Stressreaktion und Psychoakustik

Studien mit physiologischen Messungen sind mit erheblichem Aufwand verbunden, auch wenn bereits ein Set aus psychoakustischen Parametern existiert, das die Empfindung der Hörer von Geräuschen wiedergibt. Diese Parameter leisten einen wertvollen Beitrag zur qualitativen Beschreibung von Lärmwirkungen. Zum Beispiel deutet die DIN ISO 12913 Soundscape Norm [6] an, dass es nicht genügt, einfache nur unerwünschte Geräusche leiser zu machen. Stattdessen nutzen wir psychoakustische Erkenntnisse dazu, die akustische Gesamtsituation umfänglicher und damit besser zu bewerten. So konnten zum Beispiel Befragungen von Testpersonen Zusammenhänge zum Beispiel zwischen der Schärfe und der Lästigkeit eines Geräusches aufdecken.

Unsere Forschung untersucht nicht die physiologische Reaktion auf bestimmte Geräusche, sondern auf die psychoakustischen Eigenschaften von Geräuschen, um die Zusammenhänge zu ermitteln. Aussagekräftige Ergebnisse würden es uns ermöglichen, einen Teil der Stresswirkung eines Geräuschs über die Psychoakustik vorherzusagen, ohne dass jedes Mal aufwändige physiologische Messungen erforderlich sind.

Zusammenhang zwischen Schärfe und Stressreaktion

Zunächst untersuchten wir den Zusammenhang zwischen der Schärfe eines Geräuschs, also den hochfrequenten Anteile an der Gesamtlautheit, und der Stressreaktion. Da eine höhere Schärfe häufig mit einer höheren bewerteten Lästigkeit einhergeht, könnte man damit einhergehend eine stärkere Stressreaktion erwarten. Deshalb verwendeten wir Rauschen unterschiedlicher Schärfe als Stimuli – alle anderen Parameter des Geräusches veränderten sich dabei nicht. Ein in den Versuchsablauf integrierter kognitiver Test verhindert dabei lange Phasen der Inaktivität, die valide Rückschlüsse erschweren können. In diesem Test mussten alle Probanden dieselbe kontrollierte, kognitive Tätigkeit ausführen, die ein typisches Arbeitsumfeld realistischer darstellt als Inaktivität. Ein solcher kognitiver Test bietet zusätzlich die Möglichkeit, die Beeinflussung der kognitiven Leistung durch Lärm zu untersuchen – eine weitere extra-aurale Lärmwirkung.

Zur Beurteilung der Stressreaktion erfassten und analysierten wir die Hautleitfähigkeit der Probanden. Die Beobachtung der Atmung und der Einsatz von Algorithmen zur Korrektur von Artefakten vor der Analyse erhöhen die Signalqualität.

Die Analyse der Daten zeigte die erwartete stärkere Stressreaktion bei dem Geräusch mit höherer Schärfe. Sie war statistisch signifikant höher als die Reaktion auf das Geräusch niedriger Schärfe und aktivierte das sympathische Nervensystem dementsprechend stärker. Wir können daher annehmen, dass Lärm höherer Schärfe ein größeres Potential besitzt, negative gesundheitliche Effekte hervorzurufen.

Anders sehen die Ergebnisse der Auswertung der kognitiven Leistung aus. Hier erzielten die Probanden, anders als zuvor angenommen, signifikant bessere Ergebnisse bei dem Geräusch mit höherer Schärfe. Dem Kapazitäts-Ressourcen-Ansatz [7] zufolge erschöpft Stress Aufmerksamkeitsressourcen, was zu einer verringerten Nutzung der für eine Aufgabe irrelevanten Prozesse im Gehirn führt. Der menschliche Körper geht in die Fight-or-Flight Reaktion über und benötigt Gehirnressourcen, um den Stressor zu bewerten und ihn zu kontrollieren. Bezogen auf dieses Studienexperiment führt eine erhöhte Stressreaktion aufgrund der höheren Schärfe des Lärms möglicherweise jedoch zu einer höheren Konzentration auf die Bearbeitung der arithmetischen Aufgaben. Mit Blick auf die kognitive Leistung können wir hier also von positivem Stress (Eustress) sprechen. Dennoch liegt eine stärkere Aktivierung des sympathischen Nervensystems vor, die langfristig gesundheitliche Folgen nach sich ziehen kann.

Zukünftige Untersuchungen

Neben der Hautleitfähigkeit untersuchen wir in ersten Vorstudien bei HEAD acoustics nun auch die Herzratenvariabilität und die Gehirnaktivität. Sie sollen in Zukunft eine noch umfassendere Bewertung der physiologischen Reaktion auf Geräusche ermöglichen. Mit einem neuen Versuchsdesign zur Untersuchung von Störschall untersuchen wir so den Zusammenhang zwischen weiteren psychoakustischen Parametern und einer Stressreaktion.

Weitere Verbesserungen in der Vermeidung und Beseitigung von Artefakten ließen bereits erste Analysen der physiologischen Reaktion in aktiveren Szenarien zu, wie zum Beispiel die Reaktionen des Fahrers beim Fahren eines Fahrzeugs. So können wir die die physiologischen Reaktionen in den Zusammenhang mit bestimmten Fahrsituationen bringen oder verschiedene Fahrzeuge miteinander vergleichen.