„Fringe” Science: Nauka dźwięku w umyśle i ciele

W drugim odcinku Frędzle Trzeci sezon, Walter, Peter i Fauxlivia są wezwani do zbadania miejsca zbrodni, które na pierwszy rzut oka wydaje się kradzieżą, z wyjątkiem kilku drobnych szczegółów: włamywacze wciąż są w domu, są zamrożeni w rodzaj transu i wszystko, co próbowali ukraść, zniknęło.

Zespół odkrywa, że ​​skradziony przedmiot jest pudełkiem, które emituje dźwięk, umieszcza w zasięgu słuchu każdego, a następnie w końcu je zabija. Człowiek, który go ukradł, był głuchy, co wyjaśnia, dlaczego nie miał na niego wpływu. Strzelając z broni w pobliżu uszu Petera, Walter chwilowo ogłusza go, co pozwala mu znaleźć pudełko i wyłączyć je.

Nie ma żadnych prawdziwych zabójczych pudełek z muzyką, które potrafią umieścić nas w stanie katatonicznym przed zabiciem nas (przynajmniej, o ile wiemy), ale dźwięk ma głęboki wpływ na nasze mózgi i nasze ciała.

Mózg

Choć daleko od maszyny do zabijania dźwięku, jednym z najbardziej interesujących (i nieco tajemniczych) przykładów wpływu dźwięku na mózg jest muzyka.

W swojej książce To jest twój mózg w muzyce, Daniel J. Levitin wyjaśnia naszą interpretację dźwięku w prostych słowach, mówiąc: „Dźwięk jest przenoszony przez powietrze przez cząsteczki wibrujące przy pewnych częstotliwościach. Cząsteczki te bombardują błonę bębenkową, powodując jej poruszanie się w zależności od tego, jak mocno ją uderzają (w zależności od głośności lub amplitudy dźwięku) i od tego, jak szybko wibrują (w odniesieniu do tego, co nazywamy tonem). ”

Dalej wyjaśnia, w jaki sposób nasze mózgi odszyfrowują informacje dźwiękowe, aby określić, skąd pochodzą dźwięki i co one oznaczają, oraz w jaki sposób i dlaczego rogi samochodowe mogą nas zaalarmować, gdy długie, powolne nuty mogą być uspokajające.

Rozbiliśmy nasze mózgi i muzykę dalej, zauważając, że struktura piosenek jest dużą częścią tego, co tak głęboko wpływa na nasze mózgi, że tworzy fizyczną odpowiedź. Tajemnica? Naprężenie.

Struktura utworu i znaczenie, jakie stawiamy za niektórymi utworami, mogą wywołać potężne reakcje, ponieważ te cząsteczki bombardują nasze bębenki, dając nam gęsią skórkę, spocone dłonie, a nawet pośpiech dopaminowy.

Lewitin rozwija ideę struktury, mówiąc:

„Być może największą iluzją w muzyce jest złudzenie struktury i formy. Nie ma niczego w sekwencji samych nut, które tworzą bogate emocjonalne skojarzenia, jakie mamy z muzyką, nic o skali akordu, ani sekwencji akordów, która wewnętrznie powoduje, że oczekujemy rozdzielczości. Nasza zdolność do rozumienia muzyki zależy od doświadczenia i struktur neuronowych, które mogą się uczyć i modyfikować w ramach każdej nowej piosenki, którą słyszymy, oraz z każdym nowym słuchaniem starej piosenki. ”

Ciało

Chociaż dźwięk ma moc oddziaływania na nasze mózgi tak głęboko, że może wywołać fizyczną reakcję, efekt, jaki dźwięk może mieć na nasze ciała, jest zupełnie inną sprawą. Nie mówimy tu o reakcji neurologicznej, która staje się fizyczna, ale o stopniu, w jakim częstotliwość i głośność mogą wpływać na nas na poziomie fizjologicznym.

Fragment jego książki The Universal Sense: How Hearing Shapes The Mind który się pojawił Popularna nauka, Seth S. Horowitz omawia fizjologiczne efekty, jakie dźwięk może mieć na nasze ciała. Mówiąc dokładniej, zajmuje się infradźwiękami lub pytaniem, czy broń akustyczna jest teoretycznie zdrowa.

Infradźwięk jest dźwiękiem o niskiej częstotliwości poniżej 20 Hz, co oznacza, że ​​wykracza poza zasięg ludzkiego słuchu. Horowitz podkreśla, że ​​ten dźwięk - jak każdy inny rodzaj dźwięku, będzie miał potężne efekty, gdy osiągnie zakres wysokich decybeli (140 dB i więcej). Chociaż obala istnienie poważnych złowieszczych badań dźwiękowych francuskiego badacza Vladimira Gavreau, wyjaśnia, że ​​infradźwięki mają cechy, które nie wykluczają go całkowicie jako broni.

„Niska częstotliwość dźwięku infradźwiękowego i odpowiadająca mu długa długość fali sprawia, że ​​jest on znacznie bardziej podatny na zginanie lub penetrację ciała, tworząc oscylacyjny system ciśnieniowy” - mówi Horowitz. „W zależności od częstotliwości, różne części ciała będą rezonować, co może mieć bardzo nietypowe efekty niesłyszalne”.

Używa przykładu twoich gałek ocznych, które rezonują 19Hz. Jeśli miałbyś siedzieć przed subwooferem grającym dźwięk o częstotliwości 19 Hz i podkręcać go do 110 dB, możesz zacząć widzieć naprawdę dziwaczne rzeczy - kolorowe światła i może cienie. Nawet przy stosunkowo normalnych objętościach gałki oczne zaczną drgać na tej częstotliwości.

Ale to nie tylko nasze oczy. Nasze niezdarne pojemniki na mięso mają wszystkie rodzaje częstotliwości rezonansowych. Na przykład nasze czaszki (bez ciała i mózgu) mają rezonanse akustyczne przy 9 i 12 kHz, 14 i 17 kHz oraz 32 i 38 kHz. W większości przypadków częstotliwości te nie wymagają wysoko wyspecjalizowanego sprzętu do emisji. Czy można ich użyć jako broni, która sprawi, że czyjaś głowa eksploduje?

Teoretycznie może, ale praktycznie wcale. Dla czaszki, która jest mózgiem, wszystko się zmienia.

„W rzeczywistości, kiedy żywa ludzka głowa została zastąpiona suchą czaszką w tym samym badaniu”, mówi Horowitz, „szczyt rezonansowy 12 kHz był o 70 dB niższy, z najsilniejszym rezonansem teraz przy około 200 Hz, a nawet o 30 dB mniej niż najwyższy rezonans suchej czaszki. Prawdopodobnie musiałbyś użyć czegoś w kolejności źródła 240 dB, aby głowa zaczęła rezonować niszcząco, aw tym momencie byłoby znacznie szybciej po prostu uderzyć osobę nad głowę emiterem i skończyć z nią. ”

Aby to zilustrować, wysoce wyspecjalizowana akustyczna komora testowa w Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA jest w stanie wytwarzać dźwięki do 150 dB w przypadku ciężkich testów dźwiękowych, takich jak te, które stosuje się w Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba. Więc 240 dB? To jest szalone. Nie do końca coś, co moglibyśmy zmieścić w zabójczym pudełku dźwiękowym.

Mimo to jest oczywiste, że dźwięk może mieć niesamowity wpływ na nasze ciała, nawet jeśli te dźwięki brzmią cicho.