Psychoakoestiek. Hoe horen wij?

Twee dagen mag ik spreken in het Spant! Bussum. Bijna 1000 collega’s waar ik mijn passie in het vak audiologie mee mag gaan delen. Vele audiciens uit heel Nederland bezoeken het jaarlijkse audicienscongres Audidakt.

Mijn lezing in de middag gaat over psychoakoestiek. In de ochtend mag ik een gesproken column geven. Deze is hier te vinden.

Hoofdlezing middag Psychoakoestiek.

Ik kon het niet laten om te beginnen met Laurel en Yanny. Vorige week nog een hit op internet. Velen in mijn eigen omgeving hoorde Yanny, ik enkel Laurel. Nu de gelegenheid om live een hele grote groep te toetsen en ja hoor, weer opnieuw de helft die Laurel hoort en de andere helft Yanny. Ongelofelijk toch?

Schermafbeelding-2018-05-25-om-08.09.18.png

Hoe dit kan is zo fascinerend. Ik ga het proberen uit te leggen met dit visuele plaatje. Rood en groen. Iemand die kleurenblind is, meestal op de kleur rood en groen, ziet dit niet. Kan de woorden niet lezen. De frequenties voor rood en groen zijn voor zijn receptoren in het oog exact hetzelfde. Dus frequentiegevoeligheid is hier de reden van het wel of niet zien van de namen. Zo ook bij het horen van Laurel en Yanny. De Yanny is meer hoogfrequentspecifiek en Laurel. Dus mensen boven een bepaalde leeftijd 🙂 horen Laurel en de nog wat jongeren onder ons Yanny.

Niet alleen dit is de reden van het verschil, ook nog je achtergrond, taalgevoeligheid en meer. Dus ook een jong iemand kan enkel Laurel horen. Zelfs iemand die eerst nog Yanny hoorde en later de Laurel kan dan niet meer de Yanny horen.

Dit beschrijven en verklaren, dat is psychoakoestiek.

Psychoakoestiek, de wetenschap die zich bezighoudt met hoe mensen geluid waarnemen. Het gaat hierbij vooral om te kijken naar de subjectieve beleving van objectieve natuurkundige aspecten, met name geluid.

Vanaf mijn opleiding tot klinisch fysicus – audioloog werd ik al geraakt door de kunst van het horen.

Ons auditief systeem is meer dan enkel de oren. Het perifere oor systeem zet een geluidstrilling om in een neurofysiologische stimulus, die het brein in de auditieve cortex kan waarnemen als een geluid. Je trommelvlies, de hamer, aambeeld, stijgbeugel, het orgaan van Corti, de binnenste en buitenste haarcellen, de gehoorzenuw, de kleine hersenstam, al die knooppunten in je brein, de auditieve cortex, al dit maakt dat je geluiden uit je omgeving kunt horen. Maar wat gebeurt er in dat brein? Wat doen we met geluid? Welke interpretaties geven we hieraan?

Om de complexiteit van ons brein te begrijpen, ben ik op zoek gegaan naar voorbeelden die ons laten zien hoe ons brein en vooral onze zintuigen functioneren. Daarbij heb ik optische en akoestische illusies ontdekt waarmee de genialiteit van ons brein kan worden gedemonstreerd.

Het Hermann rooster (The Hermann grid).

Schermafbeelding-2018-05-25-om-08.09.28.png

Hierboven het Herman-rosster, deze laat zien dat receptoren in ons vooral gevoelig zijn voor contrasten. De overgang zwart en wit, kan enkel in ons brein sterk worden waargenomen, als tijdelijk de tussenliggende receptoren worden uitgeschakeld. Als je de ogen stil houdt zie je heel duidelijk de contrasten, maar beweeg je je focus over het rooster, dan zie je zwarte vlekken ontstaan op de plekken waar het wit behoort te zijn. Dit maakt zichtbaar dat onze ogen tijd nodig hebben om aan het nieuwe beeld te moeten wennen, echter die tijd is te kort om het beeld weer actueel te maken, vandaar de vlekken die in beweging ontstaan.

8263691cabb16ac9db47936de35ec7fe.gif

De Pacman illusie by Jeromy Hinton, laat dit ook duidelijk zien. De beweging van de rood/roze stippen geeft bij focus op het kruisje in het midden al heel snel de delay van je receptoren in je ogen weer. Als je de focus heel stil houdt, krijgen de receptoren op precies de plek in jouw ogen niet de tijd om te herstellen en verdwijnt de rood/roze stip. De complementaire kleur, de tegenkleur van rood komt dan wel tevoorschijn en dat geeft een groene stip. Het lijkt nu alsof de groene stip de rood/roze opeet.

Deze vertraging in de reactie van de receptoren in het oog geeft ook deze volgende illusie. Bij bewegen van de focus over deze figuur, lijkt het alsof de figuren ronddraaien. Dit komt door de wit/zwarte vlekken die dan veranderen en daarmee de illusie geven van een beweging. Het moment dat je echt focust, zie je dat het beeld star is.

Optische illusies, Maurits Cornelis Escher, was er van nature een kei in. Hij speelde met de ruimte. Hij maakte tekeningen die voor het brein niet te begrijpen waren. Optische illusies die vanuit de wiskunde en natuurkunde onmogelijk leken te zijn. Hoofdbrekers dan ook voor vele wis- en natuurkundigen. Daarom ook dat M.C. Escher werd uitgenodigd op het International Congress of Mathematicians in Amsterdam, 1954. Daar mocht Escher veel van zijn etsen en tekeningen exposeren aan een groter publiek. Het congres werd bezocht door internationale geleerden op het gebied van de wis- en natuurkunde.

Schermafbeelding-2018-07-03-om-10.46.14.png

Zo ook vader en zoon Penrose. Zij zagen de tekeningen van Escher en waren meteen verkocht. Zij konden als wiskundigen de figuren niet begrijpen en dat maakte hun nieuwsgierig naar de wiskundigheid hierachter. Wat maakte deze figuren nu onmogelijk?

Zij gingen naar huis en samen met een opdracht, welke onmogelijke figuren zijn er nog? En zo ontdekte zij de oneindige trap en de onmogelijke driehoek. Nu bekend als de Penrose trap en Penrose driehoek. Hier hebben vader en zoon een publikatie over geschreven. Penrose, L.S., Penrose, R., British Journal of Psychology. Impossible objects: A special type of visual illusion”, 1958.

Schermafbeelding-2018-05-25-om-08.10.09.png

Escher werd in dit artikel zoals dat gebruikelijk is op het laatst ook in het dankwoord genoemd als inspirator voor deze onmogelijke figuren. Escher op zijn beurt werd weer geïnspireerd door deze nieuwe figuren en hij maakte twee van zijn meest beroemde kunstwerken; Klimmen en dalen uit maart 1960 en Waterval uit oktober 1961.

Klimmen en Dalen

Wat heeft dit nu met auditieve illusies te maken?

Roger Shepard werd jaren later weer geïnspireerd door Escher, omdat zijn gedachte was, dat als het zintuig oog voor de gek kan worden gehouden, kan dat ook met het oor? En zo ging hij experimenteren en ontdekte hij de Shepardtoon. Een toon die steeds omhoog lijkt te gaan en er geen einde aan komt. De andere kant oneindig naar beneden gaat, zo lijkt. Klik hieronder op het plaatje.

Schermafbeelding 2018-05-25 om 08.10.21

Dit fenomeen wordt nu al jaren in films en game-industrie toegepast. Super Mario 64, als hij de trap oploopt, lijkt de trap oneindig te zijn. Hans Zimmer, de wereldberoemde componist van heel veel filmmuziek, gebruikt het Shepardfenomeen bijna in elke film, ook in de laatste, Dunkirk. Zimmer weet hiermee de spanning continu hoog te houden en je op het puntje van de stoel te krijgen.

Een ander heel interessante auditieve illusie is het McGurk-effect. Hierbij wordt de auditieve waarneming beïnvloed door de visuele ondersteuning, waarbij de visuele prikkel het sterkst is. Als iemand Bar, Bar, Bar zegt en Far, Far, Far de visuele prikkel is, dan hoor je Far, terwijl de auditieve input Bar is. Zelfs als alle twee de visuele prikkels naast elkaar worden getoont, kan de focus van de een naar de ander, meteen die perceptie veranderen. Daarom is visuele ondersteuning bij een slechthorend iemand ook van groot belang, het aflezen van het mondbeeld kan heel veel informatie geven.

Diana Deutsch, een Engelse hoogleraar psychologie, aan de universiteit Californië, San Diego, heeft naar al die auditieve illusies heel veel onderzoeken gedaan. Zij deelt al deze illusies op haar website, met in detail uitleg en audiofiles er bij. Een waanzinnig interessante verzameling van jarenlang onderzoek.

Maar ik wil verder naar wat er nu echt toe doet in de praktijk, in de kliniek. De psychoakoestiek op het audiologisch spreekuur.

Want we leven in een tijd waarin steeds meer gevraagd wordt van ons auditief systeem, informatieoverdracht wordt steeds sneller, steeds complexer. Vergelijk maar eens een Polygoon-journaal van jaren geleden met een uitzending van De Wereld Draait Door. Mathijs van Nieuwkerk, de snelst sprekende presentator, een normaalhorende heeft al af en toe moeite om hem te verstaan, laat staan een slechthorend iemand. Daarbij komt dat het risico op gehoorproblemen door luide geluiden ook een steeds groter probleem lijkt te worden. Genoeg beroepen, zoals geluidstechnici, piloten, brandweer, politie of artsen, waarbij gehoor essentieel is om goed te functioneren, waarin steeds meer mensen problemen hebben in het uitvoeren van dit beroep ten gevolge van gehoorklachten.

Niet enkel door een gehoorverlies, maar ook door klachten als tinnitus, hyperacusis, overgevoeligheid voor geluid, mispfonie en andere gehoorgerelateerde klachten. Klachten die niet in het perifere deel van ons auditief systeem ontstaan, maar in het brein.

In de jaren negentig heeft Jastreboff een theoretisch model opgezet, hoe hij als neuroloog dacht een beschrijving te geven over tinnitus en later ook hyperacusis. Deze beschrijving gebruik ik nu nog steeds om aan patienten met dergelijke klachten uitleg te geven over het complexe wat er in ons brein gebeurt. De psycho-akoestiek.

Het neurofysiologisch model van Jastreboff is uiteindelijk teruggevoerd naar een blokkenschema. Waarmee dit complexe van ons horen, heel eenvoudig te beschrijven is.

Schermafbeelding-2018-05-28-om-13.23.05.png

Maar laat ik eerste een aantal voorbeelden geven waarmee die complexiteit al duidelijk wordt. Gewoon een aantal voorbeelden uit het dagelijkse leven.

Stel je bent op een feest, gezellig met mensen in gesprek, overal om je heen nog meer gesprekken gaande, maar jij kunt je focussen op het gesprek waar jij bij betrokken bent. Echter het moment waarop in een van de gesprekken naast jou, jouw naam wordt genoemd, gaat de aandacht als vanzelf even naar dat gesprek toe. Om te luisteren wat daar over jou verteld wordt. Dan heb je het moment om daarop te reageren of je focus weer te verleggen naar het gesprek waar je mee bezig was. Auditieve filters die hierin gestuurd worden.

Een ander voorbeeld is de krakende houten vloer. Mooi aan dit voorbeeld is dat zelfs een zacht geluid een enorme reactie kan geven. Stel je bent alleen thuis. Op de bovenste verdieping ben je rommel aan het opruimen. Het is tot dan stil in huis. Maar plotseling hoor je beneden iemand over de houten vloer lopen. Je weet het huis is afgesloten, niemand zou binnen kunnen komen. Jouw gedachte kan dan zijn; “Er is een inbreker beneden”. Vanaf dat moment ga je zelf in de luisterhouding, alle geluiden die dan van beneden komen neem je heel sterk waar, analyseer je. Waar loopt die persoon naar toe? Wat doet die? Kun jij nog vluchten? Waar is je telefoon? Vanalles gaat er door jouw hoofd.

Totdat die persoon een sleutelbos op tafel gooit, jij aan het gerinkel van die sleutels precies kunt horen dat het jouw partner is die binnen is gekomen. Een zucht van ontspanning en los laat je het geluid van de krakende houten vloer. Dan is het weer het geluid dat er gewoon thuishoort. Bijzonder die uitdrukking, dat hoort daar thuis. Zelfs tegen een kastje kun je zeggen, dat hoort daar thuis. Horen en thuis die in deze uitdrukking naar voren komen.

Al deze reacties worden door twee belangrijke zenuwsystemen aangestuurd, het Limbische systeem waarin emotie speelt, of we iets mooi vinden, een goed gevoel bij hebben, angstig zijn, geïrriteerd of geraakt door worden. Het Autonome zenuwsysteem zorgt voor de aansturing van automatische lichamelijke functies, hartritme, pupilgrootte, bloeddruk, spijsvertering, kleine spiertjes bij de haren op je arm.

Deze twee staan heel nauw in verbinding met de auditieve filters waar we het net over hadden. En ik kan een voorbeeld geven waardoor dit meteen ook duidelijk wordt.

Pak een oud schoolkrijtbord, zo’n groot groen en daar kras ik met mijn nagels van boven naar beneden op het bord. Misschien voel je nu zelfs als je dit leest die koude rilling over je gaan, die spiertjes op je arm samentrekken. Zelfs het geluid hoef je niet te horen, deze woorden hier maken dat ik jouw Limbisch systeem en het autonoom systeem geprikkeld heb enkel door in jouw eigen gedachte dat geluid op te halen. Grappig is dat ik laatst een lezing gaf op een school en de jongeren wisten niet waar ik het over had. Wie heeft er nog een oud schoolkrijtbord in het onderwijs?

Al deze kennis over wat het brein allemaal doet met geluid, kunnen we ons ook bewuster zijn van andere facetten dan enkel de techniek. Horen is meer dan enkel oren.

Daarom ook is samenwerking vanuit het netwerk in de regio van groot belang bij de complexere casussen, te denken aan tinnitus, hyperacusis, overgevoeligheid, misophonia, maar ook ARBO-gerelateerde slechthorendheidsklachten. Hier is vaker meer tijd voor nodig die een audicien niet heeft. Hierbij kan net die samenwerking met een audiologisch centrum een uitkomst bieden. Vorige week nog had ik een patiënte in een van onze tinnitusgroepen, waarbij patiënte zelf heel duidelijk aangaf voorheen last te hebben gehad van een hyperacusis. Bij nader onderzoek bleek er een hoogtonenverlies aanwezig te zijn van net geen 35 dB. Een hoortoestelproef was nog niet geprobeerd, mede ook doordat patiënte er van overtuigd was dat een hoortoestel geen oplossing zou bieden voor haar klacht. Een hoortoestel zou namelijk enkel alles versterken en daarmee luide geluiden, nog luider maken. Echter vanuit de kennis die we nu hebben weten we dat patiënte meer last heeft van een beperking in haar spraakverstaanbaarheid ten gevolge van haar gehoorverlies, dan van een echte hyperacusis. Haar ook dit inzicht te geven, verwachtingen bij te stellen, het vertrouwen te winnen om toch onder begeleiding een proefaanpassing te overwegen, geeft de mogelijkheid om toch een proef te starten. Met succes. Patiënte deelt in de groep hoe zij dit nu ervaren heeft en het hoortoestel heeft haar een duidelijke verbetering gegeven in de spraakdiscriminatie.

Bij het voorbereiden van deze lezing en een parallelle lezing die ik over twee weken geef bij studiedag tinnitus voor psychologen, waar ik kunst en tinnitus ga combineren voor brug naar een tinnitusbehandeling en een beter tinnitusinzicht, zo zag ik deze ets van Escher voorbij komen. Een kunstenaar met een zeer eigen stijl en Escher had nog nooit een andere kunstenaar gereproduceerd in zijn werk, behalve één! Jheronimus Bosch. En dan precies ook dat deel uit “De Tuinen der Lusten” wat ik er uit hebt gepakt om het oren het schilderij te laten zien. Maar door dit kunstwerk van Escher zie ik nu pas de “Boommens” in het kunstwerk van Bosch. Met daarbij het hoofd van de kunstenaar zelf als een soort van zelfportret. Sterker nog, misschien had Bosch zelf last van tinnitus. We zullen het nooit weten.

Schermafbeelding 2018-05-28 om 13.25.02

Een verklaring die Escher zelf min of meer geeft voor het maken van deze litho is dat in deze periode van zijn leven, wonende in Zwitserland, hij en zijn vrouw nogal depressief werden door de witte sneeuw en koude in dat land. Zij waren met het hele gezin verhuisd van Italië naar Zwitserland. Zijn inspiratiebron was weggevallen. De repeterende figuren in Italiaanse potten. Bloempotten en pannen uit de méditerranée waren er niet meer. Nu was het enkel veel wit van de sneeuw.

En ooit had Escher een expositie van Bosch gezien, met vooral De Tuinen der Lusten nog in herinnering. Maar waarom dan specifiek dan dat deel van het doek? Waarom aandacht voor ook dat oor? Bijzonder. Horen is meer dan enkel oren.

Bij deze wil ik ook de organisatie danken voor de mogelijkheid om mijn passie met de collega’s te mogen delen. Met name dank aan Dorothé van der Aker. De voorbereidingsgesprekken waren zeer inspirerend! Dank daarvoor.

Ik hoop dat jullie de passie gaan delen, genoeg van mijn vrienden, familie en kennissen die het vak audiologie niet kende voor mijn tijd, nu weten zij wat we te bieden hebben. Genoeg mensen die ook nog niet van ons hebben gehoord. Dus laat van ons horen!

Tevens wil ik mevrouw Margarerth Verbakel, manager copyrights van The M.C. Escher Company BV, Baarn bedanken voor het akkoord voor gebruik van de boven getoonde tekeningen M.C. Escher. (www.mcescher.com)