音时会进入警觉状态。
警报声、人工的（例如汽车喇叭）、自然的（人的尖叫声），都具有重复性的声音波动的特征，该波动通常位于40到80 Hz之间。但是为什么选择这些频率来提示危险呢？在听到这类声音时，大脑中发生了什么来引起我们的高度注意和警觉呢？来自UNIGE和HUG的研究人员向16位参与者播放0至250 Hz之间的重复声音刺激，以确定大脑无法忍受的频率。“然后，我们询问参与者何时感觉到声音粗糙难以忍受（间隔不连续的声音），何时感觉到声音平滑（形成一种连续且单一的声音），” UNIGE基础神经科学系研究员阿纳尔解释说。
根据参与者的反应，科学家们能够确定声音粗糙的上限约为130 Hz。“超过这个极限，”阿纳尔继续说，“听到的频率只能形成一种连续的声音。”但是，为什么大脑会判断粗糙的声音令人不快呢？为了回答这个问题，神经科学家要求参与者接受不同频率的声音刺激，他们必须以1到5的等级进行分类，其中1可以忍受，5不能忍受。“被认为无法忍受的声音主要在40到80 Hz之间，即在警报和人的尖叫声（包括婴儿的尖叫声）的频率范围内，” Arnal说。与视觉刺激不同，由于这些声音可以从远处感知，因此从生存的角度引起注意力至关重要。研究人员说：“这就是警报使用这些快速重复频率来最大化检测到它们并引起我们注意的原因。” 实际上，当重复间隔小于25毫秒时，大脑则无法预见它们并因此抑制它们影响。
然后，研究人员试图找出大脑中实际上发生了什么：为什么这些声音如此难以忍受？“我们使用颅内EEG记录大脑内部大脑对声音的反应。” UNIGE医学院和HUG基础神经科学系的神经病学家和研究员PierreMégevand解释说。
平滑及粗糙的声音会激活不同的大脑网络。平滑的声音主要在“经典”听觉系统中引起反应，而粗糙的声音则激活了涉及处理反感和显着性的更广泛的大脑网络。图片来源：日内瓦大学
当声音被感知为平滑（高于130 Hz）时，上颞叶的听觉皮层被激活。梅格万德说：“这是传统的听力神经环路。” 但是，当感觉到声音粗糙（尤其频率为40至80 Hz之间）时，它们会引起持续的反应，从而额外激活了许多不属于常规听觉系统的皮质和皮质下区域。“这些声音激活了杏仁核，海马体和岛叶等与厌恶和疼痛有关的领域。这就解释了参与者为何感到他们难以忍受。”
这项研究第一次显示40到80 Hz之间的声音可以激活这些神经网络，尽管该频率已在报警系统中使用了很长时间。“我们现在终于明白了为什么大脑不能忽略这些声音，”阿纳尔说。“在这些频率上发生了一些特别的变化，还有许多疾病显示出大脑对40 Hz声音的非典型反应。其中包括老年痴呆症、自闭症和精神分裂症。研究者正在研究这些频率声音刺激激活的神经网络，看看是否可能通过检测这些声音激活神经环路的差异在早期对这些疾病进行诊断。”
编译自日内瓦大学网站
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