Wpływ infra- i ultradźwięków na mózg

Jeśli chodzi o wpływ infra- i ultradźwięków na mózg, pionierskie badanie wykazało, że ekspozycja na niesłyszalne infradźwięki była związana ze zmianami aktywności nerwowej w kilku obszarach mózgu, w tym w obszarach zaangażowanych w przetwarzanie słuchowe i emocjonalne, a także kontrolę autonomiczną. Odkrycia te wskazują, że podprogowe infradźwięki mogą mieć działanie patogenne. Badania wskazują również, że skupione ultradźwięki o niskim natężeniu (LIFU) modulują sygnał BOLD. Jednak wpływ ultradźwięków na słuch i inne obszary mózgu pozostaje do dziś zasadniczo niejasny. W odniesieniu do niekorzystnego wpływu hałasu o niskiej częstotliwości na zdrowie (psychiczne) i funkcje poznawcze, wstępne dowody (podsumowane w dwóch przeglądach) sugerują głównie negatywny wpływ na sen, poziom stresu (zarówno subiektywny, jak i obiektywny, tj. poziom kortyzolu), bóle głowy, zmęczenie, koncentrację, i pamięć. Recenzje te nie dotyczą jednak wyraźnie słyszalnego hałasu o niskiej częstotliwości w porównaniu z niesłyszalnymi infradźwiękami.

Badania nad wpływem infra- i ultradźwięków na funkcje poznawcze i dobre samopoczucie są w raczkującej fazie. Nieliczne dotychczas opublikowane badania znacznie różnią się zastosowanymi metodami i wynikami. Media wielokrotnie opisywały historie osób cierpiących na „chorobę ultradźwiękową”, czyli stan, w którym osoba dotknięta chorobą cierpi na bóle głowy, nudności i ból. Zgodnie z tymi subiektywnymi relacjami, w artykule przeglądowym zasugerowano, że ekspozycja na ultradźwięki może być związana z hipertermią, nudnościami, bólami głowy, szumami w uszach i niskim ciśnieniem krwi, a także z pobudliwością nerwową, podrażnieniem, problemami z pamięcią oraz trudnościami z koncentracją i uczeniem się, co sugeruje niekorzystne wpływ ekspozycji na ultradźwięki na zdrowie (psychiczne) i funkcje poznawcze.

Niemniej jednak istnieją również wskaźniki pozytywnego oddziaływania tego typu dźwięków; badanie sugeruje, że krótkie impulsy infradźwięków mogą mieć pozytywny wpływ na funkcje poznawcze. Pionierskie prace w tej dziedzinie polegają obecnie na testowaniu terapii ultradźwiękowej pacjentów z chorobą Alzheimera. Wydaje się, że efekty (pozytywne vs. negatywne) mogą być bardzo zmienne; w zależności od częstotliwości, poziomów ciśnienia akustycznego i czasu ekspozycji; a także jakość dźwięku (mieszane słyszalne i niesłyszalne vs. czysto niesłyszalne). Przyszłe badania muszą jasno zdefiniować te zmienne, aby móc sformułować jasne stwierdzenia na temat skutków.

Mamy nadzieję, że niniejsze badanie rzuci dalsze światło na długoterminowe skutki (niesłyszalnej) podczerwieni i ultradźwięków na łączność, strukturę i funkcję ludzkiego mózgu, powiązane funkcje poznawcze i ogólne samopoczucie. Może to również prowadzić do bardziej wyrafinowanej i opartej na faktach debaty na temat „zanieczyszczenia hałasem” współczesnego środowiska, w którym żyje człowiek.

Zdrowi uczestnicy, którzy wyrazili pisemną zgodę, będą narażeni na działanie podczerwieni lub ultradźwięków przez 28 kolejnych dni podczas nocnego snu. Źródła dźwięku wytwarzają dźwięk o co najmniej 10 dB poniżej progu słyszalności. Źródła zostały zaprojektowane tak, aby naśladować ekspozycję na podczerwień i ultradźwięki w życiu codziennym. Konstrukcję i kalibrację źródeł wykonali eksperci Fizyczno-Technicznego Federalnego Instytutu Niemiec (Physikalisch Technische Bundesanstalt; PTB) z siedzibą w Brunszwiku. Źródła dźwięku zostaną zainstalowane i zmierzone w sypialniach uczestników zgodnie ze znormalizowaną procedurą i będą emitować dźwięk przez 8 godzin podczas typowego czasu snu uczestników. N = 60 uczestników zostanie losowo przydzielonych do jednego z czterech warunków:

1. Infradźwięki verum (n = 20; częstotliwość = 6 Hz, ciśnienie akustyczne = 85 dB)
2. Infradźwięki placebo (n = 10)
3. Ultradźwięki verum (n = 20; częstotliwość = 22,4 kHz, ciśnienie akustyczne = zmienne +/- 10 dB)
4. Ultradźwiękowe placebo (n = 10); (procedura pojedynczej ślepej próby).

Najpierw uczestnicy w wieku 18-40 lat zostaną poddani weryfikacji pod kątem kwalifikowalności. Ponadto zostanie przeprowadzona ocena słuchu, aby upewnić się, że wszyscy uczestnicy mają normalny słuch. Przed i po okresie ekspozycji na dźwięk, uczestnicy zostaną przetestowani za pomocą baterii testów psychologicznych i (neuro-)poznawczych oraz kwestionariuszy w celu oceny objawów psychiatrycznych i somatycznych, samopoczucia i funkcjonowania poznawczego (szczególnie zadania, które stanowią również codzienne wyzwania poznawcze i oceniają funkcje wykonawcze); (T1, T2). Ponadto za pomocą kwestionariuszy zostanie oceniona wrażliwość na dźwięk (w tym na podczerwień i ultradźwięki) oraz aktualna ekspozycja na różne źródła dźwięku (T1 i T2). Dodatkowo wykonane zostanie rezonans magnetyczny (MRI) w celu uwidocznienia zmian morfologicznych i czynnościowych mózgu (T1 i T2). W skanerze uczestnicy wykonają przestrzenne zadanie n-back. Zadanie ocenia pamięć roboczą uczestników i nadaje się również do oceny reakcji stresowych z powodu stałego obciążenia poznawczego - stanowiąc tym samym „zastępstwo” stresującego zadania roboczego w prawdziwym życiu. Podczas zadania n-back kropka jest wyświetlana sekwencyjnie w różnych pozycjach na siatce. Uczestnicy są proszeni o wskazanie, czy aktualnie prezentowana kropka pokrywa się z kropką prezentowaną 3 próby wcześniej dla każdej z prezentowanych kropek. Podczas 4-tygodniowego okresu ekspozycji za pomocą podczerwieni/ultradźwięków uczestnicy będą również wypełniać cotygodniowe kwestionariusze oceniające samopoczucie, ogólny stan zdrowia, objawy psychiatryczne i somatyczne, jakość snu, ból głowy i ogólną jakość życia.