Ваш дом только кажется тихим: как наше тело реагирует на инфразвуковое загрязнение городов

Современные города и промышленные зоны постоянно генерируют огромный объем акустического излучения. Значительная часть этого излучения приходится на инфразвук — низкочастотные звуковые волны с частотой ниже 20 герц. Эти волны производят системы вентиляции и кондиционирования, тяжелый грузовой транспорт, насосные станции, строительная техника и ветрогенераторы. Человеческое ухо не способно воспринимать инфразвук, поэтому субъективно нам кажется, что вокруг тишина. Только вот отсутствие осознанного слухового восприятия не означает, что звук не воздействует на организм.

Недавнее исследование, проведенное нейробиологами из канадского Университета Макьюэна, поставило точку в долгом научном споре о том, вреден ли неслышимый шум. Ученые доказали, что инфразвук напрямую вмешивается в работу эндокринной системы человека. Он повышает уровень гормона стресса и вызывает беспричинную раздражительность, даже если человек абсолютно уверен, что находится в полной тишине.

Проблема «эффекта ноцебо» в акустической экологии

Очень долго врачи и экологи фиксировали жалобы людей, живущих или работающих рядом с источниками постоянного низкочастотного гула. У работников промышленных предприятий и жителей домов, расположенных около крупных ветроэлектростанций, регулярно отмечались схожие симптомы: хроническая усталость, нарушения сна, раздражительность, чувство необъяснимой тревоги и снижение концентрации внимания.

Доказать прямую связь между этими симптомами и инфразвуком было сложно. Многие скептики в научном сообществе списывали недомогание людей на так называемый эффект ноцебо — негативный аналог плацебо. Логика заключалась в том, что человек видит огромную вращающуюся турбину или знает о работе промышленного объекта по соседству, заранее верит, что это вредно, и его нервная система сама генерирует стресс из-за постоянного ожидания угрозы.

Чтобы выяснить реальное положение дел, требовалось отделить психологический фактор от чистого физиологического воздействия звуковой волны. Именно для этого канадские исследователи разработали экспериментальный дизайн, исключающий любую возможность самовнушения.

Как обмануть сознание: устройство эксперимента

Ученые отобрали 36 добровольцев и пригласили их в специально оборудованную лабораторию. Помещения для тестирования были изолированы от внешнего шума. Суть эксперимента заключалась в том, чтобы подвергнуть часть участников воздействию мощного инфразвука, не сообщая им об этом.

В соседних помещениях и за пределами видимости испытуемых инженеры установили мощные генераторы низких частот. Аппаратура была настроена на трансляцию чистой звуковой волны частотой 18 герц. Звуковое давление составляло от 75 до 78 децибел. С точки зрения физики это довольно мощный напор акустической энергии — примерно такой же уровень звукового давления создает интенсивное автомобильное движение. Но поскольку частота составляла 18 герц, волна находилась за порогом человеческого слуха. В комнате было субъективно тихо. Частота 18 герц была выбрана не случайно: предыдущие опыты на рыбах показали, что именно в этом диапазоне животные начинают проявлять признаки ярко выраженного беспокойства.

Чтобы отвлечь участников от попыток прислушиваться к помещению, им предложили прослушать пятиминутные музыкальные фрагменты через обычные компьютерные колонки. Музыка была двух типов: половина участников слушала расслабляющие, медитативные композиции, а другая половина — тревожные звуки, напоминающие саундтрек к фильмам ужасов.

Исследователи собирали данные двумя способами. Во-первых, непосредственно перед началом прослушивания и через 20 минут после него у каждого участника брали образцы слюны. В лаборатории эту слюну анализировали на концентрацию кортизола — главного гормона, который вырабатывается в организме в ответ на стрессовые ситуации. Во-вторых, сразу после окончания аудиосеанса добровольцы заполняли стандартизированные психологические опросники, в которых детально оценивали свое текущее эмоциональное состояние, уровень раздражительности, интерес к происходящему и восприятие прослушанной музыки. Наконец, у них спрашивали, заметили ли они присутствие инфразвука во время теста.

Биохимия стресса против уверенности в тишине

Результаты эксперимента разделили реакцию человека на инфразвук на два непересекающихся уровня: сознательный и физиологический.

На сознательном уровне инфразвук остался незамеченным. Анализ анкет показал, что участники не смогли определить, когда генератор низких частот был включен, а когда выключен. Процент правильных ответов не превышал статистической погрешности, характерной для простого угадывания. Испытуемые не слышали звук и не подозревали о его наличии. Это полностью исключило влияние эффекта ноцебо на результаты исследования.

Однако на уровне химии тела картина отличалась. Лабораторный анализ образцов слюны зафиксировал объективное изменение эндокринного фона. У тех участников, которые подвергались воздействию 18-герцевой волны, уровень кортизола возрастал значительно сильнее, чем у людей в контрольной группе. Выброс гормона стресса происходил в любом случае, независимо от того, какую музыку слушал человек — спокойную или тревожную. Физическое воздействие инфразвука оказалось сильнее, чем эмоциональный фон от звуков, которые люди воспринимали осознанно.

Параллельно изменились и данные психологических тестов. Участники из группы, на которую воздействовал инфразвук, демонстрировали достоверное повышение уровня раздражительности. Они отмечали потерю интереса к эксперименту и самой музыке. Более того, невидимая звуковая волна исказила их восприятие: музыкальные фрагменты чаще описывались ими как «печальные» и «унылые», хотя в контрольной группе без инфразвука те же самые композиции вызывали нейтральные или позитивные оценки.

Таким образом, инфразвук спровоцировал неосознанное биологическое отторжение. Организм перешел в состояние стресса, а психика, не понимая реальной причины дискомфорта, трансформировала это напряжение в раздражительность и негативное восприятие окружающей среды.

Анатомия тревоги: как мы чувствуем звук без ушей

Если слуховой аппарат человека не регистрирует частоты ниже 20 герц, каким образом звуковая волна заставляет надпочечники вырабатывать кортизол? Ответ кроется в строении внутреннего уха и его связи с мозгом.

Человеческое ухо выполняет две разные функции. Первая — это слух, за который отвечает улитка. Вторая функция — это поддержание равновесия и ориентация в пространстве, за что отвечает вестибулярный аппарат. Внутри вестибулярного аппарата находятся так называемые отолитовые органы. Они содержат микроскопические структуры, которые механически реагируют на изменение положения головы, гравитацию и линейные ускорения.

Биологи установили, что акустическая волна высокой плотности (как те самые 75-78 децибел на частоте 18 герц) создает физические колебания, которые способны воздействовать на эти отолитовые органы. Фактически, инфразвук не слышится улиткой, но воспринимается вестибулярной системой как механическая вибрация.

Следующий этап реакции происходит уже в мозге. Вестибулярная система обладает обширными нейронными связями с лимбической системой — древним отделом головного мозга, который контролирует базовые эмоции, управляет вегетативной нервной системой и отвечает за реакции страха и стресса. Когда отолиты начинают вибрировать под воздействием инфразвука, сигнал передается напрямую в эмоциональные центры. Мозг расценивает эту непонятную вибрацию как сигнал о нарушении пространственной стабильности или скрытой угрозе. Запускается защитная реакция: лимбическая система дает команду на выброс кортизола. Человек начинает испытывать тревогу и напряжение, но логическая часть мозга (кора) не получает информации от органов слуха и не может объяснить причину дискомфорта.

Почему это заставляет пересмотреть строительные нормы

Доказанный факт того, что инфразвук напрямую влияет на гормональный фон и психическое состояние человека, ставит серьезные вопросы перед современными инженерами, архитекторами и специалистами по охране труда.

На сегодняшний день санитарные нормы по всему миру оценивают уровень шумового загрязнения по шкале дБА. Эта шкала специально настроена таким образом, чтобы отсекать те частоты, которые человек слышит плохо или не слышит вовсе. При проектировании жилых кварталов, офисных центров и транспортных узлов инженеры борются только со слышимым шумом. В результате создаются здания, которые формально соответствуют всем стандартам тишины, но фактически проницаемы для мощного инфразвука.

Специфика низкочастотных волн заключается в том, что их крайне сложно остановить. Они легко огибают препятствия, проходят сквозь бетонные перекрытия, кирпичные стены и современные стеклопакеты, которые отлично справляются с высокочастотным шумом улицы. Постоянная работа систем кондиционирования, гул труб, вибрация от подземного транспорта — все это сливается в постоянный фоновый инфразвук, который ежедневно и незаметно воздействует на нервную систему городских жителей.

Результаты канадского исследования указывают на необходимость радикального пересмотра стандартов экологической безопасности. Инфразвук больше нельзя игнорировать или считать безвредным только на том основании, что он находится за пределами человеческого восприятия. Это объективный физический раздражитель, который истощает ресурсы нервной системы. Для защиты здоровья людей в будущем потребуется разработка принципиально новых материалов и архитектурных решений, способных гасить низкочастотные вибрации еще на этапе их возникновения.

Источник: Frontiers in Behavioral Neuroscience