Móng tay cào trên bảng đen hay cái dĩa làm xước kính... Tôi dám cá rằng chỉ cần đọc những dòng chữ này thôi cũng khiến nhiều người cảm thấy khó chịu bởi khi nghĩ đến những âm thanh này, nhiều người sẽ cảm thấy rùng mình và sống lưng lạnh toát. Những âm thanh này nói chung là khó chịu. Nhưng tại sao chúng ta lại phản ứng với những âm thanh này? Đó chỉ là vì chúng nghe có vẻ khó chịu, hay là có một lời giải thích sinh học sâu sắc hơn đằng sau nó?
Không biết bạn có còn nhớ cảnh tượng "ly nước" trong "Công viên kỷ Jura" không?
Trong đêm khuya thanh vắng, cậu bé nhận thấy nước trong chiếc cốc trên bàn cạnh giường của cậu bắt đầu lăn tăn, và mặt đất xung quanh khẽ rung chuyển, cho thấy rằng con khủng long bạo chúa khổng lồ đang đi về phía con người trong công viên. Những rung động từ bước chân của con khủng long săn mồi khổng lồ gây ra những gợn sóng trên mặt nước trong chiếc ly.
Nguyên lý của sóng âm thanh cũng tương tự như vậy. Khi chúng ta nói hoặc phát ra âm thanh, dây thanh quản của chúng ta tương tác với không khí, tạo ra những gợn sóng trong không khí.
Các hạt không khí dao động với áp suất do dây thanh quản tạo ra và đi vào tai của chúng ta. Bên ngoài tai của chúng ta, loa tai, có nhiệm vụ thu sóng âm thanh dưới dạng dao động của các hạt không khí. Sau đó, rung động sẽ đi qua không gian hẹp giữa lỗ ngoài của tai và màng nhĩ, ống tai.
Màng nhĩ, như tên gọi của nó, là một màng kéo dài có chức năng giống như bề mặt của trống. Giống như khi ta đánh trống bằng vồ, mặt trống rung lên, các hạt không khí rung động cũng làm rung màng nhĩ.
Kết nối với mặt trong của màng nhĩ là một mảnh được gọi là "ossicles". Có ba ốc tai, màng nhĩ truyền rung động đến ốc tai, sau đó các túi tinh tiếp tục truyền rung động đến ốc tai.
Ốc tai là cấu trúc giống như ốc nhỏ ở phía trong cùng của tai. Bên trong ốc tai, có ba khoang chứa đầy chất lỏng và các cấu trúc lông nhỏ, được gọi là "Organ of Corti".
Bây giờ, chúng ta hãy quay lại cảnh Tyrannosaurus rex làm rung ly nước bằng những bước đi mạnh mẽ. Theo cách tương tự, ốc tai rung động làm cho chất lỏng bên trong dao động. Các sóng gợn sóng di chuyển các tế bào lông trong Organ of Corti, và tế bào lông này được kết nối với dây thần kinh chính - dây thần kinh thính giác, gửi tín hiệu rung đến phần não chịu trách nhiệm hiểu âm thanh - vỏ não thính giác.
Sóng âm có hai đặc điểm xác định, đó là biên độ và tần số. Biên độ có thể cho chúng ta biết độ to của âm thanh, và tần số có thể cho chúng ta biết độ cao của âm thanh, tức là cao độ.
Tại sao chúng ta không thể chịu được tiếng móng tay cào vào bảng đen?
Năm 2012, các nhà khoa học đã thực hiện một nghiên cứu. Họ yêu cầu mọi người sắp xếp một nhóm âm thanh theo mức độ khó chịu của chúng. Những âm thanh khó chịu nhất bao gồm: dao cào kính, móng tay cào bảng đen, dĩa cào kính và tiếng la hét.
Tất cả những âm thanh này có một điểm giống nhau tiềm ẩn: chúng đều là những âm thanh có âm vực cao. Cao độ, như đã giới thiệu trước đó, phụ thuộc vào tần số của sóng âm (số lần xuất hiện của sự vật là tần suất). Tương tự, số dao động do sóng âm gây ra là tần số của sóng âm. Rung động nhiều hơn có nghĩa là âm vực cao hơn - Đơn vị đo tần số là Hertz (Hz).
Dải tần số mà con người có thể nghe được là từ 20 Hz đến 20000 Hz. Các tần số âm thanh được liệt kê ở trên nằm trong khoảng từ 2000 Hz đến 5000 Hz. Tai người có vẻ rất nhạy cảm với âm thanh trong dải tần số này.
Khi những người tham gia nghiên cứu nghe thấy những âm thanh này, các nhà khoa học đã sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ chức năng (fMRI) để đánh giá hoạt động trong não của họ. Chụp cộng hưởng từ chức năng cho thấy hoạt động của não bộ thông qua những thay đổi của lưu lượng máu trong não. Phần não hoạt động tiêu thụ nhiều oxy hơn, khiến máu chảy đến khu vực cụ thể đó nhiều hơn.
Các nhà khoa học đã quan sát thấy rằng những âm thanh như móng tay cào vào bảng đen và dao đâm xuyên kính có thể khiến vỏ não thính giác và hạch hạnh nhân trở nên hoạt động mạnh. Như đã giới thiệu trước đó, vỏ não thính giác có thể giúp chúng ta hiểu những âm thanh mà chúng ta nghe hàng ngày.
Amygdala là một cấu trúc giống như túi được gọi là "trung tâm cảm xúc" của não. Khi bất ngờ nhìn thấy một con nhện trong phòng và bạn ngay lập tức chạy ra khỏi phòng, thì đó chính là hạch hạnh nhân đang hoạt động với vai trò của nó. Các hạch hạnh nhân kích hoạt phản ứng chiến đấu hay chạy trốn của chúng ta, điều này rất quan trọng đối với sự sống còn của chúng ta.
Tại sao những âm thanh này lại kích hoạt bản năng sinh tồn của chúng ta?
Trong số các âm thanh khác nhau được đề cập ở trên, la hét là âm thanh duy nhất được tạo ra như một phản ứng bình thường trước một tình huống. Con người đã quen với việc phản ứng lại những tiếng la hét trong quá trình tiến hóa, như thể đây là vấn đề sinh tử, và điều đó thường xảy ra trong quá khứ. Tiếng kêu cứu hoặc tiếng kêu cứu của tổ tiên xa xôi của chúng ta cũng tương tự như tiếng la hét.
Sự tiến hóa sẽ khuyến khích bất kỳ hành vi nào giúp chúng ta tồn tại. Có giả thuyết cho rằng tai của chúng ta đã tiến hóa để khuếch đại những tiếng ồn như tiếng la hét để tăng cơ hội sống sót.
Giống như bất kỳ âm thanh nào khác, tiếng hét bao gồm nhiều tần số. Trong một nghiên cứu khác, các nhà khoa học đã tách các tần số khác nhau của tiếng ồn (chẳng hạn như tiếng la hét) và yêu cầu từng người tham gia nghiên cứu xếp hạng chúng theo mức độ khó chịu do âm thanh gây ra. Đáng ngạc nhiên, thứ khó chịu nhất không phải là tiếng hét ở âm vực cao nhất mà là âm thanh ở tần số trung bình.
Tần số của âm thanh do móng tay cào trên bảng đen hoàn toàn khớp với tần số giữa của tiếng hét. Do đó, các nhà khoa học suy đoán rằng âm thanh móng tay cào vào bảng đen hoặc dĩa cào vào đĩa hay kính sẽ giống như tiếng hét trong tâm trí chúng ta, nhưng các manh mối trực quan cho chúng ta biết rằng không có mối đe dọa nào đang đến gần.
Sự xung đột giữa thông tin được truyền qua não và thực tế của những gì chúng ta nhìn thấy khiến những giọng âm thanh này nghe có vẻ khó chịu nghiêm trọng.
Mặc dù các nhà khoa học vẫn chưa biết lý do chính xác tại sao chúng ta không thể chịu được tiếng ồn chói tai của móng tay làm xước bảng đen hoặc dĩa làm xước kính, nhưng họ có một giả thuyết cho rằng có thể tai và não của chúng ta đã tự điều chỉnh trong hàng nghìn năm và dần quen với việc cảnh giác hơn với những lời kêu cứu cao độ.
Khi chúng ta nghe thấy âm thanh có cùng tần số do các nguồn không đe dọa khác tạo ra, điều này cũng sẽ kích hoạt phản ứng chiến đấu hay bỏ chạy theo bản năng của chúng ta, từ đó khiến tinh thần của chúng ta tỉnh táo cao độ.