Il Silenzio e la privazione sensoriale

12 ottobre 2016, rivisto il 27 marzo 2017

 di Mario Bon

 

Il suono non esiste in natura. In natura esistono solo variazioni di pressione rispetto alla pressione “normale” (1016 millibar). Per consuetudine chiamiamo le variazione di pressione che percepiamo come suoni “suono” o “onde sonore”. Il suono si forma a livello cosciente nel cervello.

L’orecchio è sensibile alle variazioni di pressione ma non a qualsiasi variazione di pressione. Per prima cosa queste variazioni devono essere superiori ad una certa soglia (fissata a 0 Phon ovvero 10 dB SPL a 1000 Hz riferiti 20 microPascal). Tale soglia è detta soglia di udibilità. Per secondo la frequenza deve essere compresa tra circa 12 e 22000 Hz. Per convenzione il campo delle frequenza audio è fissato da 20 a 20000 Hz (tre decadi). Tale range di frequenze di riduce con l’età. I “suoni” di frequenza più bassa di 12 Hz non vengono percepiti dall’orecchio ma dal corpo e, se troppo intensi (oltre 100 dB), possono mandare in risonanza le cavità del corpo (cranio, addome..) e provocare dalla nausea alla cefalea fino al rilascio di ormoni da parte dell’ipofisi e delle ghiandole surrenali. Recentemente è stato scoperto che gli ultrasuoni sono in grado di eccitare direttamente i neuroni (le frequenze corrispondon alla parte bassa degli ultrasuono quindi non troppo oltre i 22kHz).

Le variazioni di pressione che hanno effetto sul corpo umano di estendono quindi da circa 2 Hz fino a 40000Hz o poco più. Sia L’eccessivo silenzio che l’eccessivo rumore sono dannosi. Il troppo silenzio porta alla pazzia. Il troppo rumore porta a danni permanenti all’udito ed è anche una forma di tortura.

 

 

Queste curve rappresentano l’intensità relativa della sensazione sonora in funzione della frequenza e del livello.

 

L’apparato uditivo umano presenta la massima sensibilità in corrispondenza delle armoniche della voce umana. In tal modo è possibile riconoscere più facilmente le persone dal timbro della voce.

 

Il range di massima sensibilità è limitato dalle due righe verticali verdi.

 

La dinamica dell’orecchio non è di 120 dB ma di 90dB perché ai 120 vanno sottratti i 30 di amplificazione cocleare.

 

L’essere umano non può vivere in un ambiente troppo silenzioso. In una camera anecoica (dove non esiste alcuna variazione di pressione, una persona resiste circa 45 minuti dopo di che subentra un senso di malessere che, se si persiste, può provocare anche danni gravi e permanenti (pazzia, dopo 4 ore).

 

Ciò accade perché il generale silenzio provoca nell’uomo perdita d’equilibrio fisico e psicologico, senso di smarrimento ed allucinazioni. Lo stesso Steven Orfield, il responsabile della struttura (la camera anecoica degli Orfied Laboratoris di Minneapolis), spiega come all'interno della sua camera anecoica, una volta spente le luci, sia possibile sperimentare la più completa privazione sensoriale alla quale l’uomo difficilmente riesce a resistere.”

La Camera anecoica degli Orfied Laboratoris  è entrata, nel 2008, nel Guinness dei Primati come luogo più silenzioso della Terra. Il livello di rumore e di –9.4dB (19.4 dB sotto alla soglia di percezione del suono  nell’uomo). Questo per quanto riguarda la superficie della Terra.

Nello spazio la privazione sensoriale è ancora maggiore perché manca anche la gravità.

Lo studio della privazione sensoriale è essenziale per determinare le condizioni ambientali adatte per la vita degli astronauti nello spazio che, specie durante le attività extraveicolari, si trovano in assenza di rumore e di gravità. Dal momento che il laboratorio spaziale è in orbita da molti anni è evidente che tali problemi sono noti da anni (dalla prima passeggiata extraveicolare) e sono stati risolti.

 

Il silenzio non è quindi una condizione adatta alla vita umana. Un rumore eccessivo, nemmeno.

 

Il concetto di silenzio è relativo. L’apparato uditivo, infatti, modifica la soglia di percezione a seconda del rumore ambientale: negli ambienti rumorosi la soglia si alza, negli ambienti silenziosi la soglia si abbassa.

A questo si aggiunga l’amplificazione coclearie che applica, negli ambienti silenziosi, un guadagno di 30 dB (che scompare non appena si manifesta no suoni o rumori).

 

In otorinolaringoiatria la dinamica dell’ orecchio viene valutata in 40 dB. Questo dato è pari al rapporto di intensità dello stesso suono percepito attraverso il timpano e per via ossea. Il ragionamento è piuttosto semplice: dato che il suono si trasmette contemporaneamente per via timpanica e per via ossea ma sentiamo solo quello per via timpanica, significa che quello che arriva per via ossea, che è 40 dB sotto a quello timpanico, non è udibile. È evidente che questo dato dipende da come è stata definita la dinamica e da come è stata misurata. Per esempio ciò implica che un tasso di distorsione dell’1% non sarebbe percepibile  (in effetti per frequenze inferiori a 1000Hx e con toni puri l’1% di distorsione non è percepibile).

In acustica architettonica un suono viene considerato estinto quando il suo livello si è abbassato di 60 dB. Va notato che quando si misura il tempo di riverberazione di un ambiente si parte con un segnale “forte” (anche oltre 90 dB) e se ne misura il tempo che impiega per ridursi di 60 dB. Quindi la amplificazione cocleare è “spenta” e la di manica massima dell’apparato uditivo è di 90 dB (se il massimo livello SPL è di 120 dB). 60 dB corrispondono ad un tasso di distorsione inferiore allo 0.1% che, in ambito di riproduzione musicale, coerentemente con quanto visto per il tempo di riverberazione,  non dovrebbe essere udibile. 

Il problema è che non è sufficiente misurare la distorsione armonica in regime sinusoidale per stabilire se la distorsione sia abbastanza bassa. Si devono fare delle misure di distorsione di intermodulazione in regime musicale che non sono sempre semplici perché, per i diffusori acustici, la separazione della distorsione attraverso il calcolo della coerenza non è applicabile (vds Bendant & Piersol).

 

Ma torniamo al silenzio che, nell’ambiente adatto alla vita umana, non esiste e non deve esistere. Quello che chiamiamo silenzio è una condizione dove è presente la dose di rumore minima necessaria per coprire il rumore del sangue che scorre nelle vene, il rumore delle bolle di gas che si muovono nell’intestino e nello stomaco, il rumore meccanico delle articolazione, il battito cardiaco, i rantoli della respirazione e il rumore prodotto dal cervello, ecc.. Insomma il rumore ambientale deve coprire tutti i rumori “interni” prodotti dal nostro corpo. Negli ambienti più silenziosi, le biblioteche, il rumore è di 20 dB (quindi 100 volte superiore alla soglia di udibilità).

In biblioteca qualsiasi rumore dà fastidio perché il guadagno cocleare è al massimo. Paradossalmente, per aumentare il confort delle biblioteche, si dovrebbe introdurre una certa dose di rumore rosa per elevare la soglia di udibilità (con un segnale privo di contenuto informativo).

 

Dal silenzio o meglio dal rumore di fondo si “staccano” i suoni (come le immagini che si “staccano” dallo “sfondo”). Anche in presenza di suoni il nostro cervello può decidere di “non sentire” i suoni familiari (nel senso di conosciuti) ed i suoni non associati a pericoli. Se si manifesta un suono pericoloso interviene l’amigdala con opportuni segnali di allarme. Quando l’amigdala esagera si cade nella iperacusia per cui alcuni suoni vengono percepiti molto più intensi di altri (potendo causare anche panico).

 

Il “silenzio” è anche necessario per separare le parole una dall’altra. Da questo punto di vista il silenzio è l’elemento neutro del sistema linguaggio.

Il sistema linguaggio è formato dall’insieme di tutti i fonemi e di tutte le parole della lingua parlata (insieme di supporto) sul quale è imposta la struttura di monoide dotata di una operazione associativa non commutativa (concatenazione di fonemi) con il silenzio come elemento neutro. L’operazione di concatenazione delle parole è chiusa (qualsiasi concatenamento di parole è a sua volta una parola che appartiene all’insieme di  supporto.

 

Sistema linguaggio:

insieme di supporto; fonemi, sillabe e parole

struttura di monoide  (una operazione)

operazione non commutativa: concatenamento

elemento neutro: silenzio

Nota: l’operazione di concatenamento è chiusa => gli elementi dell’insieme di supporto sono i nfiniti.

 

 

Silenzio cosmico

 

Dato che il suono è l’effetto di una variazione di pressione, dove non c’è aria (o un mezzo di propagazione per onde longitudinali) non c’è suono. L’universo è immerso nel silenzio e due pianeti che si scontano non producono alcun suono. Il “Vuoto Cosmico”, invece, si trova nella testa di un sacco di gente.

 

 

Il suono dell’Universo

 

Le piccole variazioni di temperatura registrate nella radiazione termica di fondo che pervade l’Universo sono state associate al suono. Tanto per cominciare sono onde di temperatura e per seconda hanno una  lunghezza d’onda di 730000 (settecentotrentamila). anni luce. Anche se fosse suono non sarebbe udibile. Ai giornali piace creare dei casi fondandoli, se necessario, sul nulla. Il suono dell’Universo è uno di questi casi.

 

Ohm

 

 

 

Georg Simon Alfred Ohm (Erlangen, 16/03/1789 – Monaco di Baviera, 6/07/1854) è stato un fisico e matematico tedesco scopritore della Legge che porta il suo nome. Il suo nome è stato dato all’unità di misura della impedenza (elettrica, meccanica, ecc.). Il padre di Georg, autodidatta, era estremamente colto in matematica, fisica, filosofia e chimica e insegnò tutto questo ai suoi figli. La famiglia Ohm venne paragonata alla famiglia Bernulli.

 

 

Camera anecoica (camera priva di eco)

 

camera anecoica