Battimenti binaurali/monaurali e stati cerebrali


Frequenze Binaural e Monaural Beats e battimenti


a cura di Marco Stefanelli, Ph.D.



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).


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 piu' complesse supportate e integrate - per quanto possibile - da immagini, grafici, animazioni, video, audio e altri elementi utili che troverete anche in altre sezioni e pagine di questo stesso sito.


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 un 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 per 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 monaurale. 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 da The Institute Monroe (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 se si vogliono avere maggiori 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 beat. 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. 


Le frequenze si possono classificare in 4 stati principali:


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;


Le onde Gamma sono molto rare e relative a frequenze superiori ai 30 Hz nel range 30-90 Hz e sono tipiche degli stati di meditazione e di grande energia, sono correlate con la volontà e i profondi poteri psichici.


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