这些被忽视的“安全”噪声,也会损伤大脑

学术   2024-10-19 20:01   上海  






在这个喧嚣的世界里,对于日常会听到的声音,我们要多加留意,即便它们未超出所谓的“危险”阈值。这些声音并没有特别之处,很少引人注意;它们一直都存在,随着时间的推移,其声学特性会保持一致,因此,它们传达不了太多的信息。大多数人认为这些声音只是背景噪声,因此往往会忽视它们,或不加理会。但是,我们真的能对它们听而不闻吗?还是说我们只是生活在一种持续的警觉状态中而不自知呢?





 本文摘录自《声音改造大脑




很多人都有过这样的经历:直到某种声音消失了才意识到它存在过。例如,当室内的空调停止运行或当卡车熄火了,我们可能才会突然“听到”寂静。我们会松一口气,暂时陶醉在这种寂静中,直到空调声或卡车声再次响起或其他声音取而代之。如果耳朵没有受损,我们基本上可以将这些声音屏蔽掉。那么,这些声音值得担心吗?科学研究表明,为了大脑健康,我们确实应该留意这些声音。


听阈正常的人在接触中等程度的噪声后,可能会在噪声辨音方面出现困难。此外,人们也没有充分地认识到,嘈杂的环境会带来许多负面影响,而这些负面影响可能与听力没有多大关系。事实上,长期暴露在噪声中会对人的身体产生许多影响,例如,住在机场附近会导致整体的生活质量下降、压力激素皮质醇分泌的增加会令压力水平也增加、记忆力与学习能力出现问题,以及在完成具有挑战性的任务时存在困难,甚至还会导致血管硬化和其他心血管疾病的出现。据世界卫生组织估计,噪声暴露及其次生后果(如高血压和认知能力下降)可能会导致健康状况欠佳、身体残疾或早逝等后果,从而导致数额惊人的经济损失4。


噪声也会影响人的学习和注意力。对就读纽约公立学校的学生的研究发现,根据他们在教室的位置是靠近学校前方繁忙的高架铁路,还是远离火车噪声的学校后方,他们的阅读表现存在很大的不同:靠近高架铁路、处于吵闹环境那侧教室的学生,其阅读方面的表现比同龄人落后3~11个月的学习进度。后来,纽约交通管理局在该校附近的铁轨上安装了橡胶衬垫,而纽约教育委员会则在最靠近吵闹环境的教室里安装了降噪材料,这两项举措共同降低了约6~8分贝的噪声强度。很快,学生之间的阅读水平差异就消失了6。


听觉实验室


噪声的影响并不局限于听觉或语言任务,例如阅读。在一项实验中,研究人员要求被试使用鼠标追踪计算机屏幕上的视觉目标——某个正在移动的球,与此同时,屏幕中的其他球也会来回移动。实验结果显示,长期暴露在噪声中的被试在完成任务时更加困难,尤其是当任务本身伴随随机噪声时。此外,这些被试移动鼠标的速度也比较慢,而且他们无法近距离追踪目标球。


在《我们为什么要睡觉》(Why We Sleep)一书中,加州大学伯克利分校的睡眠专家马修·沃克(Matthew Walker)表示,缺乏充足的睡眠是“我们在21世纪面临的最大的公共健康挑战”。如今,人们逐渐认识到了睡眠对健康的重要性:睡眠对我们的心血管系统、免疫系统以及思维能力至关重要。而噪声是让我们睡不好觉的罪魁祸首之一。即便是音量很低的噪声,其对人的睡眠时长和睡眠质量也有负面影响,如噪声会导致我们醒得更久,醒得更早。此外,人在睡眠过程中的环境噪声也会影响人的睡眠质量,导致人的肢体动作增加、醒来的次数增多及心跳加快。具体而言,交通噪声会缩短人快速眼动睡眠和慢波睡眠的时间,并降低一个人对夜间睡眠的舒适感8。


在生活中,“安全”噪声会伤害听觉大脑,并且对儿童的影响可能更严重。孩子通常非常擅长语言学习,从他们说出第一个字到能说出完整的句子,这之间的间隔时间是很短的,甚至让家长都为之惊讶不已。此外,对于声音与含义之间的联结,他们也能很快地建立起来。当孩子们一接触到语言时,就会不自觉地学习这些语言(即使它们不止一种)。但如果他们在关键的年龄阶段听到的声音没有任何含义,又会发生什么?


这个问题在人类身上很难找到答案,因为在现实世界中,不可能对噪声水平施加完全的控制。不过,我们可以利用动物实验来回答类似的问题。通过控制声音暴露的持续时长、强度和质量,我们可以直接观察到大脑中的神经电信号会受到怎样的影响。当我们置身于“安全”噪声中时,听觉大脑发生了哪些变化呢?这些变化是暂时的还是永久的呢?


一般来说,成年后,啮齿类动物的听觉皮层是按区域排列的。然而,在它们的生命早期,其大脑皮层中还没有分化出区分低音调声音和高音调声音的区域。如果正在发育中的啮齿类动物一直被饲养在有70分贝的噪声的环境中,那么当它们发育成熟时,其听觉皮层仍然不会分化出音调定位拓扑图,也不会形成从低到高的音调梯度(见图)。而70分贝一般被认为是“安全”的噪声水平。


 图 “安全”噪声也会扰乱大脑的感觉定位拓扑图


这引起了人们对婴儿的担忧,因为婴儿可能会在我们认为是嘈杂但又非“有害的”环境中成长,比如有的新生儿如早产儿,会在新生儿重症监护室里度过一段时间,会听到医疗监测系统、通风系统和呼叫机的声音。而在正常情况下,他们应该待在母亲子宫里,听到的是有节奏的心跳、消化系统的声音和那些经过母亲身体过滤后的令人愉悦的声音。在这种情况下,早产儿的听觉皮层会发生哪些变化呢?事实是,早产儿可能会面临很多发育问题,包括语言障碍和认知能力缺陷,而在生命早期暴露在噪声环境中可能会加剧这些问题。


对此,科学家已采取了措施,以减轻新生儿重症监护室的环境噪声。在一项研究中,研究人员将母亲的心跳声和说话声输入到保育箱中。他们经过对比后发现,那些接触到这些“有益”声音的婴儿的听觉皮层比只听到“有害”声音的婴儿发育得更充分。此外,在新生儿重症监护室演奏音乐,能帮助婴儿稳定心跳、减轻压力以及促进睡眠。


皮层定位拓扑图的紊乱并非永久性的。例如,在因噪声导致神经定位拓扑图紊乱的啮齿类动物中,一旦噪声被移除,其大脑皮层的神经定位拓扑图会重新恢复正常。同样,在受到噪声的损伤后,如果使其暴露在被强化了的听觉环境中,比如刚才提到的给待在新生儿重症监护室里的婴儿听有益的声音,可以使其大脑皮层定位拓扑图的紊乱程度最小化。这说明,听觉大脑会不断地进行自我重塑。


那么,听觉系统对“安全”噪声的敏感度会随着人的成长而降低吗?有研究发现,将成年动物暴露在“安全”水平的噪声中,即让它们在有60~70分贝的噪声的环境中待数周,结果发现,它们的听阈并没有改变,但它们的听觉皮层对声音的反应方式却发生了变化,这反映出定位拓扑图加工音高的机制变得紊乱了。另外,噪声频率占据了大脑中本该属于其他频率的区域,因此,“安全”噪声对大脑造成的损害不仅局限于发育过程中的关键期,还会延续到成年阶段。


因此,我们应该重新审视那些会制造噪声的设备的过度使用问题。那些每天要运行8小时或更长时间的家居设备,使我们(包括婴儿)身处噪声之中,可能会使我们的听觉大脑变得迟钝,并将对我们从声音中有效地获取含义的能力产生长期的负面影响。




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