«Мозг слушает»

Слух редко называют самым ценным чувством. Возможно, мы недооцениваем его важность: со слухом тесно связана наша способность двигаться, мыслить и переживать эмоции. В книге «Мозг слушает: Как создается осмысленный звуковой мир» (издательство «Corpus»), переведенной на русский язык Татьяной Мосоловой, нейробиолог Нина Краус рассказывает, как мозг обрабатывает звуки, какие факторы могут влиять на этот процесс и что происходит, когда мы говорим на иностранном языке, слушаем музыку или получаем сотрясение мозга. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным тому, чем фоновый шум угрожает мозгу и почему шум внутри головы должен вызывать беспокойство.

Биологическое влияние «безопасного» шума (повреждение мозга)

Нам стоит относиться менее беспечно к повседневному шуму в окружающем нас суматошном мире. Громкость такого шума не превышает общепризнанного «безопасного» уровня. Это не какой‑то новый или настораживающий шум; он более или менее постоянный и в целом не меняет акустических показателей во времени. И поэтому содержит мало информации. Большинство людей сочтут его «фоновым шумом». По этой причине мы обычно не обращаем на него внимания. Мы отключаемся от этих звуков. Но отключаемся ли мы от них в действительности или просто живем в постоянном возбуждении? Каждый из нас когда‑то замечал звук лишь тогда, когда он прекращался. Часто это кондиционер или мотор, работающий на холостом ходу. Кондиционер отключается, останавливается мотор, и вдруг мы «слышим» тишину. И вздыхаем с облегчением. Мгновение мы наслаждаемся покоем, пока звуки не возобновляются или не заменяются новым раздражителем. Если эти звуки не повреждают уши и мы способны почти полностью от них отключиться, нужно ли беспокоиться по этому поводу? Наука говорит, что нам следует обращать на них внимание и понимать угрозу для нашего мозга.

У людей с нормальным порогом слышимости после воздействия шума умеренной громкости возможны трудности в распознавании речи на фоне шума. Кроме того, шумная среда оказывает разнообразное отрицательное воздействие, не связанное со слухом как с таковым. Значимостью этого воздействия часто пренебрегают. Люди, живущие в условиях постоянного воздействия шума, например неподалеку от аэропорта, ниже оценивают качество своей жизни. У них повышен уровень стресса и усилена выработка гормона стресса кортизола, ухудшена память и затруднено обучение и выполнение сложных задач. У них даже повышена ригидность кровеносных сосудов и риск других сердечно-сосудистых заболеваний. По оценке Всемирной организации здравоохранения, воздействие шума и его вторичные последствия, такие как гипертония и снижение когнитивных показателей, уносят огромное количество лет жизни из‑за проблем со здоровьем, инвалидности и преждевременной смерти.

Шум мешает сосредотачиваться и обучаться. У учащихся государственных школ Нью-Йорка результаты по чтению в значительной степени зависели от того, находилась ли их классная комната на той стороне здания, которая выходит на железную дорогу, или на другой стороне, куда шум поездов не доходит. Учащиеся в шумных классах на 3–11 месяцев отставали по чтению от своих сверстников. В результате этих исследований транспортные службы Нью-Йорка положили под рельсы вблизи школы резиновые прокладки, а образовательный комитет защитил самые шумные помещения звукоизоляционным материалом, что в сумме снизило уровень шума на 6–8 дБ. Вскоре разница в чтении исчезла.

Влияние шума сказывается не только на решении задач, связанных со слухом или языком, таких как чтение. Участников одного эксперимента просили следить за мишенью на экране компьютера — движущимся шариком — с помощью мышки. Тем временем по экрану перемещались и другие шарики. Участники эксперимента, которые по роду деятельности длительное время подвергались воздействию шума, хуже справлялись с заданием, особенно когда оно сопровождалось случайными звуками; эти люди действовали медленнее и не могли достаточно точно следовать за нужным шариком.

В книге «Зачем мы спим» специалист по сну из Университета Беркли Мэттью Уолкер называет отсутствие полноценного сна «самой большой проблемой здравоохранения, с которой мы сталкиваемся в XXI веке». Все более широко признается, что сон играет важнейшую роль в нашем здоровье, поскольку влияет на сердечно-сосудистую и иммунную систему и на нашу способность думать. Шум — один из главных виновников того, что ночью нам не удается спокойно отдыхать. Даже достаточно тихий шум отрицательно влияет на качество и количество сна. Шум не дает нам заснуть и будит раньше времени. И даже когда мы спим, шумная среда влияет на качество сна: мы ворочаемся, просыпаемся, учащается сердцебиение. Шум машин может укорачивать как фазу быстрого сна, так и медленного и мешает чувствовать себя отдохнувшим за ночь.

Атака «безопасного» шума на звуковой разум в период бодрствования особенно опасна для детей. Дети мастерски осваивают речь. Родителей потрясает, как быстро после произнесения первых слов их ребенок начинает говорить полными предложениями. Связи между звуками и смыслом формируются очень быстро. Дети не могут не выучить языки, которые много слышат, даже если их несколько. Но что, если звуки, которые слышат дети в этом критическом возрасте, бессмысленны?

На людях этот вопрос изучать сложно, поскольку невозможно адекватно контролировать уровень шума в условиях реальной жизни. Однако мы можем ответить на вопросы такого рода с помощью экспериментов с животными. Контролируя длительность, интенсивность и качество звукового воздействия, мы можем проследить, как изменяются в мозге электрические сигналы — денежная единица нервной системы. Что происходит со звуковым разумом под действием «безопасного» шума? И является ли этот эффект временным или постоянным?

Обычно с наступлением взрослого возраста тонотопическая карта слуховой коры грызунов уже сформирована. Однако в раннем возрасте низкие и высокие звуки еще не нашли своего постоянного места в коре. Грызунов выращивали в условиях постоянного шума с интенсивностью 70 дБ. Для справки: таких низких значений даже нет в таблице NIOSH; 70 дБ считается «безопасным» уровнем шума. Но при достижении взрослого возраста слуховая кора этих животных все еще оставалась тонотопически недифференцированной; градиент от низких к высоким звукам не сформировался (рис. 11.2).

В связи с этим возникает беспокойство в отношении детей, проводящих много времени в такой среде, которую мы считаем шумной, но «безопасно» шумной, как отделения интенсивной терапии для новорожденных. Что может произойти с организацией слуховой коры недоношенного ребенка, если он слышит писк и стук медицинских мониторов, вентиляторов и пейджеров вместо звуков в утробе матери, таких как ритмичное биение сердца, звуки пищеварительной системы и приглушенный голос матери, которыми он наслаждался бы еще и еще, если бы родился в срок? У недоношенных детей возможен целый спектр особенностей развития, включая языковые и когнитивные, которые могут усугубляться таким ранним воздействием шума.

Ученые принимали меры для снижения шума в отделениях интенсивной терапии для новорожденных. В одном исследовании в инкубатор подавали звуки сердцебиения и голоса матери. У детей, слушавших эти «правильные» звуки наряду с «плохими» в течение месяца, прожитого в инкубаторе, слуховая кора оказалась более развита, чем у тех, кто слышал только «плохие» звуки. Живая музыка в отделениях интенсивной терапии стабилизировала сердцебиение детей, снижала стресс и улучшала сон.

Организация кортикальных карт необязательно нарушается навсегда. У грызунов с тонотопической картой, нарушенной из‑за шума, при прекращении шумового воздействия организация карты возобновлялась. Аналогичным образом нарушение организации кортикальной карты после шумового воздействия сглаживается в условиях обогащенной звуковой среды — как в случае положительного влияния обогащенной звуковой среды на новорожденных в отделениях интенсивной терапии. Звуковой разум постоянно обновляет себя.

Снижается ли восприимчивость слухового мозга к «безопасному» шуму в более поздние годы? Взрослых животных на протяжении нескольких недель подвергали влиянию «безопасного» шума, опять‑таки в диапазоне 60–70 дБ. Их порог слышимости не изменился, но изменился ответ коры на звук. Тонотопическая организация обработки звука нарушилась. Частоты шумовых звуков заняли в мозге место, которое по праву принадлежало другим звукам. Таким образом, «безопасный» шум вреден не только в чувствительном периоде развития, но влияет и на взрослых.

Учитывая все, что мы знаем о биологической опасности «безопасного» шума, нужно пересмотреть наше отношение к широко используемым генераторам шума, особенно в плане их влияния на развивающийся мозг. Устройства, которые часто используют, чтобы люди, в том числе маленькие дети, не пробуждались от домашних звуков, и которые работают по восемь и более часов в сутки, могут притуплять звуковой разум и иметь долгосрочные последствия для нашей способности определять смысл звуков.

Шум внутри головы

У нас должен вызывать беспокойство не только внешний шум, но также шум внутри головы. Звуки не попадают в пустое и тихое пространство внутри головы. Как мы слышим помехи между радиостанциями, когда настраиваем приемник на прогноз погоды или на музыкальный канал, так и в мозге никогда не бывает тишины. В нем всегда есть некая фоновая активность — возбуждение нейронов «вхолостую», которую звуковой разум при настройке должен преодолевать. Чтобы звук был услышан, нервный ответ должен превышать фоновый уровень электрической активности, поэтому важно, чтобы эта активность «вхолостую» не была чрезмерной. Мы обнаружили неожиданную связь между величиной фоновой активности мозга и развитием речи. Уровень образования матери часто коррелирует со степенью речевой стимуляции, которой подвергается ребенок. Этот же показатель часто используют для приблизительной оценки социально-экономического статуса. Выясняется, что дети более образованных матерей имеют более низкий уровень фоновой активности — менее шумный мозг. Кроме того, мозг этих детей точнее обрабатывает компоненты звука (рис. 11.3). Иными словами, обучение связывать звук с его значением, вероятно, создает более отчетливый сигнал и снижает фоновую активность нейронов, что способствует более эффективной и точной обработке звука.

Семьи с низким социально-экономическим статусом с большей вероятностью живут в обедненной лингвистической среде и в более шумном районе. Возможно, фоновый шум в мозге усиливается долгосрочным влиянием шума машин и поездов, близостью промышленных предприятий и перенаселенностью, что связано с уровнем доходов. Такую интерпретацию подтверждают результаты экспериментов с животными, в которых воздействие шума приводило к повышению спонтанного мозгового шума (варианту гиперактивности мозга) в слуховом среднем мозге и коре. Таким образом, шум внутри мозга бывает вызван шумом снаружи. Повышенный уровень внутреннего фонового шума конкурирует с важными звуками, такими как звуки речи, за «место в голове». Пожизненное воздействие шума и недостаток лингвистического воздействия, как в порочном круге, могут нарушать способность осмысливать звуки.

Тиннитус — еще один пример «внутреннего шума». Чаще всего он проявляется как «звон в ушах», но также может звучать как шипение, гул или жужжание. Однако эти звуки идут не из внешних источников — они создаются внутри головы. Это состояние бывает временным, например после посещения громкого концерта, или хроническим и приводить к стрессу, депрессии, усталости и нарушению концентрации. Хронический тиннитус вызывается разнообразными причинами, которые плохо изучены и по сути неизвестны. Часто он сопровождается потерей слуха, а потеря слуха, вызванная шумом, является главной виновницей этого состояния. Таким образом, на примере тиннитуса мы видим непосредственную связь между шумом снаружи и шумом внутри головы.

Даже в случаях с потерей слуха источником тиннитуса является мозг. Звон в ушах обычно происходит на той же частоте, которую человек перестает слышать. Если вы теряете слух (повышается порог слышимости) на частоте 2000 Гц, звон имеет частоту около 2000 Гц. Это слуховой аналог фантомной боли, при котором человек после ампутации чувствует боль в несуществующей конечности. Возможно, слуховые нейроны возбуждаются случайным образом, хотя не получают сигнала от уха. Слуховой мозг постоянно ищет стимулы; когда звука нет, мозг способен его «придумать». Возможно, это еще одна причина, почему у детей в обедненной лингвистической среде повышен нервный шум.

Иногда, чтобы отвлечь пациентов с тиннитусом от этого неприятного звона в ушах, используют генераторы белого шума. Однако на самом деле белый шум способен усугубить ситуацию, обострив аномальное функционирование мозговых центров, которое изначально и привело к проблеме. Если в терапевтических целях для перекрывания тиннитуса использовать звук, то, скорее всего, пользу принесут более осмысленные звуки, такие как музыка, шум волн или ветра, а не генераторы инвариантного шума.

Гиперакузия и мизофония — это варианты повышенной чувствительности к звукам умеренной громкости. Эти состояния часто сопутствуют тиннитусу, но иногда появляются самостоятельно. Тиннитус, гиперакузия и мизофония — удивительные примеры связи слуховой системы с нашими эмоциями. Внимание к нежелательным звукам вместе с негативными эмоциями и создаваемым ими стрессом запускают цепь обратной связи, ухудшающую эти состояния.

Есть надежда, что путем терапевтической стимуляции лимбической системы, управляющей эмоциями, мозг можно научить ослаблять эти раздражители звукового разума. Считается, что тиннитус, гиперакузия и мизофония возникают из‑за гиперактивности слухового среднего мозга и коры, скорее всего вызванной нарушением работы эфферентной системы обратной связи, которая не справляется со своей тормозящей работой.

Подробнее читайте:
Краус, Нина. Мозг слушает: Как создается осмысленный звуковой мир / Нина Краус ; Пер. с англ. Татьяны Мосоловой — М. : АСТ: Corpus, 2023. — 368 с.