Auswirkungen von Infrarot- und Ultraschall auf das Gehirn

In Bezug auf die Auswirkungen von Infra- und Ultraschall auf das Gehirn zeigte eine Pionierstudie, dass die Exposition gegenüber nicht hörbarem Infraschall mit Veränderungen der neuralen Aktivität in mehreren Gehirnregionen verbunden war, einschließlich Bereichen, die an der auditiven und emotionalen Verarbeitung sowie der autonomen Kontrolle beteiligt sind. Diese Befunde weisen darauf hin, dass unterschwelliger Infraschall pathogene Wirkungen haben kann. Die Forschung zeigt auch, dass fokussierter Ultraschall mit niedriger Intensität (LIFU) das BOLD-Signal moduliert. Die Auswirkungen des Ultraschalls auf das Gehör und andere Hirnregionen sind jedoch bis heute weitgehend unklar. In Bezug auf die nachteiligen Auswirkungen von niederfrequentem Lärm auf die (psychische) Gesundheit und kognitive Funktionen deuten vorläufige Beweise (zusammengefasst durch zwei Reviews) auf hauptsächlich negative Auswirkungen auf Schlaf, Stressniveau (sowohl subjektiv als auch objektiv; d. h. Cortisolspiegel), Kopfschmerzen, Müdigkeit, Konzentration, und Erinnerung. Diese Übersichten beziehen sich jedoch nicht explizit auf hörbares niederfrequentes Rauschen im Vergleich zu nicht hörbarem Infraschall.

Die Forschung zu den Auswirkungen von Infra- und Ultraschall auf die kognitive Funktion und das Wohlbefinden steckt noch in den Kinderschuhen. Die wenigen bisher publizierten Studien unterscheiden sich stark in den angewandten Methoden und Ergebnissen. Wiederholt wurde in den Medien über Personen berichtet, die an „Ultraschallkrankheit“ leiden, einem Zustand, bei dem die betroffene Person unter Kopfschmerzen, Übelkeit und Schmerzen leidet. In Übereinstimmung mit diesen subjektiven Berichten schlug eine Übersichtsarbeit vor, dass eine Ultraschallexposition mit Hyperthermie, Übelkeit, Kopfschmerzen, Tinnitus und niedrigem Blutdruck sowie mit neuraler Erregbarkeit, Reizung, Gedächtnisproblemen und Konzentrations- und Lernschwierigkeiten in Verbindung gebracht werden kann, was auf Nebenwirkungen hindeutet Auswirkungen einer Ultraschall-Exposition auf die (psychische) Gesundheit und Kognition.

Nichtsdestotrotz gibt es auch Hinweise auf positive Wirkungen dieser Schallarten; Eine Studie legte nahe, dass kurze Infraschallstöße einen positiven Effekt auf die kognitive Funktion haben können. Außerdem testen Pionierarbeiten auf diesem Gebiet derzeit die Ultraschalltherapie für Alzheimer-Patienten. Es scheint, dass die Auswirkungen (positiv vs. negativ) sehr unterschiedlich sein können; abhängig von Frequenz, Schalldruckpegel und Expositionsdauer; sowie die Tonqualität (gemischt hörbar und nicht hörbar vs. rein nicht hörbar). Zukünftige Studien müssen diese Variablen klar definieren, um klare Aussagen über Effekte treffen zu können.

Die vorliegende Studie wird hoffentlich weiteres Licht auf die langfristigen Auswirkungen von (nicht hörbarem) Infra- und Ultraschall auf die Konnektivität, Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns, damit verbundene kognitive Funktionen und das allgemeine Wohlbefinden werfen. Dies kann auch zu einer differenzierteren und faktenbasierteren Debatte über die „Lärmbelastung“ moderner menschlicher Lebenswelten führen.

Gesunde Teilnehmer, die ihr schriftliches Einverständnis gegeben haben, werden während ihres Nachtschlafs an 28 aufeinanderfolgenden Tagen Infrarot-Ultraschall ausgesetzt. Die Schallquellen erzeugen Schall, der mindestens 10 dB unter der Hörschwelle liegt. Die Quellen wurden so konzipiert, dass sie die Exposition gegenüber Infrarot- und Ultraschall im täglichen Leben nachahmen. Aufbau und Kalibrierung der Quellen wurden von Experten der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig durchgeführt. Schallquellen werden nach einem standardisierten Verfahren in den Schlafzimmern der Teilnehmer installiert und gemessen und geben während der typischen Schlafzeit der Teilnehmer 8 Stunden lang Schall ab. N = 60 Teilnehmer werden auf eine von vier Bedingungen randomisiert:

1. Infraschall verum (n = 20; Frequenz = 6Hz, Schalldruck = 85dB)
2. Infraschall-Placebo (n = 10)
3. Ultraschallverum (n = 20; Frequenz = 22,4 kHz, Schalldruck = variabel +/- 10 dB)
4. Ultraschall-Placebo (n = 10); (einfaches Blindverfahren).

Zunächst werden die Teilnehmer im Alter von 18 bis 40 Jahren auf ihre Eignung geprüft. Darüber hinaus wird ein Hörtest durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Teilnehmer ein normales Hörvermögen haben. Vor und nach der Beschallungszeit werden die Teilnehmer mit psychologischen und (neuro-)kognitiven Testbatterien und Fragebögen getestet, um psychiatrische und somatische Symptome, Wohlbefinden und kognitive Funktionen (insbesondere Aufgaben, die auch alltägliche kognitive Herausforderungen darstellen und zu bewerten exekutive Funktionen); (T1, T2). Darüber hinaus werden die Empfindlichkeit gegenüber Schall (einschließlich Infrarot und Ultraschall) und die aktuelle Exposition gegenüber verschiedenen Schallquellen (T1 und T2) mit Fragebögen bewertet. Zusätzlich wird eine Magnetresonanztomographie (MRT) durchgeführt, um morphologische und funktionelle Hirnveränderungen (T1 und T2) zu beleuchten. Im Scanner führen die Teilnehmer eine räumliche n-back-Aufgabe aus. Die Aufgabe bewertet das Arbeitsgedächtnis der Teilnehmer und eignet sich auch zur Bewertung von Stressreaktionen aufgrund kognitiver Dauerbelastung – und stellt somit einen „Stellvertreter“ für eine stressige Arbeitsaufgabe im realen Leben dar. Während der n-back-Aufgabe wird ein Punkt sequentiell an verschiedenen Positionen in einem Gitter präsentiert. Die Teilnehmer werden angewiesen anzugeben, ob der aktuell präsentierte Punkt mit dem Punkt übereinstimmt, der 3 Versuche zuvor für jeden der präsentierten Punkte präsentiert wurde. Während der 4-wöchigen Expositionszeit durch Infra-/Ultraschall füllen die Teilnehmer außerdem wöchentliche Fragebögen aus, in denen das Wohlbefinden, der allgemeine Gesundheitszustand, psychiatrische und somatische Symptome, Schlafqualität, Kopfschmerzen und die allgemeine Lebensqualität bewertet werden.