Одной из наиболее продвинутых технологий, позволяющих с помощью акустических стимулов изменять функциональное состояние мозга человека является использование бинауральных ритмов

Мозг человека работает на определённых низких частотах. Та частота, которая доминирует в конкретный момент времени, во многом определяет состояние человека.

Наиболее изученными и важными частотами нашего головного мозга являются следующие:

Дельта-ритм

Частота: от 1 до 4 Гц.
Состояние сознания: глубокий естественный сон.
Примечания: колебания этого диапазона могут регистрироваться в ЭЭГ покоя при некоторых формах стресса и длительной умственной работе.

Тета-ритм

Частота: от 4 до 8 Гц.
Состояние сознания: доминирующий ритм электроэнцефалограммы у здоровых детей в возрасте 2—8 лет. По другим источникам — состояние медитации, творческой деятельности.

Альфа-ритм

Частота: от 8 до 13 Гц.
Состояние сознания: спокойное бодрствование, релаксация, улучшенная восприимчивость, ощущению безмятежности и возникновение особого т.н. «расширенного состояния сознания».

Бета-ритм

Частота: от 14 до 30 Гц.
Состояние сознания: активное бодрствование, усиленное внимание, умственное напряжение, эмоциональное возбуждение.

Гамма-ритм

Частота: от 30 до 120-170 Гц. По другим источникам – до 500 Гц.
Состояние сознания: данный ритм наблюдается при решении задач, требующих максимального сосредоточенного внимания.

Теория бинауральных ритмов основана на том, что, если каким-либо образом подействовать на мозг сигналом с определенной частотой, то этот сигнал вступит в резонанс с соответствующим ритмом мозга, что приведет к усилению определенного функционального состояния мозга.

Насколько известно, человеческое ухо способно различать звуковые сигналы в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Таким образом, если подать сигнал с необходимой частотой – например, альфа –ритм 9,5 Гц то человек просто не сможет его услышать по физиологическим причинам. Поэтому используют два канала звука из диапазона слышимых частот. При этом разница частот на этих каналах должна равняться нужному нам ритму мозга. В итоге, когда человек прослушает такую запись, у него в мозгу произойдет суперпозиция этих частот, что будет субъективно ощущаться как пульсация звука (усиление и ослабление амплитуды). Частота этой пульсации и будет равна разности частот на левом и правом каналах.

Настроить работу мозга на необходимую частоту и синхронизовать работу полушарий помогают «бинауральные ритмы» и обычные наушники. Технология работает следующим образом: в наушники, на каждое ухо, подается спокойная мелодия и специально подготовленные звуковые колебания с разницей в частоте сигнала, равной частоте индивидуального доминирующего ритма человека, например на правое ухо подается сигнал с частотой 200 Гц, а на левое ухо – с частотой 209,5 Гц. Человеческий мозг воспринимает разницу между этими частотами – 9,5 герц и настраивает мозг на работу на этой частоте. Это происходит из-за нашей способности слышать бинауральные биения.

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 так как 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.

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.

Схематическая иллюстрация эффекта бинауральных колебаний.

График функции sin(x/50)+sin(x/55).

На нем мы видим частые колебания — это основной сигнал, колебания уровня — это и есть тот самый ритм, у которого сверхнизкая частота

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 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).

Также считается, что мозг работает эффективно, если оба полушария работают на одинаковых частотах. Но синхронная работа полушарий у людей встречается редко. Доказано, что грамотно проводимая бинауральная стимуляция головного мозга способствует синхронизации работы обоих полушарий мозга.

Наиболее перспективным в качестве музыкотерапевтического средства является использование бинауральных ритмов, созданных на основе индивидуально подобранных для конкретного пациента музыкальных композиций. Фонограммы таких музыкальных произведений помогают человеку в достижении медитативно-релаксирующих состояний, повышении фокуса и концентрации, включают механизмы саморегуляции, необходимые для улучшения психоэмоционального состояния и повышения эффективности работы мозга.