高段位“放空”方式——神奇的双耳节拍
筑眠2020-03-18 10:16
压力大了，
就放空自己；
没什么比睡一觉来的实在。
本期主要阐述脑波、双耳节拍在睡眠领域的应用，故事要从上上上个世纪说起...
脑波与你的睡眠关系
我们的大脑是由数以亿计的神经元组成的。每个神经元都会产生电脉冲，被医学仪器脑电仪放大记录后就得到了脑电图（Electroencephalography, EEG）。
著名的蛙腿实验
意大利解剖学和医学教授伽伐尼用锌和铜两种不同的金属碰触青蛙腿的两端，可以引起它的收缩，发现了生物电。后来人们发现这种电是广泛存在于生物体内的，并且具有规律性。
每一个神经元的电信号组合在一起，实现了神经系统的电信号传导。起初，要记录这种电信号需要插入记录电极，随着技术的发展，科学家们可以用非侵入式的方式记录成千上万的神经元活动，如心电图、脑电图、肌电图等生物电信息的检测。
在不同意识状态下的脑电能检测到不同的频率段，呈现不同的波形：
图丨不同状态的脑波当你从紧张到闭眼放松的时候，脑波中α波的功率会上升；渐渐进入浅睡眠状态时，θ波增加；深睡眠时，δ波增加。在不同脑区，这些变化有所不同。
人为干扰脑波的方法
化学物质、思考和冥想活动可以改变脑波。比如你喝酒飘飘然的时候，α波会增加；喝咖啡等兴奋性饮料时，β波会增加。
学过物理的同学们知道，外加振荡频率可以使某个系统内的电磁振荡频率强迫振荡，趋于同步，发生共振。与之类似，脑波作为一种生物电磁波，也可以被外界用物理手段干涉。
图丨生活中的共振现象研究者发现，脑波可以被外部刺激人为干涉，当外部刺激处于某个脑波频段时，会产生脑波的主要频率“追踪”外部刺激频率[1]，保持一致的节律同步化（synchronization with external stimulation）的现象[2]，从而把大脑引导到不同的状态。这种现象也被称为大脑夹带作用（brain entrainment effect）。[3]
实现夹带效应的方法主要是光、声刺激，如在目标频率段内的闪光、特定噪声和音调节拍。其中双耳节拍（或称双耳差频，binaural beats）是一种特殊的声音刺激，已经成为一种改变意识状态的技术，可用于辅助冥想、放松、增强创造力、改善睡眠等。
双耳节拍助你入眠
1839年H. W. Dove首次报道了双耳节拍知觉， Oster（1973）详细描述了这一现象。
除了你的大脑内，其它任何地方都没有节拍。
当给每只耳朵分别呈现一个频率相近的基本音调（正弦波）时，大脑会将这两个音调整合为第三个音调，结果是“听”到了频率为两者之差的第三个音调，即“双耳节拍”。[4][5]如下图，给左耳呈现440Hz的音调，同时给右耳呈现480Hz的音调，会得到40Hz的双耳节拍。
图丨双耳节拍这是一种主观的知觉，不是耳朵“听”到的，而是产生于中枢神经系统的内侧上橄榄核。[5]
给听者输入双耳节拍音频后，他的脑波频率就会被诱导至这个波段上。
双耳节拍能够影响身心状态，最突出的是体现在放松作用上。多项研究发现低频段（δ和θ频段）的双耳节拍可以缓解焦虑、促进深度冥想和提高催眠易感性，α频段的双耳节拍可以使被试更加放松。[7]
脑电和fMRI研究发现，双耳节拍刺激下，各脑区间的信息交流受到影响，改变了大脑区域之间的功能连接性，而使大脑进入不同状态。如：α差频刺激下被试者各脑区间的信息交流受到显著抑制，信息传递减弱，促使被试者大脑 “放空”，进入精神放松状态；而β差频使得被试各脑区信息交流增强，注意力和警觉性提高，但同时也更容易使人产生消极情绪，δ、θ波段正好相反。[7][8]
图丨脑电波与波段的关系双耳节拍音频对于睡眠的影响体现在缩短入睡时间、改善睡眠质量和改变睡眠结构等几方面，具有一定的促进作用。
研究者给予健康人被试0.5-4Hz（δ/θ频率）的双耳节拍，并与两种类似声音相比较，结果双耳节拍条件下入睡时间显著短于单耳节拍和无节拍条件。[9] 在一项长期效果的研究中发现，八周的双耳节拍听觉刺激缩短了青年运动员的入睡时间，改善了睡眠质量和睡眠后状态。[10]
对亚临床性失眠（轻度失眠症状）人群的研究中，在两周内令被试在上床睡觉前30分钟听音乐和θ频段双耳节拍的组合音乐，发现有无θ频段双耳节拍的音乐均可降低失眠症状的严重程度，双耳节拍组在总失眠评分变化中表现出更大的效应量，并且在睡眠维持方面有显著改善，但两组失眠症状评分的变化均未观察到显著差异，可能和被试失眠状况不够严重产生了地板效应有关。
睡眠中播放3Hz的双耳节拍会使睡眠N3期（深度睡眠期）延长，N2期（浅睡期）缩短，N3潜伏期变短，调节睡眠阶段，改善记忆。[11]
另外，双耳节拍和视频、VR、乐曲一起使用，效果更好 ！（期待新品发布）
使用双耳节拍嵌入催眠放松音乐，对局麻下白内障手术患者具有抗焦虑作用，相比单纯的音乐干预能够使患者心率进一步降低。θ频率的双耳节拍嵌入音乐比纯音乐更能减少压力的生理和心理指标[12]，嵌入β和δ频率的双耳节拍音频可以分别改善认知功能和睡眠质量。[13] 使用VR（虚拟现实）配合音频的放松和冥想活动中，相比于非双耳节拍声音，双耳节拍在放松和睡眠方面更有效。[14]
— 小结—
你的大脑可以产生脑电波，不同状态下会有不同的主导脑波。双耳节拍是一种脑波干涉技术，不同频率的双耳节拍可以把脑波引导到不同的频率，从而实现放松和助眠的效果。
参考资料：
[1] Moseley R . Immersive brain entrainment in virtual worlds: actualizing meditative states[J]. 2016.
[2] 张羽. 基于光声诱发刺激的脑电信号特征研究[D]. 南京航空航天大学, 2010.
[3] 高翔. 基于双耳差频声刺激提高大脑警觉度的研究[D]. 2014.
[4] Munro B A, Searchfield G D. The short-term effects of recorded ocean sound with and without alpha frequency binaural beats on tinnitus perception[J]. Complementary therapies in medicine, 2019, 44: 291-295.
[5] Chaieb L, Wilpert E C, Reber T P, et al. Auditory beat stimulation and its effects on cognition and mood states[J]. Frontiers in psychiatry, 2015, 6: 70.
[7] 蒋昭旭, 孟子厚. 双耳差频声刺激下的脑波特征与心理变化[J]. 声学技术, 2012 (2012 年 04): 413-418.
[8] 周鹏, 高翔, 王晓璐, 等. 双耳差频声刺激下的脑电特征[J]. 天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2015 (9): 13.
[9] Shumov D E, Arsen’ev G N, Sveshnikov D S, et al. Comparative analysis of the effect of stimulation with a binaural beat and similar kinds of sounds on the falling asleep process: A brief note[J]. Moscow University Biological Sciences Bulletin, 2017, 72(1): 33-36.
[10] Abeln V, Kleinert J, Strüder H K, et al. Brainwave entrainment for better sleep and post-sleep state of young elite soccer players–A pilot study[J]. European journal of sport science, 2014, 14(5): 393-402.
[11] Jirakittayakorn N, Wongsawat Y. A novel insight of effects of a 3-Hz binaural beat on sleep stages during sleep[J]. Frontiers in human neuroscience, 2018, 12: 387.
[12] Wiwatwongwana D, Vichitvejpaisal P, Thaikruea L, et al. The effect of music with and without binaural beat audio on operative anxiety in patients undergoing cataract surgery: a randomized controlled trial[J]. Eye, 2016, 30(11): 1407-1414.
[13] Gantt M L A, Dadds S, Burns D S, et al. The effect of binaural beat technology on the cardiovascular stress response in military service members with postdeployment stress[J]. Journal of Nursing Scholarship, 2017, 49(4): 411-420.
[14] Perales F J, Riera L, Ramis S, et al. Evaluation of a VR system for Pain Management using binaural acoustic stimulation[J]. Multimedia Tools and Applications, 2019, 78(23): 32869-32890.
图丨来源网络，侵删
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