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别再嫌弃你妈妈话多唠叨啦,她可能正在做声音健脑操呢 | 燕翔

2021-01-24

降低噪声就等于健康睡眠,就可以延长我们的生命。

如果把颅骨看成是混凝土外墙,我们大脑的颅腔很像是一座音乐厅。

“靠口才吃饭的人”往往脑卒中的比率低。比如说语言类从业者。我们调查中的所有主持人,所有的播音员,甚至几乎所有的歌唱家,没有得脑溢血的。

2020年11月15日,“科普中国-我是科学家”第29期“听!奇妙的声音”演讲现场,清华大学建筑声学实验室主任、中国声学学会建筑声学分会副主任委员燕翔带来演讲:《声波里的健康密码》。

 

燕翔演讲视频:                    

 

以下为燕翔演讲实录:

2020.11.15 北京

大家好,我是燕翔,来自于清华大学建筑学院建筑声学实验室,主要研究方向是建筑声学。今天在这里,向大家介绍这些年我在声音和健康方面的研究和发现。

 

歌德曾经说过,建筑就是凝固的音乐,我们在建筑里面听到的声音实际是建筑的声波。

这是公元前三世纪左右修建的古罗马的露天剧院,它可以容纳一万多人。在没有任何扬声器情况下,在舞台上讲话,一万人都可以清楚得听到。这实际就源于它的整个设计形式——起坡、长宽的尺寸,以及后台反射的声音等等。

我的主要专业就是研究在建筑空间中,声音是怎样传播的?如何来控制声音?

最早,人们并不了解怎么控制建筑中的声音。比如维也纳金色大厅,所有音乐家都知道在这里演出的声音效果最好,但它并不是人为设计的,而是在十九世纪建完以后就有很好的效果。

这实际上是“自然选择”的结果。后来人们对它进行研究,发现它的空间、它所用的材料、它的比例等等都特别适合声学。

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大概十多年前,我们团队参与了国家大剧院的设计。这个时候我们已经了解了房间中声音该怎样控制。比如,大剧院顶棚上的那些车辙印,并不是为了好看,而是仿效了维也纳金色大厅的藻井。虽然艺术形式不同,但是得到的物理效果是一样的——使得声音散射开来。

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在剧院、音乐厅、影院等建筑的设计中,除了要考虑声音的效果,也要考虑噪音干扰的问题。国家大剧院当时就碰到一个很严重的问题。这是我们国家第一次在剧院建筑中使用薄壳结构。大剧院外面是一种钛金属屋面板,下雨的时候会产生雨击噪声,里面的人听到的声音像打鼓一样。

在里面加一些什么材料阻止这个声波的传播?我们清华大学大概做了几个月的实验,解决了暴雨情况下的噪声问题。

噪声不光对剧院、影院这种观演空间有影响,在我们民用建筑中问题也非常多。

我们的生活中需要追求一种宁静,但城市中由于人员的聚集、各种设备、车辆等等造成的噪声非常频繁。设备噪声,社会生活噪声,道路交通噪声,施工噪声……干扰着我们的生活,尤其会影响我们的睡眠。

我们曾经做过一个实验,这个在国际上也是比较尖端的实验:噪声环境到底对我们睡眠健康有什么样的影响?我们建了一个0分贝实验室,相当于听不到声音,之后邀请受试者在0分贝到将近48分贝之间的环境中睡觉。

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我们夜晚睡眠的时候,不是从头一睡到底,而是有若干个睡眠周期。每个周期从浅度睡眠到深度睡眠,再从深度睡眠恢复到浅度睡眠,之后再进入下一个周期。

我们发现噪声就像闹钟一样,在每个睡眠周期的深度睡眠快要结束的时候,它会把你唤醒。每个周期如果早唤醒你那么几分钟,那么可能会造成你的深度睡眠总量减少。而深度睡眠影响我们的生长发育,影响我们的免疫力,影响我们整个人身心的健康。

正常的情况下,深度睡眠总量,大概在1-1.5小时左右。我们经过实验发现,背景噪声就相当于这个闹钟,闹钟声越大,就越有可能提早结束深度睡眠。一晚上有4-5个深度睡眠周期,每个周期都被打扰,那总的深度睡眠就减少了。

我们发现的结果是——噪声每增加1分贝,深度睡眠将减少4%。比如,你睡在一个很安静的环境下,30分贝;另一个人睡在马路旁边,背景噪声比你的高出2个分贝。按照这样的结论来看,他的深度睡眠就少了8%。如果按1年来算,有噪声环境的那个人的深度睡眠比你要少了一个月,这个比例还是很高的。

安静对于我们健康的睡眠来讲至关重要。

我们通过0分贝的睡眠实验,回答了在背景噪声的环境下,噪声会真真正正、时时刻刻影响到我们的健康。可以说,降低噪声就等于健康睡眠,就可以延长我们的生命。

如何降低噪音?比如可以用隔声屏障、隔声窗、静音设备、隔声门、隔音材料、吸音材料等等。

城市中的噪声还有很多来自于振动,振动对我们人的影响是很大的。大家如果有人住在轻轨旁边,住在高铁旁边的话,都会深刻体会到振动和噪声对人们的影响。

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国家大剧院最早的选址挨着北京地铁一号线,后来为了避开地铁,向南转移了大概70米。所以现在大家从一号线的天安门东地铁站出来,再进入国家大剧院,要经过一个水廊。

解决振动的问题,很多情况下要做减振处理。如果不处理,振动会从大地传给建筑,建筑传给房间,最后房间传给人,然后会产生一些很严重的影响。噪声或者是振动,给城市中很多人带来健康的负面影响。我们的身体不同的位置有不同的功能频率。比如我们的心脏大概是60赫兹,如果经常有60赫兹的噪声,会造成我们心烦意乱。

这是人体的一种响应,但是这个振动在某些情况下,也还有一些健康效应——这是我们近十年的研究发现。这个研究好像在国内只有清华大学在做。

如果把颅骨看成是一个混凝土外墙,我们大脑很像是一个音乐厅。我们的声音可以传入大脑,但是这个传入不是靠空气,而是靠你自己讲话的时候,你的声音会引起颅骨的共振,共振了以后,声音会在你的大脑中传播。你的大脑内部就像一个音乐厅一样,声波不断地在振动。

举一个例子,大家把手可以放在头顶,大家发一个“依——”i的音,可以清楚地感受到自己的颅骨在振动;你可以发一个“啊——”a的音,就是没有振动。

这种振动有什么效应呢?

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非常偶然的一个机会,我们在美国参加一个学术会议,会议上有人提到古代人类中,我们是智人的后代,还有一个和我们进行竞争的是尼安德特人。他们在历史过程中被智人竞争超过了,最后就整个消亡了。

尼安德人消亡的原因到现在还是一个谜,其中有一种学派认为是尼安德特人不会讲话,所以他的颅骨是不经过振动的,大脑里没有振波在振荡,而我们智人是会说话的。

最简单来看,尼安德特人的下巴是往里抻的,所以他的声带是柔软松驰的。我们人的下巴是往前伸的,所以声带是拉直的,就像小提琴被拧紧了一样。所以我们的古人经过上百万年的大脑的振荡,使得我们更加的智慧,大脑清除了更多有害的物质。尼安德特人就被我们智人超越了。

这是一个很有意思的事情,这完全是一个科学的问题,但它还没有和我们的研究产生关系。

后来,我们又关注到另外一件事。在医院里,有用声波的方法来治疗人体疾病的情况,比如说超声波碎石。我们的内脏,有些很难物理穿入,比如大脑,一种方法就是采用振波振荡。

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我们的大脑就像豆腐一样,放在一生都无法变形的颅骨中,里面的血管一生都不能运动。随着岁数的增长,时间长了血管就容易出现堵塞。而在我们发声的时候,可以向大脑产生很强的振动。我们称之为三腔振动,就是口腔带动鼻腔,带动颅腔产生振动。凡是有三腔振动的声音,像依i、淤yu、音yin、闻wen等那种鼻音,还有后鼻音的发音方法,都能够带来比较好的颅骨振动。

这个振动时时刻刻发生在我们的身上,但可能大家并不清楚。所以我们在清华大学就对它进行了详细的测量。到底振动有多大?大家可能想象不到,几乎和地铁振动一样,甚至比地铁振动还要大——我们实测达到100分贝。

只不过我们人感觉不到而已。

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因为我们大脑中血管并不多,又不能运动,所以上了岁数以后,由于阻塞的原因,血管内部就会变窄,血流就会受到影响。声波会引起脑内液体的来回波动,而且波动能够对血管或者血管上的附着物产生一定的清理作用,这对我们的健康是有帮助的。

“脑卒中”是一个医学专业名词,它代表脑梗塞或脑溢血这样两种疾病合在一起,相当于我们的血管堵了。如果这个血管堵塞以后血流不过去了,下面的脑神经得不到营养死亡了,那么就成为了脑梗塞。如果这个血管堵塞了,后来由于心脏的压力把它爆开了,我们称之为爆血管或者说脑溢血。这都是很严重的脑血管疾病。而且后果太严重了。有些人40岁或者50岁得了脑溢血或者脑梗塞,他可能后半生的生活质量非常低下,半身不遂、不能运动,而且给家人会带来很大很严重的影响。

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我们发现,“靠嘴吃饭的人”往往脑卒中的比率低。比如说语言类从业者。我们去调查了,所有的主持人,所有的播音员,甚至几乎所有的歌唱家,几乎没有得脑溢血的。他们大部分的“结束”都是心脏病或肿瘤。所以语言工作者可能更加要注意癌症和心脏病,脑溢血可以不管。

还有在中学和大学在职教师,脑溢血也少。我认识的一些清华的年轻老师,我知道的在课堂上出了问题的,基本上都是心脏还有就是癌症,脑卒中一个没有。但是一退休,一半是脑的问题。所以我在这里面也向大家推荐,如果你退休了或者是你不再工作了,还要保持一定的语言量,这对你大脑有帮助。

另外有公开数据显示,女同志的脑卒中的比率比男同志低50%。可能是女同志比较爱唠叨,说话多一些。我记得我上学的时候给家里打电话,我母亲会都和我聊很长时间;等把电话给了我爸,我爸就一句:“行了,电话费挺贵的别打了。”

男女生脑卒中比率不一样,现在有研究认为女同志生活相当有规律,不像男同志抽烟喝酒压力大。但实际上还有一个原因,男女在说话方面确实是有很大差异。

刚才说的是一个社会学调查,我们也做了一些严谨的实验。

大概是在2013年的时候,我们邀请了30位受试者,对他们进行了大概一年的跟踪。我们先把他们请到实验室来讲话,把他们讲话中振动比较强的那些声音都记录下来,之后编成口诀,让每个人每天念30分钟,坚持念6个月。

我们请的人大部分都是50岁以上,所以念口诀半个月之前,我们请了阜外医院天坛医院的专家来,在核磁上去看他们的大脑,有的人有一些腔隙梗塞。图中圆圈的地方有几个白点,这个地方的血管已经堵了,供血已经有问题了。

每天坚持两次30分钟的朗读,半年以后,可以看到这个斑点有缩小的迹象,至少从医学上来讲没有退行性的改变。所谓没有退行性改变,就是说维持了原状。但医生确实看了这些受试者有好转的迹象。

当然严格来说,因为没有控制其他的部分的变量,比如是不是有人原来喝酒,但后来改变了一些生活习惯?这个不清楚,但是从大部分来看,有这个变好的迹象。

声音振动除了对我们血管的健康有益以外,对大脑健康也有实实在在的好处。

回到尼安德特人。尼安德特人不讲话,大脑就处于一个混沌的状态。我们从现实中看,聋哑儿童、盲童和正常的儿童相比,9岁的聋哑儿童的智力只相当于5-6岁的儿童;而盲童不但智力不低下,而且还有的智力超常。这其中可能存在一个科学因素,就是盲童有更多的语言能力,而聋哑人不再说话了,大脑不再振动了。

我们的血管输送了大量的氧气,而大脑占了20%的耗氧量。到了大脑以后,氧气并不能立刻到达各个脑组织,而是会在其他脑组织经过一段时间。这个过程就像水里放了糖一样。糖如果就放在那个地方,营养会扩散得很慢,但如果振动它、摇晃它,就会扩散得很快。

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由此,我们在北京昌平某中学做了一个实验。

实验大概进行了一学期。我们找了初一年级四个班的学生,两个班、两个班进行对照。其中两个班,请老师安排每天早中晚朗诵语文和英语50分钟,另外两个班不动。其他教学情况完全相同的情况下,结果发现,参与朗读的班级平均成绩增长了大概3.3%,和朗读相关的英语、语文成绩增长了将近5%。

这可能是有记忆的原因,但还有一些政治、地理,这些跟朗读的内容没关系的科目也增加了2.2%。这就说明,是脑力的提高造成了整个成绩的提高。

在声波里面,不光有我们听到的很清楚的内容,而且还潜藏了很多健康的密码,也希望和大家一起去探索。

谢谢大家。

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演讲嘉宾燕翔:《声波里的健康密码》 | 摄影:VPhoto

作者:燕翔

监制:吴欧

策划:吴欧 麦芽杨

编辑:李霄 徐子婧

排版:夏晓茜

 

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