Звук и здоровье

Дата создания: 2013/11/27

Автор: Ломанов Роман

Человек от природы очень музыкален. Он способен слышать, т.е. воспринимать широкий диапазон звуков, он способен говорить, петь, т.е. воспроизводить звуки, способен чувствовать ритм, подчинять свои движения ритму. С помощью звуков люди общаются, обмениваются мыслями, идеями, чувствами, информацией. В русском языке нет другого, более емкого слова, чем «музыка», которое давало бы оценку многообразию звуков, окружающих человека с рождения. Вся ярчайшая палитра настроений и чувств: радость и горе, бодрость и уныние, буйство и печаль – может быть выражена звуком (музыкой).

О воздействии музыки на организм человека известно с древности, это отражено еще в библейских сюжетах. В 19-20 вв. достаточно подробно изучено влияние музыки на физиологические и психологические процессы человеческого организма. Установлено, что на человека влияют ритм, темп, тональность, гармония и мелодическая композиция музыкального произведения.

Любой процесс человеческой деятельности, в том числе и учебной, имеет тенденцию принимать ритмическую форму. Она особенно очевидна там, где имеется звуковое сопровождение, ритм сигналов, следующих друг за другом. По ним можно судить о равномерности применяемой человеком энергии, о пространственном однообразии его движений. Именно таким ритмическим раздражителем является музыка. Музыка выступает и как средство для отвлечения человека от беспокоящих мыслей, и как средство успокоения, и даже лечения. Большое значение играет музыка как средство борьбы с переутомлением. Музыка может задавать определенный ритм перед началом работы, настраивать на глубокий отдых по время перерыва.

Использование музыки как средства повышения производительности труда основано на положительном эмоциональном воздействии, поддержании устойчивого и высокого трудового ритма. Проведенные учеными наблюдения над людьми с различной музыкальной подготовкой показали, что сильное психофизиологическое воздействие на организм производят только хорошо известные классические и народные мелодии. Поэтому, используя музыку в качестве вспомогательного лечебного средства, нужно учитывать соответствующие вкусы людей.

Музыка – это, прежде всего, звук. Одни сочетания звуков благозвучны (консонансы),другие воспринимаются как неблагозвучные, оставляющие неприятные ощущения - это диссонансы. Таким образом, первичное восприятие музыки происходит через эмоциональные ощущения. Эмоциональная реакция на музыку имеет две стороны: безусловнорефлекторную и условнорефлекторную. Первая определяется законами акустики и физиологией слухового аппарата. Вторая – музыкальным воспитанием.

Физика и музыка

Источники и приемники звуков

Звук создается источниками звука, которые условно можно разделить на две группы: естественные (природные) и искусственные (созданные в процессе жизнедеятельности человека).

К природным источникам звука относятся шумы ветра, моря, шелест листьев, гром, грохот сели, завывание ветра и пр. Далеко не все из них являются благозвучными для человека и вызывают положительные эмоции. Однако природа устроена мудро- источники вызывающие негативные эмоциональные ощущения у человека предупреждают его, в первую очередь, об опасности, об угрозе его жизни.

Особо остановимся на источнике звука - человеческом голосе, как средстве общения, самовыражения. Воздух, которым мы дышим, выходит из легких через дыхательное горло в гортань, в которой находятся голосовые связки. Под давлением выдыхаемого воздуха они начинают колебаться. Роль резонатора играют полости рта и носа (головной резонатор), а также грудь (грудной резонатор).Для членораздельной речи кроме голосовых связок необходимы также язык, губы, щеки, мягкое небо и надгортанник. Высота голоса зависит от длины и толщины голосовых связок: у мужчин эта длина 18-25 мм, у женщин – 15-20 мм. От особенностей их строения зависит и тембр – индивидуальная окраска звука, по которой мы различаем голоса знакомых людей. Голоса классифицируются по частотам (отдельно- мужские и женские). Басы (80-350 Гц), баритоны (100-400 Гц), теноры (130-500 Гц) – это мужские голоса; женские голоса: самые низкие – контральто (170- 780 Гц), затем меццо-сопрано (200- 900 Гц), сопрано (250- 1000 Гц), высокое колоратурное сопрано (260 – 1400 Гц).

Среди искусственных источников звуков следует выделить музыкальные инструменты, особо подчеркивающие роль музыки в жизни человека от стадии приматов до Homo sapiens. Музыкальные инструменты издают музыкальные звуки – чистые, звонкие, обладающие определенной высотой, смысловой выразительностью. Музыкальные инструменты являются важным компонентом народной музыкальной культуры, но многие музыкальные инструменты интернациональны, ведь музыка является самым древним видом искусства. Частота звука барабана - 90- 14000 Гц, саксофона (баса)- 80- 8000 Гц, скрипки - 260 - 15 00 Гц. По воздействию на состояние человека среди музыкальных инструментов можно выделить лидера - им является орган.(16-20000 Гц).

Приемники звуковых волн также можно разделить на две группы: естественные (ухо) и технические.

Ухо – универсальный звукоприемник. Оно сконцентрировало в себе всю гамму «профессий»: анализатора- разделителя звуков по частотам, резонатора- системы, которая вследствие резонанса усиливает звук, «выбирателя» звуков, «ремонтника» испорченных звуков; плюс ко всему оно обладает высокой экономичностью, т.е. обеспечивает минимальные затраты энергии на передачу звука в мозг. Человеческое ухо воспринимает колебания в диапазоне примерно от 20 Гц до 20 кГц. Животные в качестве звука могут воспринимать волны несколько других частот. Ухо является исключительно чувствительным органом, звук воспринимается человеком уже при давлении звуковой волны, равном 10 (-6) Па. Звуковые волны проходят через барабанную перепонку, акустические колебания приводят в движение волосковые клетки, которые посылают электрические импульсы по слуховому нерву в мозг.

У абсолютно глухих людей волосковые клетки мертвы, им не помогают ни обычные слуховые аппараты, ни хирургическое вмешательство. В США был разработан метод, позволивший разрушить беззвучный мир. Инженер-акустик Эддингтон предложил подвести тоненькие проводки к платиновым электродам, имплантированным вдоль улитки с выходом к слуховому нерву. Электроды непосредственно возбуждают сам слуховой нерв, воздействуя на него слабыми электрическими импульсами. Таким образом, мозг воспринимает не речь, а ее электрическую модель.

Также одним из технических приемников звуковых волн является микрофон. С его помощью звуковые колебания преобразуются в электрические. Микрофоны, как и ухо, характеризуются определенной чувствительностью.

Характеристики звука

Характеристики делятся на объективные и субъективные, связанные с восприятием звука человеком.

Объективные характеристики:

Частота колебаний (Y). Она определяет высоту звука. В зависимости от частоты колебаний различают низкие и высокие звуки.
Скорость распространения (Vзв.). Она зависит от:
- плотности среды;
- ее температуры.
Скорость звука (в м/с): в воздухе - 331,2 , в углекислом газе – 285, стали- 4980.
Интенсивность звука (I) – энергетическая характеристика; I= p|s. Она зависит от амплитуды колебаний (звукового давления) и от площади тела, совершающего колебания. Единица интенсивности звука – бел ( по имени американского изобретателя телефона Грэхема Белла). 1 бел- уровень интенсивности, которая в 10 раз превышает пороговую Io. На практике для удобства уровень интенсивности чаще измеряют в децибелах (1Б=10дБ). Порог слышимости на частоте Y=1000 Гц, естественно, 0 дБ; человеческий шепот соответствует ~20-30 дБ, шум в салоне легкового автомобиля ~ 40 дБ, разговор ~ 40-60 дБ, крик ~80 дБ.
При увеличении уровня интенсивности, начиная примерно с 75 дБ, человек, который слышит звук, испытывает дискомфорт. В области дискомфорта лежат уровни интенсивности звуков, издаваемых отбойным молотком (~90дБ), оркестром поп-музыки (~110дБ), шумом в поезде метро (~80-90 дБ0. При очень высоких уровнях интенсивности необходимо использовать различные защитные приспособления. Болевым порогом считается уровень интенсивности ~130 дБ. Уровень интенсивности звука при взлете реактивного самолета составляет ~140 дБ (такой же и при выстреле из артиллерийского орудия, а иногда он может доходить и до 170 дБ), при старте космического корабля ~ 150 дБ.

Субъективные характеристики:

Громкость звука (Ln). Связана с амплитудой колебания и интенсивностью, но зависит и от частоты звука. Определяется давлением на барабанную перепонку, вызванным прохождением звуковой волны. Уровень громкости Ln=k*lgI\Io, где k- коэффициент, зависящий от частоты звука; Io- пороговое значение интенсивности. Уровень громкости измеряется в фонах.
В начале ХХ века связь между интенсивностью звука (мерой раздражения) и громкостью (мерой ощущения) изучал немецкий физиолог и психолог Вебер, исходя из экспериментов которого немецкий физиолог Г.Фехнер сформулировал закон: при изменении интенсивности в 10 раз уровень громкости увеличивается на 10 единиц. Порог слышимости наступает при интенсивности Io=10(-12) Bт/м2, пороговое давление Po=2*10(-5) Па.
Уровень громкости в большей мере зависит от частоты колебаний (Y). Ухо неодинаково хорошо воспринимает звуки разных частот. Измерения показывают, что ухо наиболее чувствительно (наименьший порог чувствительности) к частотам ~ 2500-3000 Гц. При увеличении частоты чувствительность снижается (для 10000 Гц Lmin~ 10 дБ), а при уменьшении – снижается еще больше: для Y= 50 Гц минимальный «слышимый уровень» интенсивности составляет ~ 55 дБ, т.е. интенсивность в 50 000 раз выше «порога» при 1000 Гц.
Высота тона звука. Обусловлена в наибольшей степени частотой колебаний (Y). В значительно меньшей степени для сложного тона высота зависит и от интенсивности: звук большей интенсивности воспринимается иногда как звук более низкого тона.
Тембр звука. Определяется спектральным составом сложного тона.
Сложный тон - периодическое (но негармоническое) звуковое колебание, которое может издаваться музыкальными инструментами, аппаратом речи (гласные звуки). Сложный тон всегда можно разложить на простые. Набор частот гармонических колебаний, на которые разложен сложный тон, с указанием их амплитуд называется акустическим спектром сложного тона. Как правило, он имеет линейчатый характер.
Получить чистый звук со строго определенной частотой колебаний очень трудно, даже при полном отсутствии шумов. Любое колеблющееся тело издает звук не только одного, основного, тона. Его сопровождают звуки других частот. Они всегда выше основного и называются обертонами, т.е. верхними тонами. Именно они и позволяют различать звуки инструментов, голоса людей, даже если они равны по высоте. Каждому звуку обертоны придают своеобразную окраску – тембр. Если обертоны близки по высоте к основному звуку, то он кажется нам мягким, бархатным. Когда обертоны значительно выше основного тона, мы слышим неприятный, резкий, металлический голос или звук.

Физиологическое воздействие музыки на организм человека

Специальные физиологические исследования выявили влияние музыки на различные системы человека. Оно основано на том, что нервная система, а ней и мускулатура обладают способностью «усвоения ритма». Музыка, как ритмический раздражитель, стимулирует физиологические процессы организма, происходящие ритмично как в двигательной, так и в вегетативной сферах.

Ритмы отдельных органов человека всегда соразмерны. Между ритмом движений и ритмом внутренних органов существует определенная связь, регулируемая специальным нервным механизмом- моторно-висцеральными рефлексами. Ритмические движения представляют собой единую функциональную систему- двигательный стереотип. Используя музыку как ритмический раздражитель можно достигнуть повышения ритмических процессов организма, более строгой компактности и экономичности энергетических затрат.

Выявлено, что ритм марша, рассчитанный на сопровождение отрядов войск в длительных походах, чуть медленнее ритма спокойной работы человеческого сердца. При таком ритме музыки можно идти очень долго, не испытывая сильной усталости. В то же время марши, звучащие во время парадных шествий, более энергичны, их темп усиливают до 72 тактов в минуту. Это несколько превышает нормальный ритм человеческого сердца в спокойном состоянии (доказано, что ритм сердца человека в спокойном состоянии совпадает с ритмом сердца его матери в момент родов), поэтому такие марши с ритмом 2/4 , 4/4 оказывают бодрящее мобилизирующее воздействие.

Сердечно-сосудистая система также заметно реагирует на музыку, доставляющую удовольствие и создающую приятные ощущения. В этом случае замедляется пульс, усиливаются сокращения сердца, снижается артериальное давление, расширяются кровеносные сосуды. При раздражающем же характере музыки сердцебиение учащается и становится слабее, артериальное давление повышается, может наблюдаться спазм кровеносных сосудов. По данным японских исследователей, посещение дискотеки 2-3 раза в неделю вызывает до 50 мозговых микрокровоизлияний. Через 3-5 лет происходит потеря интеллекта.

Музыка оказывает влияние и на холестериновый обмен: спокойная, гармоничная музыка оказывает положительное воздействие на этот процесс, возбуждающая, дисгармоничная – тормозит его, что приводит к преждевременному старению сосудов и раннему возникновению вегетососудистых заболеваний.

В 2003 г. Минздрав утвердил методические рекомендации под названием «методы музыкальной терапии. Теперь она официально считается признанным направлением практической медицины. Нет областей, где нельзя было бы применять такую терапию, можно лишь говорить о степени эффективности. В хирургии, например, применение музыки позволяет в 2-3 раза сократить использование обезболивающих препаратов в период подготовки к операции. А период восстановления после операции сокращается на 15-20 %. Самым сильным влиянием на организм человека обладает духовная музыка, самым слабым - рок-музыка.

Психологическое воздействие музыки на организм человека

Еще в 1916 г. русским врачом В.М. Бехтеревым было замечено, что « музыкальное произведение, по своему состоянию совпадающее с настроением слушающего, производит сильное впечатление. Произведение, дисгармонирующее с настроением, может не только не нравиться, но даже раздражать».

Наиболее сильную эмоциональную реакцию на музыкальные произведения проявляют люди со средней музыкальной культурой. Они достаточно подготовлены, чтобы воспринимать музыкальное произведение во всей его полноте, но в то же время нюансы звучания, технические моменты исполнения скрыты от них и не отвлекают их внимания от главного содержания музыки.

Восприятие музыки людьми зависит и от психологических свойств их нервной системы. В спокойной ситуации люди с «сильной» и «слабой» нервной системой одинаково реагируют на музыку: приятная – улучшает деятельность, а неприятная – ухудшает. В напряженной ситуации иная картина: приятная музыка улучшает деятельность «сильных», причем в такой же степени, как и в спокойной ситуации; у «слабых» же под влиянием приятной музыки деятельность ухудшилась, т.е. усилилось нервно-психическое напряжение. Однако это произошло не сразу с начала слушания, а через 13-15 мин. Неприятная же музыка в напряженной ситуации сильнее воздействует на «сильных», а «слабые» не обращают внимания, как бы отключаются.

При экспериментальном исследовании таких элементов музыки как ритм, тональность было выявлено, что они способны вызывать состояние, адекватное характеру раздражителя (музыкального произведения):

Минорные тональности обнаруживают депрессивный эффект (человеку, находящемуся в состоянии угнетенности ни в коем случае нельзя слушать такую музыку, это может привести к депрессии). Например, «Дух леса» Дебюсси, «Космическая композиция» Жана Мишеля Жарра, «Прелюдия №1» И.С. Баха и др.
Быстрые пульсирующие ритмы действуют возбуждающе и вызывают отрицательные эмоции
Мягкие ритмы успокаивают (народные песни, лирические мелодии).
Диссонансы возбуждают (при такте 1,5 удара в секунду человек впадает в экстаз).
Консонансы успокаивают (ритмы вальса ¾ оказывают успокаивающее воздействие).

Единым мнением всех исследователей музыкального воздействия на психику человека является утверждение, что при музыкальном прослушивании должны возникать только положительные эмоции, «художественное наслаждение» по выражению Л.С.Выготского.

Психофизиологическое влияние современной музыки на организм школьников

С целью исследования влияния современной музыки (рок, тяжелый металл, прогрессив) на умственную деятельность школьников среди учащихся 9-11 классов был проведен опрос и анкетирование (приложения 1, 2). Выяснилось, что школьники, слушающие такую музыку с 13-14 лет ежедневно по 2-3 часа и при этом посещающие дискотеку, как минимум, 1 раз в неделю в течение 4-5 часов отмечают снижение результатов собственной учебной деятельности. При этом указывают следующие причины: ухудшение памяти (41 % опрошенных), снижение концентрации и устойчивости внимания (42 %), жалобы на возникающую головную боль при длительных занятиях умственной деятельностью (36 %), снижение интереса и любознательности (18 %) (приложение 3).

Отмечено также, что учащиеся, являющиеся на сегодняшний день «отличниками», а также те, у кого не произошло снижения результатов учебной деятельности не увлекаются современными « интенсивными и бунтарскими» мелодиями, а предпочитают джазовую, классическую мелодии, саундтреки и поп-музыку.

С целью выявления влияния современной музыки на физиологию школьников (изменение артериального давления, частота сердечных сокращений, общее самочувствие) было проведено экспериментальное исследование среди группы учащихся 7-10 классов на дискотеке, где в течение 45 минут звучала вышеуказанная музыка. Ритм этой музыки был выше ритма биения сердца человека в спокойном состоянии. Сила звука на дискотеке была примерно равна 90-100 дБ. Все участники эксперимента к концу дискотеки ощущали мышечную усталость, эмоциональный спад, некоторые отмечали возникшую сонливость и заторможенность.

Для сравнения группа этих же учащихся была обследована после занятий активными видами спорта (активная разминка, бег, прыжки, баскетбол) также в течение 45 минут.

В ходе эксперимента была выявлена также прямая зависимость между увлечением современными тяжелыми ритмами и заболеваниями вегетососудистой системы школьников. В 100% случаев отмечалось либо уже наличие этих заболеваний, либо признаки вегетососудистой дистонии (часто мерзнущие конечности рук и ног, сонливость после принятия пищи, частые головокружения и пр.).

Ритм, тональность и дисгармоничное звучание современных музыкальных произведений (рок, рэп, тяжелый металл, прогрессив) оказывают негативное воздействие на организм школьников. Увлечение этими стилями музыки в течение 2-3 лет приводит к снижению результатов учебной деятельности, причины которой кроются в ухудшении психических процессов: внимания, памяти и восприятия информации.

В физиологическом плане увлечение вышеуказанными музыкальными стилями приводит к учащению сердечного ритма, дыхания, повышения артериального давления, возрастанию мышечного тонуса в течение довольно длительного времени. Все органы работают с перегрузкой, что приводит к раннему появлению заболеваний (особенно связанных с сердечно-сосудистой системой).

Сила звука более 50 дБ в течение 4-5 часов негативно действует не только на физиологию школьников (страдает слух, возникают головные боли, в режиме перенапряжения работает сердце и пр. органы), но еще и в сочетании со стилями рок, рэп/ хип-хоп, тяжелый металл и прогрессив вызывает отрицательные эмоциональные ощущения: спад настроения, раздражительность, агрессивность, угнетенность и пр.