Человеческое ухо воспринимает самые низкие звуки совершенно иначе, чем привычные. Исследователи установили, что инфразвук воспринимается не через механические колебания, а с использованием особого электрического механизма во внутреннем ухе. Это может прояснить, почему некоторые люди буквально ощущают гул от вентиляции, турбин или мощных машин.
В норме за слух человека отвечает улитка — небольшой спиралевидный орган во внутреннем ухе. Звуковые волны приводят в движение жидкость внутри улитки, эти колебания изгибают чувствительные волосковые клетки. Внутренние волосковые клетки функционируют как «микрофоны»: реагируют на движения жидкости и передают сигнал в мозг. Наружные волосковые клетки действуют как механические усилители — ощущают смещение жидкости (насколько далеко она перемещается) и сами сжимаются или растягиваются, регулируя чувствительность уха и усиливая тихие звуки.
Авторы нового исследования Карлос Хурадо (Норвежский университет науки и технологий) и Торстен Марквардт (University College London) обратили внимание на два необычных аспекта, связанных с восприятием инфразвука человеком.
Во-первых, с уменьшением частоты звука чувствительность уха закономерно падает, однако ниже примерно 16 Гц этот спад внезапно замедляется: слух перестает резко ухудшаться. Во-вторых, субъективная громкость инфразвука возрастает необычно быстро: небольшое увеличение децибел делает воспринимаемый тон значительно громче. Это навело ученых на мысль о том, что на сверхнизких частотах активируется другой, нестандартный механизм восприятия звука — вероятно, не механический, а электрический.
В первом эксперименте исследователи пригласили 11 здоровых взрослых с нормальным слухом (25−50 лет) и измерили их пороги слышимости на частотах 5, 15 и 30 Гц. Одновременно с помощью чувствительного микрофона в слуховом проходе регистрировали сверхтихие звуковые «эхо», которые сами наружные волосковые клетки излучают в ответ на стимуляцию. Это дало возможность оценить, как именно изгибаются структуры внутри улитки.
Выяснилось, что ниже 15 Гц пороги слышимости четко совпадают с величиной смещения, на которое реагируют наружные волосковые клетки, а не со скоростью движения жидкости, важной для внутренних. На таких частотах жидкость просто перемещается слишком медленно, чтобы механически активировать внутренние клетки. Следовательно, именно наружные клетки «ловят» инфразвук — но как же тогда сигнал попадает в мозг?
Во втором эксперименте с участием семи человек (23−50 лет) проверили гипотезу об электрическом механизме восприятия инфразвука. Участникам включали запись очень низких звуков (4−64 Гц) и определяли минимальный уровень громкости, при котором они все еще слышны. Затем к ним добавляли непрерывный 500‑герцевый тон громкостью 85 дБ (такой звук можно сопоставить с шумом оживленной улицы или блендера).