Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

В некоторых культурах певцы могут выходить за пределы привычного музыкального звукоряда. Вы слышали, к примеру, тувинское горловое пение? Это поразительно: их вокализация находится в самой низкой части шкалы диапазона человека, а он ведь не такой уж и маленький. Немного удивительных фактов. Самая низкая нота – это семь октав ниже нуля[28], B-7, какие-то ничтожные 0,189 Гц. А самая высокая… нет, это не Мэрайя Кэри с ее феноменальной нотой G7, это Джорджия Браун, бразильская певица, которая легко выдает G10, или 25 088 Гц, и это далеко за пределами нашего слухового восприятия. Диапазон Браун – восемь октав: от G7 к G10, или от 3135 до 25 088 Гц. Но и это не предел голосовых масштабов. Американец Тим Стормс способен взять ноты десяти октав от G-5 до G5 (0,7973–807,3 Гц). Стормс – человек, издавший самую низкую ноту, когда-либо записанную (G-5). Большинство людей даже не слышит подобных звуков, ведь те находятся на крайних пределах нормального диапазона слуха.

С возрастом слух, как и равновесие, ухудшается из-за «износа» механизма, воспринимающего звуки. Не обошлось в слуховом процессе и без крошечных волосков – ресничек. Когда человек стареет, некоторые реснички обламываются и становятся нефункциональными. С подобной проблемой столкнулся и я: после многих лет совместной жизни я перестал слышать свою жену так же хорошо, как во время наших первых встреч (это моя версия событий, и я ее придерживаюсь). И я предпочитаю думать, что во всем виноват ее слишком уж высокий голос, а не недостаток внимания с моей стороны.

Как наши уши воспринимают амплитуду волны? Высота волны может быть автоматически преобразована в ее мощность. Чем сильнее звук, тем легче его распознать. Таким образом, механические датчики у нас в ушах должны обнаруживать не только пики звуковых волн, но и мощность, которую те генерируют. И они делают это, измеряя, сколько механических частей внутреннего уха смещено. Эта величина как раз и передается в мозг, который интерпретирует ее как интенсивность.

Интенсивность звука измеряется в децибелах, которые являются относительной безразмерной величиной, характеризующей мощность на единицу площади, попадающую в наше внутреннее ухо. По мере увеличения расстояния от источника звука до уха мощность уменьшается в логарифмической зависимости – единица на квадрат относительно дистанции перемещения. То есть если звук возникает на расстоянии 1 метр, он будет иметь относительный эффект единицы. А если мы отойдем на 4 метра и повторим тот же звук, то его мощность составит одну шестнадцатую от интенсивности первоначального звука, изданного на расстоянии 1 метр. Если вначале звук был 160 децибелов на расстоянии 30 см, то на расстоянии 1,2 метра он будет иметь уровень в одну шестнадцатую от того значения, то есть 10 децибелов. В отличие от частоты интенсивность имеет порог слышимости, установленный на ноль децибелов, при котором волны, генерируемые звуком, не имеют мощности. Шепот, который мы улавливаем барабанными перепонками, находится в диапазоне 20 дБ, а звуковые волны, попадающие при этом в наши уши, способны сместить частицы в воздухе на 10^–4 миллиметра, или 0,0001 миллиметра. Обычный разговор на уровне около 60 дБ[29] производит звуковые волны, способные сместить частицы в воздухе на 10 миллиметров.

На спортивных мероприятиях не только фиксируются лучшие показатели выступающих спортсменов, но и порой ставятся рекорды по шуму, производимому болельщиками. Самое громкое зарегистрированное неистовство фанатов в крытом помещении достигло уровня в 126 дБ, это произошло на домашней баскетбольной площадке команды «Сакраменто Кингз». Даже если разговор идет на повышенных тонах, подобный рев трибун будет мощнее его примерно в четыре миллиона раз. А самым громким стадионом в мире считается «Тюрк Телеком Арена» в Стамбуле, где базируется футбольный клуб «Галатасарай». Тамошние фанаты обычно поднимают шум в 131 дБ – сила такого звука почти на грани с болевым порогом человека. «Тюрк Телеком Арена» – частично крытый стадион, и весьма удивительно, что американцы сумели переорать турок на полностью открытой площадке. В 2014 году рев трибун на стадионе «Эрроухед» в Канзас-Сити, штат Миссури, достиг ушеразрывающего уровня – 142,2 дБ! Этот звук превышает болевой порог и сравним с грохотом реактивного двигателя, если встать в 3 метрах от того без шумопоглощающих наушников. Даже на рок-концертах не бывает такой громкости – хоть вруби все усилители до одиннадцати (а ведь Найджел Туфнел из легендарной группы Spinal Tap ясно заявил: «Одиннадцать – это еще на один громче»[30]).