为什么有些摩擦声会让人颤抖或者起鸡皮疙瘩?

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为什么有些摩擦声会让人颤抖或者起鸡皮疙瘩?

图片:markusspiske / CC0

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为什么某些摩擦声音会引起人们不愉快甚至是痛苦的反应?譬如指甲或者粉笔在黑板上的摩擦声、刀叉在玻璃上的摩擦声、女性的尖叫声、婴儿的哭泣声、急刹的尖锐声等等。

原因为这是一种古老的恐惧信号,在大脑产生的这种信号支配下,人会不由自主的产生应激反应,肌肉震颤就会产生颤抖,皮肤的立毛肌收缩会产生鸡皮疙瘩。

多项研究显示,在人听到不愉快声音时,大脑的杏仁核、听觉皮层的活动会更为活跃。那么这两者之间存在什么关系呢?

图中橙色部分为大脑的杏仁核(Amygdala )

2012 年,《神经科学杂志》上的一项来自纽卡斯尔大学的研究研究了以上两者的联系。在这项研究中,有 13 位受试者分别测试了 74 种声音,并根据它们的愉悦度对其进行了评级,以及使用功能磁共振成像(fMRI)来检查受试者的大脑反应。

首先是研究对人体产生不适的声学特征。如下图所示,评分越高表示不愉快的程度越高。可以看出,令人不快的声音具有较高的谱频率和较低的时间调节频率。

纵坐标为谱频率,横坐标为时间调节频率

其次是神经元对这些声音的反应。首先是杏仁核的反应,从下图可以看出杏仁核的响应与频谱频率和时间调制频率之间的相互作用存在显着相关性。

红色区域表示在测试谱频率、时间调制频率之间的相互作用时,杏仁核的反应

听觉皮层与谱频率、时间调制频率的响应分别如下图 A 和 B 所示。随着频谱频率的降低(下图 A),反应信号(红色)从颞横回的前外侧逐渐延伸至颞平面。调制频率降低则引起颞上回前部的反应。

听觉皮层的反应

通过使用使用动态因果模型进行连通性分析,作者得出以下结论:

  • ①杏仁核既编码让人厌恶声音的声学特征,又编码这些声音的效价;
  • ②这些信息是通过听觉皮层传递到杏仁核的;
  • ③当声学特征产生正向耦合时(即从听觉皮层到杏仁核),效价调节会与之相反(从杏仁核到听觉皮层);

在这一实验中,作者发现杏仁核不仅编码决定声音效价的声学特征,而且还编码声音效价本身。这表明杏仁核在声音对人产生负面影响方面具有关键作用。

在引起人产生厌恶反应的声音中,其声学特征明显,主要集中在 2000-5000 Hz 频谱范围。对于为什么我们的耳朵在此范围内最敏感,目前仍然存在很多争议。目前的主流观点认为,当具有正常听力的原始人类(20-20,000Hz)听到刺耳的摩擦或者尖叫声时,他们的大脑很可能将它们解释为极度危险,并想办法离开。而产生这种离开行为的人才能幸存下来,并将这一对某些声音产生的反应以本能传递给了子孙后代。

一般而言,外界经空气传播的声音经过听骨链传入耳蜗,进而通过听神经将听觉信号传入脑内。所以这种信号势必要先进行解码才能让杏仁核产生令人不愉快的反应。这项研究显示听觉皮层为解码的主要结构。外界的令人产生厌恶刺激的声音,其神经电活动先经过大脑的听觉皮层进行深度解码处理,进而传递至杏仁核进行感情评估,从而引起最终的厌恶反应。

简单而言,当人们听到频谱位于 2000-5000 Hz 的声音时,声音会通过内耳的耳蜗中的听神经产生电信号,大脑听觉皮层会将之解码并将信号传递至杏仁核,负责处理负面情绪的杏仁核会产生恐惧情绪,并让人体作出相应的反应,颤抖和起鸡皮疙瘩就是其中的部分反应

参考

1、The neural correlates of aversive auditory stimulation. Neuroimage, 2002.
2、Representation of perceived sound valence in the human brain. Hum Brain Mapp, Advance online publication. Retrieved March 20, 2012.
3.Features versus Feelings: Dissociable Representations of the Acoustic Features and Valence of Aversive Sounds.Journal of Neuroscience 10 October 2012, 32 (41) 14184-14192.

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