2015年7月21日訊 /生物谷BIOON/ 無論你是觀看虛擬的電視節目還是身處荒廢無人的小巷，尖叫聲往往都只能帶來恐懼。如今，科學家們弄明白了為何驚恐的叫聲能令人人毛骨悚然:尖叫聲擁有其他人類所發出的聲音所不具有的聽覺特性。這些獨特性質可以解釋為什麼我們的大腦能夠識別並且如此快速的對尖叫聲產生反應，同時也為新一代的警報系統研究提供了幫助。
以前從沒有人研究過人類或者動物的尖叫聲音，「一直以來，我們花費了大量的注意力在研究如何理解對話以及歌曲上，卻忽視了我們先天就能夠發出的那些聲音，」Austria大學的進化和認知學家Tecumseh Fitch說到，「這些有關人類尖叫聲音的分析也許可以告訴我們人類早期的交流形式是如何發展的。」
科學家們會依靠一些常見的把聲音可視化的方法來詳細分析人類發出的各種聲音，包括從日常對話到歌劇院中的公開演講等一切聲音。通常可以得到描述聲波壓力或頻率與時間的關係圖。但是紐約大學的神經科學家David Poeppel表示這些慣常方法通常只能表明尖叫是一種高聲的、音調較高的普通聲音，「類似特徵的聲音數不勝數，」他說。
Poeppel和他的同事為了更細緻的研究尖叫聲，應用了最新的聲音分析方法：調製功率波普（modulation power spectrum），它能夠顯示在極短時間內的音量變化。科學家們應用這種技術對普通對話以及電影中、youtube視頻和志願者發出的尖叫聲進行了分析。Poeppel等人發現，普通對話中聲音每秒的變化不超過5赫茲——也就是說音量基本不變，而尖叫聲的頻率每秒變化從30到150赫茲不等。這些頻率的波動賦予尖叫聲一種 「粗糙」的特徵，這種特徵不會在人類對話的其他時刻出現，無論是男性，女性還是孩子。
結果表明尖叫聲包括了一部分過去被認為與人類交流時聲音無關的音域。至於為什麼尖叫聲如此令人可怕呢？Poeppel的小組給志願者們聽了一系列恐怖的尖叫聲和句子，其中一些聲音經過調整使其更加刺耳。結果表明，越是刺耳並且音量變化越大的尖叫聲越是能引起志願者們的恐懼心理。同時，在實驗中研究小組對16位參與者的大腦進行了功能性磁共振成像（fMRI）檢測，結果表明刺耳的尖叫聲能夠有效地刺激杏仁體，也就是大腦中有關恐懼感的部分。而其他的聲音，僅僅只能激活大腦皮層的聽覺系統。
Poeppel說到「相比之下，人們往往能更迅速和準確的分辨出尖叫聲來自何處，我們認為這是因為大腦對於尖叫聲具有獨特的聲音反應。」
對於製作警報器的人來說，他們可能早就發現了這個能讓大腦更快速反應的途徑，Poeppel發現家庭和汽車警報的聲音往往最為刺耳，「他們可能在並不知情的情況下偶然發現了什麼聲音是最吵人和最難忽視的，」Poeppel說。「而我們有關尖叫聲的新認識也許可以用來發展更加有效的警報聲音或者能夠探測某人是否處於精神痛苦的系統以及更好的在電影中利用尖叫聲。」
Fitch認為這些發現帶來了新的問題，比如其他靈長類和動物發出的痛苦的叫聲是否也具有同樣的特性，研究這些可以為我們揭示大腦是如何進化出把尖叫聲和恐懼感聯繫在一起的機制的。「他們為我們開個一個好頭，我想我們將來會對情感的神經基礎了解更多，」他說到。
Poeppel也提到這個科研小組的研究不僅會包括其他生物，也包括各種不同的尖叫聲，比如充滿激情的尖叫或者在體育項目中的口號，還有嬰兒們具有各種含義的尖叫聲，他們將會確認這些聲音是否具有相同的特性並且刺激大腦的方式是否相同。(生物谷Bioon.com)
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DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.06.043
PMC
PMID
Human Screams Occupy a Privileged Niche in the Communication Soundscape
Luc H. Arnal, Adeen Flinker, Andreas Kleinschmidt, Anne-Lise Giraud, David Poeppel
Summary
Screaming is arguably one of the most relevant communication signals for survival in humans. Despite their practical relevance and their theoretical significance as innate [ 1 ] and virtually universal [ 2, 3 ] vocalizations, what makes screams a unique signal and how they are processed is not known. Here, we use acoustic analyses, psychophysical experiments, and neuroimaging to isolate those features that confer to screams their alarming nature, and we track their processing in the human brain. Using the modulation power spectrum (MPS [ 4, 5 ]), a recently developed, neurally informed characterization of sounds, we demonstrate that human screams cluster within restricted portion of the acoustic space (between ∼30 and 150 Hz modulation rates) that corresponds to a well-known perceptual attribute, roughness. In contrast to the received view that roughness is irrelevant for communication [ 6 ], our data reveal that the acoustic space occupied by the rough vocal regime is segregated from other signals, including speech, a pre-requisite to avoid false alarms in normal vocal communication. We show that roughness is present in natural alarm signals as well as in artificial alarms and that the presence of roughness in sounds boosts their detection in various tasks. Using fMRI, we show that acoustic roughness engages subcortical structures critical to rapidly appraise danger. Altogether, these data demonstrate that screams occupy a privileged acoustic niche that, being separated from other communication signals, ensures their biological and ultimately social efficiency.
生物谷推薦原版英文報導：Why screams are so scary