Âm thanh tác động rất lớn đến cảm xúc của con người. Có những âm thanh khiến chúng ta cảm thấy êm ái và dễ chịu, nhưng cũng có những âm thanh chỉ nghe một chút cũng đủ khiến chúng ta cảm thấy ghê rợn, nổi da gà, chẳng hạn như tiếng hét chói tai, tiếng móng tay cào vào bảng đen, tiếng dao cứa vào kính,... Nhưng tại sao chúng ta lại có phản ứng cực kỳ khó chịu với những âm thanh này? Có phải chỉ vì chúng gây ảnh hưởng đến tai hay còn có một nguyên nhân sâu xa nào đó?
Để làm rõ vấn đề này, chúng ta cần phải tìm hiểu sơ lược về cách thức hoạt động của sóng âm.
Làm thế nào chúng ta nghe thấy được âm thanh?
Bạn có biết cảnh "cốc nước" kinh điển trong phim "Công viên kỷ Jura" không ?
Trong đêm khuya thanh vắng, một cậu bé nhận thấy nước trong chiếc cốc đặt trên tủ đầu giường của mình bắt đầu lăn tăn khi mặt đất xung quanh cậu rung lên, cho thấy con khủng long khổng lồ T.rex đang đi ngang qua công viên. Sự rung động được tạo ra bởi bước chân khủng long khiến nước trong cốc gợn sóng.
Nước gợn sóng khi bị rung động.
Sóng âm hoạt động tương tự. Khi chúng ta nói hoặc phát ra âm thanh, chúng ta tạo ra áp lực từ dây thanh quản đẩy các hạt không khí và tạo ra gợn sóng trong không khí.
Các hạt không khí rung động theo áp suất được tạo ra và đi đến tai của chúng ta. Phần bên ngoài của tai, được gọi là tai ngoài hoặc loa tai, thu thập các sóng âm thanh này dưới dạng dao động của các phần tử không khí. Sự rung động truyền qua một không gian nhỏ giữa tài ngoài và màng nhĩ được gọi là ống tai.
Màng nhĩ là một màng căng có chức năng giống như bề mặt của một cái trống. Các hạt không khí rung động làm cho màng nhĩ rung động, tương tự như mặt trống rung lên khi đánh.
Bên trong màng nhĩ có các xương nhỏ được gọi là xương tai, truyền rung động từ màng nhĩ đến ốc tai. Ốc tai nằm ở phần trong cùng của tai, có ba lớp chứa đầy chất lỏng và được lót bằng những sợi lông siêu nhỏ.
Cấu tạo tai người.
Ốc tai rung động làm cho chất lỏng bên trong rung động theo. Chất lỏng gợn sóng di chuyển các sợi lông siêu nhỏ kết nối với dây thần kinh thính giác, gửi tín hiệu đến phần não chịu trách nhiệm hiểu âm thanh, được gọi là vỏ não thính giác.
Sóng âm được xác định bởi biên độ và tần số. Biên độ cho chúng ta biết độ lớn của âm thanh trong khi tần số cho biết cao độ của âm thanh.
Tại sao một số âm thanh gây khó chịu cho người nghe?
Một nghiên cứu đã được thực hiện vào năm 2012, người tham gia được yêu cầu xếp hạng mức độ gây khó chịu của một danh sách âm thanh. Kết quả những âm thanh được xếp đầu danh sách gồm có: tiếng dao cứa vào kính, đinh cọ vào bảng đen, nĩa cào vào kính và tiếng hét chói tai.
Tất cả những âm thanh này có một điểm chung, đều là những âm thanh cao vút. Cao độ của âm thanh, như đã đề cập trước đó, được xác định bởi ‘tần số', cũng chính là số dao động do sóng âm gây ra. Rung động càng lớn tương ứng với một âm thanh có âm vực càng cao. Đơn vị đo tần số là Hertz (Hz).
Con người có thể nghe thấy âm thanh trong dải tần từ 20 Hz đến 20.000 Hz. Các tần số của âm thanh được liệt kê ở trên nằm trong khoảng từ 2000 Hz đến 5000 Hz. Đôi tai của chúng ta dường như nhạy cảm nhất với dải tần số âm thanh này.
Trong khi những người tham gia nghiên cứu lắng nghe những âm thanh này, các nhà khoa học đã đo hoạt động trong não của họ thông qua "hình ảnh cộng hưởng từ chức năng" (fMRI). fMRI cho thấy hoạt động trong não bằng cách đo sự thay đổi của lưu lượng máu trong não. Phần hoạt động của não sử dụng nhiều oxy hơn, khiến lượng máu đến khu vực đó nhiều hơn.
Các nhà khoa học quan sát thấy rằng âm thanh như tiếng móng tay cào trên bảng đen và tiếng dao cứa vào kính gây ra hoạt động cao ở hai vùng não, vỏ não thính giác và hạch hạnh nhân.
Vỏ não thính giác là phần não giúp chúng ta cảm nhận được những âm thanh hàng ngày. Hạch hạnh nhân là bộ phận có hình dạng giống như cái túi nhỏ, được gọi là "trung tâm cảm xúc" của não. Ví dụ, khi một người nhìn thấy một con rắn trong phòng và tức tốc bỏ chạy, đó là khi hạch hạnh nhân đang làm việc. Cơ quan này kích hoạt phản ứng "chiến đấu hoặc bỏ chạy", điều cần thiết cho sự sống còn của chúng ta.
Hạch hạnh nhân chịu trách nhiệm kích hoạt phản ứng "chiến đấu hoặc bỏ chạy" trong các tình huống đe dọa.
Trong số tất cả các âm thanh được đề cập, la hét là âm thanh duy nhất được tạo ra như một phản ứng bình thường trước một tình huống. Con người được lập trình tiến hóa để phản ứng lại một tiếng hét như một vấn đề sống còn. Nguyên nhân là do trong quá khứ, những tiếng kêu cứu do tổ tiên nguyên thủy của chúng ta phát ra tương tự như âm thanh của những tiếng la hét.
Tần số âm thanh của tiếng hét chói tai gần giống với tiếng kêu cứu của tổ tiên nguyên thủy của chúng ta.
Bất kỳ hành vi nào hỗ trợ sự tồn tại của một loài đều được khuyến khích bởi quá trình tiến hóa. Một giả thuyết cho rằng tai người đã tiến hóa để khuếch đại những tiếng ồn chói tai như tiếng hét nhằm tăng cơ hội sống sót cho chúng ta.
Tiếng hét, giống như bất kỳ âm thanh nào khác, bao gồm nhiều tần số. Trong một nghiên cứu khác, các nhà khoa học đã cô lập các tần số khác nhau của tiếng ồn chói tai và yêu cầu các cá nhân xếp hạng chúng theo mức độ khó chịu mà chúng gây ra. Điều bất ngờ là không phải các nốt cao nhất của tiếng thét khiến người nghe khó chịu nhất mà là các nốt ở tần số trung bình.
Tần số của âm thanh móng tay cào trên bảng đen hoàn toàn phù hợp với tần số trung bình của tiếng hét. Do đó, các nhà khoa học suy đoán rằng âm thanh của móng tay cào trên bảng đen hoặc nĩa cào trên mặt đĩa sẽ tạo ra tiếng chuông báo động trong đầu chúng ta giống như tiếng hét, nhưng các tín hiệu thị giác cho chúng ta biết rằng không có gì đe dọa đang xảy ra.
Sự xung đột giữa những gì não bộ chỉ thị và những gì chúng ta nhìn thấy gây ra sự khó chịu tức thời do những âm thanh này mang lại, từ đó tạo ra cảm giác ghê rợn hoặc phản ứng nổi da gà.