Бинауральные биения и физиология мозга

Бинауральные биения были открыты в 1839 году немецким экспериментатором Г.В. Давом. Способность людей - слышать бинауральные биения возникла в результате эволюционной адаптации. Многие виды животных способны делать то же самое благодаря особенностям структуры своего мозга. Полоса частот, в которой животное может слышать бинауральные ритмы, зависит от размеров его черепной коробки. В случае человека это должна быть несущая частота(8) ниже примерно 1000 гц (Oster, 1973). Длина волны такого акустического сигнала не превышает размеров черепной коробки человека, таким образом, он огибает голову по принципу дифракции. Подобный эффект наблюдается при распространении радиоволн - низкочастотные радиосигналы (длинные и средние волны) доходят в любую точку планеты независимо от препятствий на их пути в виде гор, строений и т.п. Высокочастотные (короткие) радиоволны, типа УКВ и FM-радио, телевидения и СВЧ, распространяются по прямой линии и не могут огибать Землю. Горы и высокие здания блокируют их распространение.

Поскольку акустические сигналы с частотой менее 1000 гц огибают голову, их слышат оба уха. Но поскольку между ушами имеется определенное расстояние, мозг "слышит" сигналы, поступающие от них, с разными фазами, т.е. каждое ухо слышит свою часть волны, по мере того как она огибает голову. Именно эта разность фаз позволяет мозгу точно определять расположение источника звука при частоте менее 1000 гц. При частоте звука более 8000 гц с локализацией источника уже хорошо справляется внешнее ухо. Почти все звуки, издаваемые животными, имеют частоту ниже 1000 гц. Нетрудно понять, зачем им понадобилось умение точно вычислять расположение друг друга(10). В применении же к нашим задачам эта способность, присущая человеку, как раз и дает возможность слышать бинауральные биения.

Когда в правом и левом ухе присутствуют сигналы двух различных частот, мозг вычисляет разность фаз между этими сигналами. В нормальных условиях это дало бы информацию о направлении звука. Но в нашем случае, когда звук идет из наушников или стереодинамиков, мозг производит наложение этих двух сигналов, что в результате дает третью, "разностную", частоту биения, слышимую как бинауральный ритм. Он воспринимается как биения на частоте, равной разности частот, слышимых правым и левым ухом. Исследования показали, что пространственно эти биения возникают в верхней оливе, расположенной в стволе мозга - первой точке контралатеральной интеграции органов слуха (Oster, 1973). Исследования позволяют также предположить, что резонансный отклик идет из inferior colliculus (Smith, Marsh, & Brown, 1975) - (Owens & Atwater, 1995). Эта активность передается в кору мозга, где ее можно зафиксировать с помощью ЭЭГ.

Бинауральные биения хорошо слышимы на низких частотах (менее 30 гц), что соответствует спектру ЭЭГ (Oster, 1973). Этот феномен, равно как и частотный отклик в мозге на бинауральные фонограммы (Hink, Kodera, Yamada, Kaga, & Suzuki, 1980) помогает понять, при каких условиях такого рода воздействие наиболее эффективно в плане достижения измененных состояний сознания. По поводу изменений в сознании, производимых бинауральными ритмами, существует огромное количество устных свидетельств и все возрастающее число попыток научных экспериментов. "Субъективные ощущения от прослушивания фонограмм с бинауральными ритмами могут быть как стимулирующими, так и успокаивающими, в зависимости от частоты ритма" (Owens & Atwater, 1995). Бинауральные ритмы в дельта- (1 - 4 гц) и тета- (4 - 8 гц) диапазонах связываются в отчетах с состояниями расслабления, медитации и творчества (Hiew, 1995), и используются в качестве средства, помогающего уснуть. Бинауральные ритмы с частотой альфа-волн (8 - 12 гц) возбуждают соответствующие волны в мозге (Foster, 1990), что соответствует состоянию спокойного бодрствования, а ритмы бета-диапазона (обычно 16 - 24 гц) связываются с повышенной сосредоточенностью и бодрствованием (Monroe, 1985), а также с улучшением памяти (Kennerly, 1994).