'Fringe' Science: Vitenskapen om lyd i sinn og kropp

I den andre episoden av Fringe tredje sesongen, Walter, Peter og Fauxlivia blir kalt for å undersøke en forbrytelsesscene som på overflaten ser ut til å være et ran, men bare for noen få mindre detaljer: innbruddene er fortsatt i huset, de er frosset i en slags trance, og hva de prøvde å stjele er borte.

Laget oppdager det stjålne objektet er en boks som avgir en lyd, setter noen i earshot inn i et spor, og til slutt dræper de dem. Mannen som stjal det var døve, noe som forklarer hvorfor han ikke ble påvirket. Ved å skyte et pistol i nærheten av Peters ører, tyver Walter midlertidig ham, noe som gjør at han kan finne boksen og deaktivere den.

Det er ikke noen ekte verdensmorderige musikkbokser som har muligheten til å sette oss i katatonisk tilstand før vi dreper oss (i det minste så langt vi vet), men lyd har dype effekter på hjernen og kroppene våre.

Hjernen

Selv om det er langt fra en sonisk drapsmaskin, er en av de mest interessante (og noe mystiske) eksempler på effekten av lyd på hjernen musikk.

I sin bok Dette er hjernen din på musikk, Forklarer Daniel J. Levitin vår tolkning av lyd i enkle ord, og sier: "Lyden overføres gjennom luften av molekyler som vibrerer ved bestemte frekvenser. Disse molekylene bombarder trommehinnen, noe som får den til å svinge inn og ut avhengig av hvor hardt de treffer det (relatert til lydens volum eller amplitude) og hvor raskt de vibrerer (relatert til det vi kaller tonehøyde)."

Han fortsetter med å forklare hvordan hjernen dechifrer hørselsinformasjon for å avgjøre hvor lydene kommer fra og hva de mener, og hvordan og hvorfor bilhorn kan gjøre oss advarsel mens lange, langsomme notater kan berolige.

Vi har brutt ned våre hjerner og musikk ytterligere, og noterer at strukturen av sanger er en stor del av det som påvirker hjernen vår så dypt at det skaper en fysisk respons. Hemmeligheten? Understreke.

Sangstrukturen og betydningen vi legger bak visse sanger kan fremkalle kraftige svar som de molekylene bombarderer våre trommehinder, noe som gir oss goosebumps, svette palmer og til og med en dopamin rush.

Levitin utvider seg på ideen om struktur og sier:

"Kanskje den ultimate illusjonen i musikk er illusjonen av struktur og form. Det er ingenting i en sekvens av notater selv som skaper de rike følelsesmessige foreningene vi har med musikk, ingenting om en skala en akkord eller en akkordsekvens som i utgangspunktet får oss til å forvente en oppløsning. Vår evne til å gi mening av musikk er avhengig av erfaring, og på neurale strukturer som kan lære og endre seg i hver ny sang vi hører, og med hver ny lytte til en gammel sang."

Kroppen

Selv om lyd har kraft til å påvirke hjernen vår så sterkt at den kan fremkalle en fysisk respons, kan effekten som lyden har på kroppene, en annen sak helt. Her snakker vi ikke om en nevrologisk respons som blir fysisk, men i hvilken grad frekvens og volum kan påvirke oss på et fysiologisk nivå.

I et utdrag fra boken hans Den universelle følelsen: Hvordan høringen former tankene som dukket opp på Populærvitenskap, Seth S. Horowitz diskuterer de fysiologiske effekter som lyden kan ha på kroppene våre. Nærmere bestemt takler han infrasound, eller spørsmålet om hvorvidt akustiske våpen er teoretisk lydige eller ikke.

Infrasound er lavfrekvent lyd som er under 20Hz, noe som betyr at den faller utenfor området for menneskelig hørsel. Horowitz påpeker at denne lyden - som alle andre slags lyd, vil ha noen kraftige effekter når den er i høy decibel-rekkevidde (140 dB og utover). Selv om han debunks eksistensen av noen alvorlig syndige lydstudier fra en fransk forsker ved navn Vladimir Gavreau, forklarer han at infralyd har egenskaper som ikke helt utelukker det som et våpen.

"Den lave frekvensen av infrasonisk lyd og den tilsvarende lange bølgelengden gjør det mye mer i stand til å bøye rundt eller penetrere kroppen din, og skape et oscillerende trykksystem," sier Horowitz. "Avhengig av frekvensen, vil ulike deler av kroppen din resonere, noe som kan ha svært uvanlige ikke-hørlige effekter."

Han bruker eksemplet på øyebollene dine, som resonerer 19Hz. Hvis du skulle sitte foran en subwoofer som spiller en tone på 19Hz og vri den opp til 110 dB, kan du begynne å se noen virkelig bizarre ting - farget lys og kanskje skyggete figurer. Selv ved relativt normale volumer, vil øyenbrynene begynne å rykke på den frekvensen.

Det er imidlertid ikke bare våre øyne. Våre klumpete kjøttbeholdere har alle slags resonansfrekvenser. Våre skaller (minus kjøtt og hjerner) har for eksempel akustiske resonanser ved 9 og 12kHz, 14 og 17kHz og 32 og 38kHz. For det meste krever disse frekvensene ikke høyt spesialisert utstyr å sende ut. Så kan de bli brukt som et våpen for å få folks hode til å eksplodere?

Teoretisk, kanskje, men ikke i det hele tatt praktisk talt. For en kraniet som er hjerner og alt, endres ting.

"Faktisk, da et levende menneskelig hode ble erstattet av en tørr hodeskalle i den samme studien," sier Horowitz, "12kHz resonanstoppen var 70 dB lavere, med den sterkeste resonansen nå på rundt 200 Hz, og til og med det var 30 dB lavere enn den høyeste resonansen til den tørre skallen. Du vil sannsynligvis måtte bruke noe på rekkefølgen av en 240 dB kilde for å få hodet til å resonere destruktivt, og på det tidspunktet ville det være mye raskere å bare slå personen over hodet med emitteren og bli ferdig med det."

Bare for å illustrere er det høyt spesialiserte akustiske testkammeret på NASAs Goddard Space Flight Center i stand til å produsere lyder på opptil 150 dB for alvorlige lydtester som den som ble administrert til James Webb Space Telescope. Så 240 dB? Det er gal høyt. Ikke akkurat noe vi kan være i stand til å passe inn i en killer lydboks.

Likevel er det tydelig at lyden kan ha utrolige effekter på kroppene våre, selv om lydene høres stille.