Warum sind grelle Geräusche für das menschliche Gehirn so unerträglich?

Warum sind grelle Geräusche für das menschliche Gehirn so unerträglich?

Grelle Geräusche

Die meisten, wenn nicht alle von uns, finden grelle Geräusche, wie sie Autoalarme verursachen, schwer zu ertragen. Neue Forschungen untersuchen, was im Gehirn während der Exposition gegenüber diesen auditorischen Reizen passiert.

Grelle Geräusche wie Autoalarme, Baustellengeräusche oder sogar menschliche Schreie sind sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu ignorieren, vor allem weil sie unangenehm sind.

Was passiert jedoch in unserem Gehirn, wenn wir solche Geräusche hören, und warum finden wir sie so unerträglich?

Das sind die Fragen, die ein Forscherteam der Universitäten Genf und der Universitätsspitäler Genf in der Schweiz in einer aktuellen Studie zu beantworten versucht hat.

Warum ist dieses Thema überhaupt wichtig? In ihrem Studienpapier – das in der Zeitschrift Nature Communications erscheint – erklären die Forscher, dass es mit Aspekten der Kommunikation zusammenhängt. (1)

„Ein Hauptziel der Kommunikation ist es, die Aufmerksamkeit von Artgenossen zu erregen“, schreiben die Forscher, „ein Prozess, der durch die Anpassung der Signalaussage optimiert werden kann, um die sensorisch-motorischen Reaktionen des Empfängers zu maximieren“.

In der Neurowissenschaft ist Hervorhebung die Qualität, die etwas von gleichartigen Gegenständen unterscheidet.

„Um die sensorische Hervorhebung zu verstärken und effiziente Reaktionen auf der Empfängerseite zu gewährleisten, ist eine generische Strategie, die Signalintensität zu erhöhen, z.B. durch Kreischen oder Schreien“, schreiben die Autoren in ihrem Beitrag.

„Die Signalgröße ist jedoch nicht der einzige Parameter, der sich ändert, wenn wir den Lautstärkepegel erhöhen. Ein weiteres wichtiges neues Merkmal ist die Rauheit, eine akustische Textur, die sich aus schnellen, sich wiederholenden akustischen Transienten ergibt“, fügen sie hinzu.

So haben die Wissenschaftler in ihrer Studie zunächst die Bandbreite der Klänge ermittelt, die „grell“ und für das menschliche Gehirn unangenehm sind. Dann betrachteten sie die Hirnareale, die diese Geräusche aktivieren.

Wann wird der Lärm „unerträglich“?

Die Forscher rekrutierten 27 gesunde Teilnehmer im Alter von 20 bis 37 Jahren, von denen 15 weiblich waren. Die Forscher arbeiteten mit verschiedenen Gruppen dieser Teilnehmer an verschiedenen Experimenten.

Für einige dieser Experimente spielten die Forscher den Teilnehmern repetitive Klänge mit Frequenzen zwischen 0 und 250 Hertz (Hz). Sie spielten diese Klänge auch in immer kürzeren Abständen, um den Punkt zu bestimmen, an dem einige dieser Klänge unangenehm wurden.

„Wir haben die Teilnehmer gefragt, wann sie die Geräusche als grell (unterschiedlich voneinander) und wann sie als sanft (einen kontinuierlichen und einzelnen Klang bildend) wahrgenommen haben“, sagt einer der Forscher, Luc Arnal.

Das Team stellte fest, dass die Obergrenze der Schallrauhigkeit auftritt, wenn der Reiz etwa 130 Hz erreicht. „Oberhalb dieser Grenze sind die Frequenzen so zu hören, dass sie nur einen kontinuierlichen Klang bilden“, erklärt Arnal.

Um zu verstehen, wann genau grelle Geräusche unangenehm werden, baten die Forscher die Teilnehmer – da sie Geräusche unterschiedlicher Frequenzen hörten – auch, die Geräusche auf einer Skala von eins bis fünf zu bewerten, wobei fünf „unerträglich“ bedeuteten.

„Die als untragbar erachteten Geräusche lagen hauptsächlich zwischen 40 und 80 Hz, d.h. im Frequenzbereich von Alarmen und menschlichen Schreien, einschließlich der eines Babys“, bemerkt Arnal.

Diese unangenehmen Geräusche sind diejenigen, die der Mensch aus der Ferne wahrnehmen kann – diejenigen, die wirklich unsere Aufmerksamkeit erregen. „Deshalb nutzen Alarme diese schnellen, sich wiederholenden Frequenzen, um die Chancen zu maximieren, dass sie erkannt werden“, fügt Arnal hinzu.

Wenn sich die akustischen Reize häufiger als alle 25 Millisekunden oder so wiederholen, erklärten die Forscher, wird das menschliche Gehirn unfähig, die verschiedenen Reize zu antizipieren und nimmt sie als ein kontinuierliches Geräusch wahr, das es nicht ignorieren kann.

Grelle Geräusche lösen Aversionen in den Hirnarealen aus

Als die Forscher die Gehirnaktivität überwachten, um genau herauszufinden, warum das Gehirn diese grellen Geräusche so unerträglich findet, fanden sie etwas, was sie nicht erwartet hatten.

„Wir haben ein intrakranielles Elektroenzephalogramm verwendet, das die Gehirnaktivität im Gehirn selbst als Reaktion auf Geräusche erfasst“, erklärt Co-Autor Pierre Mégevand.

Die Forscher beobachteten die Gehirnaktivität, wenn die Teilnehmer Geräusche hörten, die die obere Grenze der Rauheit überschritten (über 130 Hz), sowie Geräusche innerhalb der Grenzen, die die Teilnehmer als besonders unangenehm empfunden hatten (zwischen 40 und 80 Hz).

Im ersten Zustand sahen die Forscher, dass nur die Hörrinde im oberen Temporallappen aktiv wurde, was „die konventionelle Schaltung für das Hören ist“, wie Mégevand beobachtet.

Als die Teilnehmer jedoch Geräusche im Bereich von 40-80 Hz hörten, wurden auch andere Hirnareale aktiv, was die Forscher sehr überraschte.

„Diese Klänge fordern Amygdala, Hippocampus und vor allem Insula auf, alle Bereiche, die mit Hervorstechen, Abneigung und Schmerz zu tun haben. Das 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 geschieht etwas Bestimmtes, 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, detailliertere Untersuchungen an den Gehirnnetzen durchzuführen, die auf grelle Geräusche reagieren.

Sie wollen herausfinden, ob es möglich ist, bestimmte neurologische Erkrankungen allein durch die Überwachung der Hirnaktivität als Reaktion auf bestimmte Geräusche zu erkennen.


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