在睡眠期间，大脑必须实现一种微妙的平衡：一方面要与感官输入断开连接以进行恢复功能，另一方面又要保持足够的警觉以便在危险出现时醒来。那么，大脑是如何在睡眠中筛选外部刺激——特别是声音的呢？来自瑞士日内瓦大学（UNIGE）和法国巴斯德研究所的科学家们研究了大脑对所谓“粗糙”声音（如尖叫声或警报声）的反应。
他们发现，这些声音与其他声音不同，会系统性地被处理，并触发特定的脑电波。这些结果发表在《科学报告》（Scientific Reports）期刊上，为理解某些感知障碍（如听觉过敏，即对某些声音的过度敏感或无法忍受）以及反复夜间干扰对大脑功能的影响提供了新的视角。
声音的“粗糙度”是一种声学属性，其特征是声音强度在每秒40到100次之间快速波动。“与语音不同，语音中的音节发生频率在4到8赫兹之间，而粗糙声音以更高的频率冲击听觉系统，从而产生刺耳且通常令人不快的感觉，”巴斯德研究所的研究员Luc Arnal解释道，他也是该研究的共同负责人。
“这种特性——常见于可听见的警报声、人类尖叫声和婴儿哭声中——正是它们如此有效的原因：它们会自动吸引我们的注意力，以发出迫近的危险信号。”这些声音直接激活杏仁核，这是大脑中参与情绪反应和注意力的关键区域。
睡眠期间测试不同声音
尽管声音粗糙度对清醒状态下大脑的影响已被广泛研究，但其在睡眠中的作用仍然很大程度上未知。“我们的研究不仅对于理解诸如听觉过敏等障碍至关重要，还能够评估夜间噪音对健康的严重影响，”日内瓦大学医学院基础神经科学系的全职教授Sophie Schwartz强调道，她也是该研究的共同负责人。
研究人员招募了17名志愿者，在配备特殊设备的房间中睡觉，同时使用脑电图（EEG）监测他们的大脑活动。“我们以低音量播放各种类型的人类哭声和‘伪哭声’，通过调整音高和粗糙度来引发大脑反应，而不会唤醒参与者，”Schwartz团队的研究员Guillaume Legendre解释道，他也是该研究的第一作者。“结果表明，无论声音是高音还是低音，确实是粗糙度激活了大脑的警觉系统。”
研究团队还观察到了两个关键现象。首先，粗糙声音始终会触发大脑反应，而其他类型的声音则不会。其次，声音粗糙度与睡眠纺锤波的增加相关。“这些是睡眠期间因感官刺激（可能是干扰性刺激）而引发的短暂脑电活动爆发，”Legendre说道。
强烈的情绪触发因素
“声音粗糙度在日常环境中并不常见。在人类和动物中，它通常用于紧急且高风险的交流，”Arnal解释道。“然而，过度暴露于这些声音频率可能会根据个体差异引发截然不同的情绪反应——有时是非理性的，甚至是攻击性的。”
更广泛地说，这项工作有助于更好地理解与声音相关的情感通路，这些通路涉及精神和神经系统疾病，如听觉过敏和耳鸣，以及癫痫和阿尔茨海默病，其中听觉处理可能受到干扰。
“随着我们生活的环境变得越来越嘈杂，尤其是在城市中，了解声音如何在睡眠中影响我们的大脑——进而影响我们的身心健康——变得至关重要，”Schwartz总结道。
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