BATTIMENTI MONAURALI/BINAURALI E STATI CEREBRALI

di Marco Stefanelli

Negli ultimi decenni l'utilizzo dei toni puri per induzioni cerebrali (brainwave entrainment) è diventato molto popolare soprattutto con i battimenti binaurali (binaural beats), in gran parte per merito delle ricerche del Monroe Institute e dei relativi prodotti Hemi-Sync.

In realtà sono divenuti talmente popolari che molte persone hanno l'impressione che "Binaural Beats" sia solo un altro modo di definire le induzioni cerebrali.

Ma così non è perchè la tecnica dei battimenti binaurali è attualmente solo una delle varie tecniche di induzione ed infatti ci sono altre tecniche che utilizzano i battimenti con toni puri come per esempio i "Monaural Beats" e l' "Harmonic Box X".

Diciamo subito che "Binaural Beat" si può tradurre dall'inglese in Battiti Binaurali o Battimenti Biauricolari.

I battimenti binaurali sono quindi degli impulsi sonori prodotti da due suoni diversi e separati per i due orecchi (stereofonia), a differenza dei battimenti monoaurali (Monaural Beats) che invece possono utilizzare anche un singolo canale e quindi un singolo orecchio (monofonia).

Il battimento si dice monoaurale quando i due suoni arrivano a un solo orecchio o a entrambi, miscelati precedentemente nell'aria; si dice binaurale quando, mediante due distinti diffusori acustici, si fa in modo che una frequenza arrivi a un orecchio e l'altra al secondo.

Dal lato fisiologico, i due fenomeni sono nettamente diversi: il primo nasce da non linearità intrinseca della coclea, il secondo, avvertibile solo per frequenze dei suoni componenti non superiori a ca. 1500 Hz, è un fenomeno centrale nettamente temporale.

In acustica, si chiama battimento il fenomeno fisico esterno che determina il battimento monoaurale, ossia la composizione, o interferenza nel tempo, di due suoni puri di uguale ampiezza, ma di frequenza leggermente diversa.

Nel caso più generale, si parla in fisica di fenomeni di battimento ogni volta che si sovrappongono due onde sonore, ottiche, elettromagnetiche, di uguale ampiezza e di frequenza poco diversa.

Se le due onde hanno frequenze f1 e f2 e ampiezza A, l'onda risultante ha ampiezza variabile tra 0 e 2 A e frequenza uguale a (f1+f2)/2 e frequenza della perturbazione, o battimento, uguale alla differenza tra le frequenze componenti.

Nel caso di onde elettromagnetiche, le due frequenze possono anche essere genericamente poco diverse, con riferimento più al loro rapporto, che può essere, per esempio, pari a 0.9, che al valore della loro differenza.

I Battimenti Binaurali sono dei battimenti o battiti sonori ritmici veicolati da due suoni (Toni puri) diversi, a bassa intensità e separati per i due padiglioni auricolari.

Quando un tono è ascoltato con un orecchio e un altro tono lievemente diverso è ascoltato nell'altro orecchio, il cervello produce un terzo tono che pulsa alla frequenza della differenza tra i due toni.

Per esempio, se un tono di 1000 Hz viene sottoposto all'orecchio sinistro e un tono di 1010 Hz viene sottoposto simultaneamente all'orecchio destro, un terzo tono di 10 Hz viene elaborato e percepito dal cervello.

E' una delle tecniche più diffuse quando si parla di induzioni cerebrali o brainwave entrainment ed ovviamente funziona solo con suoni stereofonici e quindi è consigliabile l'uso delle cuffie stereofoniche, a differenza del metodo fratello Monaural beats.

I Monaural Beats o Battimenti Monoaurali sono simili ai Binaural beats con la differenza che i due toni portanti vengono miscelati prima di essere inviati all'orecchio. Quando due toni lievemente diversi, opportunamente intrecciati in un singolo suono a bassa intensità, vengono sottoposti allo stesso orecchio, il cervello elabora e percepisce un terzo tono equivalente alla differenza dei due toni ascoltati.

E' una tecnica molto efficace e non richiede l'uso delle cuffie stereofoniche.

Data la complessità dell'argomento cercheremo di fornire informazioni e spiegazioni semplici ma anche informazioni tecnico-scientifiche più complesse supportate e integrate - per quanto possibile - da immagini, grafici e animazioni.

Quando due o più toni di una qualsiasi frequenza vengono riprodotti contemporaneamente le vibrazioni aggiunte o sottratte a causa dell'interferenza tra di esse formano una singola onda sonora che solitamente viene percepita come due o più toni.

 I monaural e i binaural beats sono il risultato della somma di due forme d'onda le quali sono così vicine in frequenza da essere percepite come un'unica pulsazione o battimento.

Il tono più basso viene chiamato "carrier" (portante o vettore) mentre quello più alto viene chiamato "offset".

 I battimenti binaurali sono risposte uditive del tronco cerebrale che originano nel nucleo superiore ad oliva (superior olivary nucleos) di ciascun emisfero cerebrale.

Scoperti nel 1839 dal ricercatore tedesco H.W. Dove, in un primo momento vennero assunti come un'ulteriore forma di battimento monaurale, ma dopo ulteriori ricerche si scoprì che il binaural beat era prodotto dal cervello stesso.

Quando il cervello riceve differenti segnali dai due orecchi cerca di miscelarli come se si trattasse di due suoni percepiti insieme.

Questo perché il cervello deve rielaborare i toni e i binaural beats utilizzano una parte cerebrale diversa rispetto ai monaural beats.

Questa è la ragione per cui la tecnica dei battimenti binaurali è unica e peculiare in confronto agli altri metodi di induzione.

Al fine di produrre battimenti binaurali il cervello deve riuscire ad individuare l'angolo di fase tra i due toni.

Purtroppo l'apparato cerebrale ha difficoltà ad individuare relazioni di fase con frequenze superiori ai 900 Hertz, cosicché a frequenze più elevate il battimento binaurale diventa impercettibile pur se ancora efficace intorno ai 1500 Hz.

Quando la differenza delle frequenze di due toni supera i 25 Hz. il cervello non riesce a stabilire la relazione di fase tra di essi, cosicché i due toni vengono percepiti come separati in contrapposizione ai battimenti combinati.

Anche quando il cervello produce battiti binaurali, la profondità di modulazione e di molto inferiore al battito monoaurale.

Questa è la ragione per cui spesso è difficile percepire battimenti binaurali anche a 440 Hz. che è la frequenza ottimale di rilevamento.

Queste sono le limitazioni di un normale cervello umano, un cervello che ha subito danni neurologici può non essere in grado di percepire i binaural beats.

A differenza dei monaural beats, i binaural beats mantengono piena efficacia anche se i due toni sono di ampiezza diversa e possono essere utilizzati anche se il vettore (carrier) è inferiore alla soglia dell'udibile umano.

In questo caso l'effetto è comunque minore.

Purtroppo i battimenti binaurali producono solo piccoli potenziali evocati nella corteccia uditiva cerebrale che è la parte responsabile della BWE (brain wave entrainment).

Uno studio di Dale S. Foster nel 1990 ha concluso che, sebbene i battiti binaurali producono BWE, essi non sarebbero abbastanza significativi in se stessi.

Nel suo studio un suono generato artificialmente produce più onde alfa di un battimento binaurale di 10,5 Hz.

Tuttavia i battimenti binaurali hanno anche alcuni vantaggi.

Essi possono essere molto ipnotici, questo è dovuto principalmente all'effetto Ganzfeld che è una situazione di stimolazione sensoriale ridotta, prodotta solitamente coprendo gli occhi di un soggetto disteso con due mezze palline da ping pong, su cui è puntata una luce rossa, e diffondendo attraverso un paio di cuffie del rumore bianco.

Dal momento che richiedono l'utilizzo di ambedue gli emisferi cerebrali, i binaural beats possono anche indurre sincronizzazione cerebrale, "whole-brain effect", che è un effetto vantato dal The Monroe Institute(TMI) e da altri che hanno dato dei nomi propri ai loro prodotti.

Purtuttavia, altre forme di induzione, come per esempio la meditazione stessa, possono produrre sincronizzazione emisferica.

Joseph Licklider, uno scienziato informatico del MIT, ha testato i battimenti binaurali in una vasta gamma di frequenze.

Egli raccomanda l'utilizzo di frequenze portanti tra i 200 e i 1000 Hertz, con una maggiore efficacia intorno ai 500 Hz.

Ovviamente queste raccomandazioni non sono obbligatoriamente applicabili ai battimenti monaurali, ma posso essere usate per avere migliori risultati.

Il Dr. Tom Budzynski ha studiato l'utilizzo di due frequenze binaural beat in contemporanea ed ha concluso che il cervello non riesce a percepire due frequenze simultaneamente.

Un singolo binaural beat più una stimolazione luminosa invece potevano essere percepite simultaneamente.

 Tuttavia molte organizzazioni e centri di ricerca consigliano l'utilizzo di un doppio battimento binaurale.

James Mann ha scoperto la tecnica "Harmonic Box X" che utlilizza 4 voci (2 per orecchio) ed utilizza le loro armoniche tra di loro per particolari induzioni.

Questo è un metodo molto efficace, ma solo perché  utilizza il monaural in aggiunta al binaural beats.

Come abbiamo detto, i monaural beats sono elaborati da una zona del cervello diversa rispetto ai binaural beats, quindi è possibile indurre due o più frequenze usando battimenti monaurali in associazione al battimento binaurale ed eventualmente a stimolazioni luminose.

Ad ogni modo pare non sia possibile indurre due o più frequenze utilizzando semplicemente due o più set di toni binaurali.

Considerazioni finali:

• Per utilizzare i binaural beats è consigliabile l'uso di una frequenza vettore attorno ai 440 Hertz;
• Si possono utilizzare i binaural beats solo se la differenza tra le due frequenze è inferiore ai 25 Hz;
  
• Non utilizzare più di 2 set di binaural beats e solo uno se non è prevista l'associazione col monaural beat;
• I monaural beats non sono rielaborati dal cervello per cui non soffrono dei limiti del binaural. Sono prodotti in qualsiasi frequenza anche oltre i 900 Hz e possono essere percepiti anche se separati da più di 25 Hz;
• I monaural beats hanno lo svantaggio che per conservare la loro efficacia, entrambi i toni debbono avere la stessa ampiezza. In secondo luogo i toni debbono avere un volume sostenuto così da permettere un apprezzamento delle modulazioni dei toni;
• Nonostante le loro limitazioni, i monaural beats sono molto efficaci nel produrre induzioni e hanno anche il vantaggio di essere ipnotici come i binaural quando vengono ascoltati in cuffia.

Cosa sono in pratica le frequenze "Binaural Beats"

Se un tono costante di 434 Hz (1 Hertz = 1 impulso al secondo), viene applicato all'orecchio sinistro, e un altro tono costante di 454 Hz viene applicato all'orecchio destro, la differenza di 20 Hz verra' percepita dal nostro cervello; e cio' lo stimolera' in diversi modi.

Le frequenze "Binaural Beats", scoperte nel 1839 dal tedesco H. W. Dove e sperimentate sul cervello dal Dott. Gerald Oster nel 1973 al Mount Sinai school of Medicine di New York, sono l'applicazione di queste differenze in frequenza tra un orecchio e l'altro, in modo che il cervello ne venga stimolato positivamente.

Queste riescono a stimolarlo in differenti maniere, agevolando il rilassamento,

l'apprendimento, la meditazione, il sonno e molti altri aspetti della vita.

Figura 1 - Analisi in frequenza di Binaural beat - Battimento binaurale o biauricolare

In figura 1 potete vedere l'analisi in frequenza di un battimento binaurale di 30 Hz (infrasuono) generato da due frequenze portanti diverse per il canale sinistro (424 Hz - blu) e canale destro (454 Hz - rosso) a 0 dB.

Figura 2 - Analisi di fase di Binaural beat - (Lissajous Plot graph)

In figura 2 potete vedere l'analisi di fase (differenza di ampiezza fra i due canali) di un battimento di 30 Hz (infrasuono) a 0 dB.

Sulla linea orizzontale abbiamo il canale sinistro e in quella verticale il canale destro. Notate come il "campo" audio stereofonico e' armonicamente e

completamente distribuito.

Figura 3 - Analisi in frequenza (animata) di Battimento/Beat (20Hz) in modulazione di frequenza e differenza di fase.

In figura 3 potete vedere l'analisi in frequenza (animata) di un battimento di 20 Hz (infrasuono) generato dalla modulazione in frequenza e differenza di fase di un segnale portante udibile (400Hz), uguale per canale sinistro (fucsia) e canale destro (celeste).

Figura 4 - Grafico di Battimento/Beat (20Hz) in modulazione di frequenza e differenza di fase (180°)

In figura 4 potete vedere l'analisi grafica di un battimento di 20 Hz (infrasuono) generato dalla modulazione in frequenza di un segnale portante udibile (400Hz), canale sinistro (fucsia) e canale destro (blu).

La frequenza di ogni canale oscilla tra 420 Hz e 380 Hz. Da notare la differenza di fase di 180 gradi tra i due canali con una frequenza oscillatoria di 20 Hz in un tempo di 50 millisecondi.

Frequenze e Stati cerebrali

L'elettroencefalogramma è utilizzato per misurare le vibrazioni elettriche del cervello, applicando degli appositi strumenti sulla superficie del cuoio capelluto.

Il tracciato che ne risulta contiene, solitamente, frequenze al di sotto dei 30Hz.

Delta da 0,5 a 4Hz - Sonno profondo e coma;

Theta da 4 a 8 Hz - Sonnolenza e primo stadio del sonno, trance e sogno;

Alpha da 8 a 14 Hz - Rilassamento vigile, consapevolezza e integrazione;

Beta da 14 a 30 Hz - Stato di allerta e di concentrazione;

Gamma - Sono molto rare e relative a frequenze superiori ai 30 Hz nel range 30-90 Hz e sono tipiche degli stati di meditazione profonda e di grande energia, sono correlate con la volontà e i poteri psichici, con la concentrazione e il problem solving (risoluzione di problemi).

La frequenza dominante nell'elettroencefalogramma determina in quale stato il cervello si trova, e, se l'ampiezza delle onde alpha è piu' alta delle altre, si dice che il cervello si trova nello stato Alpha.

La Tecnologia dei Battiti Binaurali di Remo Badoer

Fu il tedesco Heinrich Wilhelm Dove nel 1839 a scoprire che quando suoni di frequenza differente vengono percepiti separatamente da ciascun orecchio, nella mente umana si crea la percezione di “battiti”, un terzo suono che non esiste in quanto tale ma si crea autonomamente come percezione all’interno del sistema acustico.

Questa scoperta venne trascurata fino al 1973, quando Gerald Oster pubblicò sulla rivista Scientific American un articolo dal titolo “Auditory beats in the brain”.

Dal momento che i battiti binaurali vengono percepiti anche quando le frequenze acustiche sono al di sotto della soglia di percezione umana, Oster intuì che questi battiti dovevano avere un effetto sul cervello umano differente da quello dei suoni abitualmente percepiti: quest’effetto era che le onde cerebrali venivano “incanalate” in una unica frequenza, equivalente alla differenza delle frequenze dei due suoni percepiti dai singoli orecchi.

In parole semplici, la cosa funziona in questo modo: se l’orecchio sinistro percepisce un suono di 200 Hz (Hertz) e l’orecchio destro contemporaneamente un suono di 205 Hz, allora le onde cerebrali vengono incanalate in una frequenza di 5 Hz.

Questa possibilità di modificare a volontà la frequenza delle onde cerebrali, soprattutto dopo le conferme sperimentali tramite EEG (elettroencefalogramma) presso il Monroe Institute of Applied Sciences, apriva una nuova, grande, prospettiva sulle applicazioni nel campo della medicina in generale e in particolare nei campi della diagnostica, della neurologia e della psichiatria.

Ma andiamo con ordine. Il cervello umano è composto da miliardi e miliardi di neuroni che comunicano fra loro tramite l’elettricità.

Questa enorme attività può essere rilevata sotto forma di onde tramite un EEG. Queste onde, chiamate cerebrali, vengono misurate in Hertz (Hz) e sono state suddivise in 4 tipologie di base; ad ogni tipologia corrisponde una determinata attività mentale.

Queste sono le quattro categorie di base, cui corrispondono diversi stati mentali

Beta (frequenza tra 13.0 – 40.0 Hz)
Questa è la frequenza più veloce, corrisponde allo stato di normale coscienza ed è associata all’attenzione, allo stato di veglia, alla concentrazione e all’attività fisica e manuale; per la maggioranza delle persone e nella maggior parte del tempo le onde cerebrali beta sono prevalenti rispetto alle altre. Nella fascia alta di questa categoria (sopra 30 Hz ed anche oltre 40 Hz) possiamo trovare stati di disagio, stress, ansia, nevrosi, ecc.

Alpha (frequenza tra 8.0 – 12.9 Hz)
Le onde cerebrali in questa categoria sono quelle che accompagnano stati di rilassamento e profonda concentrazione. Nella fascia alta di questa categoria troviamo stati di concentrazione relativi a quello che si può chiamare “super apprendimento” mentre nella fascia bassa troviamo stati di rilassamento come i momenti precedenti il sonno, la meditazione leggera, l’introspezione, ecc. In una fascia ancora più bassa, appena prima della categoria Theta, ci sono condizioni mentali associate alla pace e alla soddisfazione interiori.

Theta (frequenza tra 4.0 – 7.9 Hz)
Le onde cerebrali in questa categoria sono quelle del sonno REM (rapid eye movement, lo stadio del sonno in cui sogniamo) che sono associate con stati di altissima creatività, guarigione, intuizione, profonda comprensione, sogni lucidi. Abitualmente, questa categoria si raggiunge in stato di veglia solo con la meditazione profonda: esperimenti con EEG hanno riscontrato onde Theta in monaci Zen durante le loro pratiche. Alcuni psicologi ritengono che questo stato sia la porta che conduce al subconscio.

Delta (frequenza tra 0.1 – 3.9 Hz)
la frequenza più bassa delle onde cerebrali, che di solito si raggiunge solo nello stadio del sonno profondo e senza sogni oppure nella trance (anche ipnotica); la mente in questo stato non è attiva, l’uomo è in uno stato di incoscienza e non ha alcun controllo razionale. C’è chi ipotizza che questo stato sia collegato a quello che Jung chiamava “inconscio collettivo”.

Naturalmente, queste categorie sono una semplificazione (e non tutti sono d’accordo sulle ampiezze delle frequenze) e non tengono conto delle differenze anche notevoli che ci sono all’interno di una stessa categoria, ad esempio tra una frequenza di 16 e una di 22 Hz.

Inoltre, non c’è mai una attività cerebrale con una unica frequenza, diciamo che lo stato mentale corrispondente ad una determinata categoria viene individuato quando la maggioranza delle onde cerebrali rientrano in quella categoria.

Comunque, indirizzare le nostre onde cerebrali verso una o un’altra di queste categorie provoca non solo un mutamento del nostro stato di consapevolezza ma anche dello stato fisico, dal momento che all’attività cerebrale corrisponde una attività ormonale: ad esempio, è stato rilevato che alla frequenza di 10 Hz abbiamo rilascio di serotonina (ormone che favorisce il sonno e diminuisce lo stress), a 4 Hz abbiamo il rilascio di endorfine ed altri oppioidi endogeni (sostanze che inibiscono il dolore) e via dicendo.

E questo indirizzamento delle onde cerebrali che porta mutamenti controllati nello stato mentale di una persona può avvenire appunto con la tecnologia dei battiti binaurali.

Parlando nel modo più semplice possibile, la cosa funziona in questo modo: prima di tutto si creano e si registrano impulsi sonori di diversa frequenza che, ascoltati in modalità stereo, permettano al cervello di indirizzare la propria attività verso la frequenza desiderata (corrispondente alla differenza di frequenza dei due impulsi). Spesso questi suoni vengono accompagnati da musica o suoni della natura (onde, pioggia, stormire di alberi, ecc.) così da risultare anche piacevoli all’ascoltatore.

I suoni vengono poi ascoltati tramite cuffie stereo in modo che all’orecchio sinistro corrisponda un impulso e all’orecchio destro l’altro.

Dopo circa sei minuti di ascolto continuato (il tempo comunque può variare da persona persona) i due emisferi cerebrali elaborano i diversi suoni e si sincronizzano sulla frequenza risultato della differenza tra i due impulsi: se ad esempio abbiamo i due impulsi uno a 200 Hz, l’altro a 210, le onde cerebrali verranno incanalate verso la frequenza di 10 Hz che corrisponde al livello Alpha.

L’ascolto può durare da mezz’ora a un’ora ma gli effetti tendono a durare per un periodo più lungo.

Va detto che nella maggior parte degli utilizzi si preferisce non utilizzare una sola differenza di frequenza ma differenze diverse, di modo che si possa passare da un livello all’altro o da una frequenza all’altra all’interno della stessa categoria.

Questa possibilità di creare stati mentali alterati ma al tempo stesso controllati ha diviso la scienza, e a tutt’oggi neurologi e scienziati si dividono tra critici, secondo i quali questa tecnologia non dà risultati apprezzabili, e favorevoli, che vedono nell’utilizzo dei battiti binaurali una nuova risorsa da utilizzare nel campo delle disfunzioni mentali.

Va detto che le recenti (2006-2007) sperimentazioni cliniche sembrano far pendere la bilancia dalla parte di quelli che sono favorevoli.

Senza però badare agli studi medici e alla ricerca scientifica, questo settore sta conoscendo ormai da alcuni anni uno sviluppo straordinario: basti pensare che presso il Patent Office degli Stati Uniti sono depositati più di 171 brevetti di software e altre tecnologie basate sui battiti binaurali per modificare in modo controllato gli stati mentali (dato rilevato tramite Scirus).

E sono ormai una realtà più che affermata le decine di produttori di software e CD audio e le decine di migliaia di persone che utilizzano i battiti binaurali per aumentare la creatività, la memoria, la concentrazione, le proprie capacità intuitive, oppure per risolvere problemi di insonnia o mal di testa, oppure per raggiungere stati di meditazione profonda o di rilassamento totale, ed anche per attivare stati e sensazioni di euforia o piacere - come nel caso di quelle che vengono erroneamente chiamate “droghe cibernetiche” o “droghe digitali”.

Voglio concludere ricordando che i battiti binaurali tuttavia non sono l’unica tecnologia in grado di modificare gli stati mentali, ci sono anche pratiche specifiche di meditazione, di respirazione, di yoga oppure tecnologie basate sugli stimoli visivi (o su un insieme di stimoli audio e stimoli visivi) e altro ancora.

E poi naturalmente ci sono le droghe vere e proprie, sia quelle illegali che quelle che si comprano in farmacia con o senza la ricetta medica.

Bibliografia

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