Infrasuoni e frequenze molto basse

influenzano il comportamento umano anche quando non sono percepiti consapevolmente: alcune riflessioni sulle recenti evidenze scientifiche

A cura di Uri Hasson (1) e Filiberto Pisoni (2)

(1) Professore Associato - Centro per le scienze della mente/cervello all'Università degli Studi di Trento

(2) Tecnico Competente in Acustica

Riepilogo: l'energia del suono può influire sul corpo umano attraverso vie fisiologiche indipendenti dalla codifica delle frequenze sonore da parte della coclea. Uno studio recente ha dimostrato che i suoni a bassa frequenza (8 - 30 Hz), che vengono emessi a livelli inudibili, vengono lo stesso percepiti dal corpo. Ciò è dimostrato da un aumento del movimento di danza durante un concerto musicale quando questi suoni vengono attivati. Forniamo il contesto di questo studio e discutiamo le sue implicazioni.

1. Contesto: percezione dell'energia sonora nelle cavità corporee e nei sistemi vestibolari

1.1 I rumori a bassa frequenza possono essere percepiti nelle cavità corporee

La sensibilità del sistema uditivo dell'uomo è dipendente dalla frequenza agli stimoli acustici, ed è minore alle frequenze più basse, che richiedono maggiori livelli di energia (volume più alto) per essere uditi. Ad esempio, gli stimoli a 20 Hz richiedono circa 85 dB di pressione sonora (SPL) per essere percepiti dagli adulti di mezza età, mentre gli stimoli a 100 Hz richiedono solo 34 dB SPL. Le valutazioni percettive uditive, come i test dell'udito, si basano sui rapporti soggettivi degli individui sulla loro esperienza uditiva, che è determinata dalla codifica neurale dell'energia acustica da parte del sistema uditivo.

Allo stesso tempo, è noto che l'energia sonora può anche avere un impatto sulla mente e sul cervello umano attraverso percorsi indipendenti dalla codifica dell'energia acustica da parte dell’udito. Ciò si può verificare, per esempio, quando il suono induce varie cavità del corpo a produrre vibrazioni di risonanza. In uno studio condotto da Yamadaet al. (1983), individui profondamente sordi (alcuni nati sordi) con una perdita dell'udito superiore a 90 dB sono stati esposti a forti rumori a bassa frequenza all'interno di una stanza di cemento. I partecipanti sordi hanno potuto percepire frequenze inferiori a 30 Hz a un livello di pressione sonora (SPL) compreso tra 100 e 130 e frequenze tra 63-100 Hz a 90-100 dB SPL. Questi suoni hanno prodotto sensazioni in specifiche parti del corpo che tendevano ad essere localizzate nella regione del torace/petto per le frequenze inferiori a 200 Hz, delle gambe a 200 Hz e dell'orecchio per le frequenze più alte.

Gli autori dell’esperimento hanno ripetuto lo studio con partecipanti con udito normale, posizionati con il corpo all'interno di una stanza di cemento mentre la testa rimaneva all'esterno. A questi partecipanti è stato chiesto di segnalare quando avvertivano le vibrazioni del suono nel proprio corpo. I livelli medi di pressione sonora percepiti come sensazioni corporee per le frequenze di 63Hz, 31,5Hz, 16Hz e 8Hz erano rispettivamente di 80 dB, 95 dB, 105 dB e 115 dB, che risultavano essere 10-30 dB meno sensibili rispetto alle soglie uditive misurate tramite le orecchie. I soggetti con udito normale hanno riportato di avvertire sensazioni, generate da LFN (“Low Frequency Noise”), sulla schiena, ginocchia, dita, spalle, braccia, petto e addome. Gli autori hanno concluso che "le persone profondamente sorde avvertono le vibrazioni delle LFN, mentre quelle con udito normale possono percepire queste frequenze ad alti livelli in parti del corpo diverse dalle orecchie".

1.2 Impatto del suono attraverso il sistema vestibolare

Altre ricerche hanno dimostrato che l'energia sonora può influire sul corpo umano attivando il sistema vestibolare, il quale è fisicamente parte del sistema uditivo ma non partecipa alla codifica delle informazioni acustiche. Il sistema vestibolare è responsabile del nostro senso di equilibrio e garantisce che i nostri occhi si muovano in direzione opposta alla testa durante la fissazione. In un esperimento, Colebatch e i suoi colleghi (1994) hanno impiegato l'elettromiografia (EMG), un metodo che misura la contrazione muscolare, per valutare la risposta dei muscoli della schiena agli stimoli acustici presentati all'orecchio. In particolare, i ricercatori hanno somministrato forti clic a circa 140 dB SPL, osservando una risposta estremamente rapida manifestata dalla contrazione dei muscoli del collo in meno di 1/100 di secondo (~8 millisecondi). La forza della contrazione muscolare aumentava linearmente con l'energia sonora. È importante evidenziare che questa risposta non è stata mediata dalla codifica cocleare, poiché è stata osservata anche in partecipanti completamente sordi, o in individui sordi da un orecchio quando il suono è stato presentato all'orecchio danneggiato. Al contrario, nei partecipanti con udito normale ma con danno al nervo vestibolare (il quale è stato reciso chirurgicamente per il trattamento delle vertigini) non si è verificata la risposta di contrazione muscolare.

2. Impatto delle basse frequenze impercettibili sul comportamento

Anche se i precedenti studi (e altri) hanno dimostrato che il suono può influire sul corpo attraverso le vibrazioni, solo recentemente è stato dimostrato che questo accade anche nelle normali situazioni quotidiane. In un recente studio di Cameron e colleghi (2022), pubblicato sulla prestigiosa rivista Current Biology, i ricercatori hanno esaminato se frequenze estremamente basse al di sotto dei 30 Hz possono avere un impatto sul corpo, anche se non sono percepibili coscientemente.

I ricercatori hanno allestito uno spazio dedicato alla danza in cui i partecipanti sono stati invitati a ballare al ritmo della musica dal vivo. Durante il concerto, sono stati accesi e spenti periodicamente degli altoparlanti a bassissima frequenza, in grado di emettere suoni tra gli 8 e i 37 Hz (Meyer Sound Laboratories). Gli altoparlanti producevano suoni bassi spostando i suoni del sintetizzatore su note corrispondenti, di ottave al di sotto delle frequenze originali, in modo da essere inferiori ai 30 Hz. Al fine di misurare il movimento dei partecipanti durante l'evento, il pubblico ha indossato fasce che sono state monitorate da telecamere speciali per quantificare il movimento della testa durante l'intera serata. I risultati indicano che i partecipanti si muovevano di più quando gli altoparlanti erano accesi, con un aumento di circa l'11% nel movimento della testa, dimostrando che l'energia sonora veniva percepita e produceva un aumento del movimento. Altrettanto importante, in un successivo test uditivo psicologico tradizionale, i partecipanti non riuscivano a distinguere questi stimoli dal silenzio quando presentati per 3,5 secondi ciascuno.

Sulla base di questi risultati, gli autori scrivono:

“I sistemi vibrotattili e vestibolari elaborano suoni a bassa frequenza, hanno stretti legami con il sistema motorio [...] questi percorsi sensoriali non uditivi sono probabilmente coinvolti nell'effetto osservato delle VLF sulla danza durante un concerto dal vivo...”

3. Conseguenze pratiche

La recente ricerca sottolinea l'importanza dell'energia sonora nell'influenzare la fisiologia umana, anche quando non è percepita come suono. Ciò non significa che il suo impatto sia inferiore o meno importante di quello indotto dall'energia sonora vissuta consapevolmente come suono. Invece, questo significa solo che questi suoni producono effetti sul corpo attraverso diversi percorsi non uditivi, che inducono effetti misurabili. Le segnalazioni di inconvenienti causati da stimoli a frequenza molto bassa potrebbero dipendere da una percezione tramite alcuni di questi percorsi.

Questi risultati dovrebbero essere considerati quando si elaborano gli standard per i livelli di energia sonora accettabili.

Se la Legge Ambientale italiana, che considera i livelli dei suoni compresi nell’intervallo fra i 20 Hz ed i 20 kHz, prevede una penalizzazione di 3 deciBel per le componenti tonali in bassa frequenza nel periodo di riferimento notturno e tratta altrimenti le basse frequenze alla stregua di tutte le altre immissioni, diversi Paesi hanno adottato criteri specifici per definire quali livelli di pressione sonora in bassa frequenza sono da considerarsi “accettabili” per la popolazione esposta.

Una loro rassegna critica (Moorhouse et al., 2005) indica che la base comune di valutazione è la soglia di udibilità dei suoni in bande in terzi di ottava.

Gli scostamenti fra le curve di riferimento nazionali derivano dalle differenti interpretazioni di quanto sia da considerarsi udibile. Per quanto riguarda i livelli delle diverse curve, nelle bande in frequenza fra i 31,5 ed i 50 Hz “c'è un accordo quasi completo sul fatto che i suoni dovrebbero essere impercettibili” (Testo, p. 12). L’adozione di soglie di accettabilità molto prossime a quelle di udibilità sembra tener conto del fatto che “il livello percepito dei suoni in bassa frequenza cresce molto rapidamente al crescere dell’energia sonora. Per questo, suoni in bassa frequenza appena superiori alla soglia di udibilità possono essere percepiti come forti, persino fastidiosamente forti” (Testo, p. 4).

Ciononostante, è nostra opinione che gli approcci basati esclusivamente sulla percezione uditiva, che trascurano gli effetti delle sollecitazioni non cocleari, non appaiono soddisfacenti. Gli stessi Autori indicano come sia esperienza comune nei Paesi che hanno adottato criteri di accettabilità basati sull’udibilità riscontrare l’esistenza di una quota piuttosto alta di casi di immissioni in bassa frequenza che non trovano risposta negli approcci correnti.

Invece, le nuove scoperte suggeriscono che l'udibilità cattura solo un aspetto dell'energia sonora e che i criteri per valutare l'impatto dell'energia sonora dovrebbero considerare anche il fatto che il suo effetto è percepito non solo dall’orecchio come suono, ma anche da altre ampie zone del corpo come vibrazione.

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