17 feb. 1999
3 minuten
Geluidsverwerking in de hersenen werkt geavanceerder dan gedacht. Als we een toon horen versterkt ons brein tijdelijk die toon, maar ook tonen die één of meer octaven daarvan verwijderd liggen. Dat publiceert een onderzoeksteam uit Utrecht en Nijmegen op in het vakblad PNAS.
Horen doen we met ons brein. Het slakkenhuis vangt de geluidstrillingen op, maar de signalen daaruit worden vervolgens door de hersenen bewerkt, waarbij ze zich onder andere baseren op bekende patronen. Als je bijvoorbeeld kort een zwakke toon hoort, dan spitst je gehoor zich op die toon en onderdrukt frequenties daaromheen. Dit helpt om mogelijk relevante geluiden in de omgeving beter waar te nemen. Het huidige onderzoek heeft aangetoond dat dit ‘auditieve aandachtsfilter’ veel complexer is dan tot nu toe is aangenomen: frequenties die octaafrelaties hebben met de doeltoon worden namelijk ook beter gehoord.
John van Opstal, professor Biofysica aan de Radboud Universiteit: "Deze proef toont aan dat de hersenen zich alvast klaarmaken voor een uitgebreid patroon van tonen, zelfs als maar één enkele testtoon is gehoord of wanneer een toon in gedachten wordt opgeroepen. Die extra tonen in het patroon werden dus in het experiment helemaal niet aangeboden, maar de hersenen vullen de informatie uit het slakkenhuis aan. Dit is wetenschappelijk interessant, maar bijvoorbeeld ook voor de audiologie waar de focus nu nog sterk op het slakkenhuis ligt."
Octaafrelatie
Het onderzoek was geen pretje voor de proefpersonen. Ze luisterden een uur lang naar ruis en moesten daar heel zachte tonen in ontdekken. Elke paar seconden kregen ze een toon van 1000 Hz te horen, de cue. Daarna werd er tijdens één van twee intervallen een heel zachte, korte tweede toon aangeboden. De proefpersonen moesten aangeven in welk interval ze die toon hadden gehoord. Uiteindelijk bleek dat tonen die een octaafrelatie hadden met de cue allemaal beter gehoord werden, en tonen daar omheen juist slechter. Een octaaf is in de muziek een bekende term die de afstand aangeeft tussen twee tonen waarbij de verhouding tussen frequenties twee staat tot één is.
Stemgeluid
Van Opstal: "We wilden het auditieve aandachtsfilter rondom de doeltoon in kaart brengen. Toen we het bereik groter maakten dan andere onderzoekers ooit hadden gedaan, kwamen er ineens meer pieken tevoorschijn. Dit was een complete verrassing voor ons. Een mogelijke verklaring zou zijn dat het gehoorsysteem is geëvolueerd om geluiden van dieren van je eigen soort – zoals, bij mensen, stemmen – te detecteren in rumoerige omgevingen. Vocalisaties bestaan altijd uit harmonische complexen van meer tonen tegelijk die octaafrelaties met elkaar hebben."
Hoortoestel
De onderzoekers, verbonden aan de Universiteit Utrecht, het UMC Utrecht Hersencentrum en de Radboud Universiteit Nijmegen, kunnen wel een aantal toepassingen bedenken voor dit fundamentele onderzoek. Stel dat iemand door een beschadiging aan de haarcellen van het slakkenhuis geen hoge tonen meer kan horen, dan kan een hoortoestel zo ingesteld worden dat het die tonen omvormt naar één of meer octaven lager. Aangezien de hersenen tonen met octaafrelaties zelf ‘aanvullen’, zou de perceptie van die persoon dan weer normaler kunnen worden. Ook bij het produceren van commerciële geluiden is het van belang om te weten hoe tonen worden waargenomen. Philips Research is daarom ook betrokken bij dit onderzoek met de afdeling ‘Brain, Body and Behavior’.
"An octave effect in auditory attention", Tobias Borra, Huib Versnel, Chantal Kemner, John van Opstal & Raymond van Ee. PNAS, 2 september 2013.
Anderen lazen ook
