噪音對小寶寶有什麼影響？——淺談胎兒的聽覺系統發展

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軍機操演保衛國家，噪音卻會干擾周遭社區。^[1]人類的聽力範圍，約在 20 至 20,000 赫茲之間；與蜥蜴的 100 到 5,000 赫茲，部份重疊。^[2]所以別只想到自己，請多關懷鄰居──此處不堪其擾的，可能還包括蜥蜴。學名 Aspidoscelis neotesselatus 的科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴（Colorado checkered whiptail），列屬美國科羅拉多州的特別關注物種（species of special concern），^[3]並被美軍視為瀕危物種（species at risk）。^[2]由於其棲地涵蓋美國陸軍卡森堡軍事基地（US Army Fort Carson Military Base），科學家想知道軍機航道下的噪音壓力，是否會影響牠們的健康和生育。^[3]

孤雌生殖

Aspidoscelis屬之下，某些種的蜥蜴只有雌性，採行孤雌生殖（又稱單性生殖；parthenogenesis），^[4]即卵不用受精就能長成胚胎。這種方法一般會使物種幾無變異，遇上疾病或環境變化，便容易被一舉殲滅。^[5]比較特別的是，牠們過去有的曾與同屬不同種的雄性雜交，多少豐富了基因，混血產生的科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，還因此擁有三套染色體。^{[4, 5, 6]}孤雌生殖的 Aspidoscelis 屬蜥蜴，例如：科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，^[4]製造卵子時，比有性生殖（sexual reproduction）多複製一次染色體，才進行分裂。如此一來，無需精子湊對，依然能發展出正常胚胎。^{[5, 7]}

噪音的影響

研究團隊於 2021 年進入繁殖季的一個月後，也就是 6 月期間，跑去卡森堡軍事基地一帶，測量飛航範圍的地面噪音：^[3]軍機演練時，33.9 到 112.2 分貝；其他時候，則為 30.1 至 55.8 分貝。科學家也觀察科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴，在這兩種情況下的行為，並幫牠們抽血、秤重、量身長、照婦科超音波等。^{[2, 3]}最後，將所有蒐集到的數據，依照設定的指標逐項分析：^[3]

• 皮質酮（corticosterone）：當壓力來襲，腎上腺會分泌皮質酮，來調節能量供給。軍機劃過天際的日子，科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴的皮質酮，一如預期地上升。^[3]
• 血糖（plasma glucose）：歐洲海鱸（European sea bass；學名：Dicentrarchus labrax）遇到人為噪音時，血糖會提高，以應付壓力下所需的耗能。儘管這種現象聽起來相當合理，但是科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴的血糖卻無動於衷。^[3]不曾飆高以因應外界刺激，也沒有消耗過頭而直直下墜。
• 反應性氧代謝物（reactive oxygen metabolites）：人為噪音會使歐洲濱蟹（shore crabs；學名：Carcinus maenas），加速代謝，而提高耗氧。科學家原本覺得，科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴也會這樣。誰知道牠們血液中的反應性氧代謝物，出乎意料地於軍機操演時下降，懷孕者濃度又比其他個體更低。^[3]
• 補償性進食（compensatory eating）：壓力暴食不是人類的專利，認識科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴後，有沒有倍感欣慰？牠們受軍機的噪音干擾，有時原地進食，有時邊走邊吃。整體來說，在壓力下吃多動少。^[3]
• 酮體（ketone bodies）：當血糖供不應求，身體會代謝脂肪，產出酮作為能量來源，^{[3, 8]}此即生酮飲食（ketogenic diet）的減肥原理。奇妙的是，人類努力控制飲食，才能達到的狀態，^[8][註]科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴竟得來全不費工夫。在軍機的噪音下，牠們的血糖明明沒有變化，脂肪就直接開始代謝。體型小的個體，酮體濃度較高。^[3]

共存共榮

綜合以上，由上升的皮質酮，可以確定軍機飛行的噪音，會給科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴帶來壓力。科學家認為，牠們一方面狂吃，所以血糖沒有下降，反應性氧代謝物甚至減少；另方面不等血糖耗盡，就搶先燃脂製造酮體當補給。在這個機制的調節下，儘管居住環境不太理想，抗壓消耗很多能量，但是科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴適應得還算可以。當然，如果願意體貼孕婦，科學家建議軍機最好於繁殖季節期間，避開蜥蜴數量密集的地區，或是飛高讓地面噪音低於 50 分貝。^[3]以後當美軍飛航演練，維護人類社會的和平與穩定；期望科羅拉多格紋鞭尾蜥蜴也能安心增產，拓展成繁榮昌盛的族群。

備註

生酮飲食有痛風、腎結石和營養失調等潛在副作用，^[8]嘗試前請找醫師評估。

參考資料

1. Kirk A. (10 APR 2023) ‘What’s that noise? Colorado Air National Guard to fly F-16s at night’. 9News.
2. Dijkstra M. (29 MAR 2023) ‘Lizards at US Army installation are stress eating during flyovers’. Frontiers Science News.
3. Kepas ME, Sermersheim LO, Hudson SB, et al. (2023) ‘Behavior, stress and metabolism of a parthenogenic lizard in response to flyover noise’. Frontiers in Amphibian and Reptile Science, 1:1129253.
4. Walker JM, Montgomery CE, Cordes JE, et al. (2019) ‘Morphological Variation, Habitat, and Conservation Status of arthenogenetic Aspidoscelis tesselatus Pattern Class C in the Canyonlands of Southeastern Colorado, USA’. Herpetological Conservation and Biology 14(1):119–131.
5. ‘How an Asexual Lizard Procreates Alone’. (02 JUN 2022) National Geographic.
6. ‘Parthenogenesis’. Britannica. (Accessed on 20 APR 2023)
7. Newton AA, Schnittker RR, Yu Z, et al. (2016) ‘Widespread failure to complete meiosis does not impair fecundity in parthenogenetic whiptail lizards’. Development, 143(23):4486-4494.
8. ‘Diet Review: Ketogenic Diet for Weight Loss’. Harvard T.H. Chan School of Public Health. (Accessed on 19 APR 2023)

在這個嘈雜的世界裡，我們不能再那麼漫不經心的看待日常的喧囂。

這些噪音並沒有達到或超過一般所認定的「危險」程度，它們不是新奇的聲音，也不是令人提高警覺的聲音，而是一些持續不斷的聲音，並且它們的聲學特質隨著時間推移後通常還能保持一致。因此，這些聲音傳遞不了多少訊息，它們大部分被視為「背景噪音」，所以經常遭到我們忽略。

不容忽視的背景噪音

我們不去聽這些聲音，但我們是真的沒聽到？或者我們只是在一種持續警戒的狀態下過活？我們都有過這種經驗：聲音消逝後才發現它的存在。

常見的例子有空調壓縮機的運轉聲，或是卡車怠速時的引擎運轉聲，等空調的壓縮機結束運轉循環或卡車引擎關閉後，我們才突然「聽見」了寂靜，然後長舒一口氣，短暫地陶醉在這份平靜裡，直到聲音再次響起或被其他擾人的聲音所取代。

如果我們的耳朵沒有因此受損，而多數時候也可以不去理睬這些聲音，那麼我們還需要關心這樣的噪音所帶來的困擾嗎？科學給我們的答案是：

我們確實該注意這些聲音，並且為我們的大腦感到擔心。

暴露於中等程度的噪音後，聽力閾值屬正常的人可能會在有噪音的環境中出現難以理解語言的情況。除此之外，嘈雜的環境本來就有許多跟聽力無關的負面影響，但這種情況卻時常被低估。

長期暴露在噪音下如住在機場附近，會導致人們感受到整體生活品質的下降、感受到壓力增加並伴隨著壓力荷爾蒙皮質醇（cortisol）的分泌量增加、記憶力和學習能力產生問題、難以執行有挑戰性的任務，甚至會導致血管硬化和其他心血管疾病。

根據世界衛生組織估計，每一年因噪音暴露及其帶來的間接影響（如高血壓和認知表現衰退）而生病、引發殘疾，或早逝的人數相當驚人。

噪音使專注力下降

噪音還會對學習和專注度產生干擾。

在紐約市的公立學校，根據教室所在位置是學校鄰近繁忙的高架鐵路的一側，或是位於可屏蔽火車噪音的另一側，學生的閱讀測驗結果有明顯的差異；教室位於嘈雜側的學生閱讀能力落後同儕三到十一個月。

發現噪音有這般影響之後，紐約市公共運輸局在學校附近的鐵軌上鋪設了橡膠墊，教育局則是在環境最嘈雜的教室裡加裝了減噪建材，這兩項措施共計將噪音強度減少了 6 至 8 分貝，之後，不同教室間學生閱讀測驗的差異很快就消失了。

噪音造成的影響不只局限於聽覺相關，或是語言相關（如閱讀）之類的任務。有一項實驗要求受試者執行追蹤視覺物體的任務：用滑鼠跟著螢幕上一顆會動的球移動，與此同時，螢幕上還有其他動來動去的球。執行這項任務時，因為職業關係而長期暴露在噪音環境中的受試者遇到較多困難，尤其當任務搭配著隨機出現的噪音時更是如此，這些受試者的反應比較慢，無法緊跟著目標球。

睡眠凶手

在《為什麼要睡覺？》（Why We Sleep）一書中，加州大學柏克萊分校的睡眠科學家沃克（Matthew Walker）提到，缺乏良好的睡眠是「二十一世紀人類最大的公共衛生挑戰」。

睡眠逐漸被視為是影響健康的重要因素，我們的心血管系統、免疫系統以及思考能力，都會受到睡眠的影響；噪音是阻礙一夜好眠的最大凶手。噪音，甚至是音量極低的噪音，會破壞睡眠的品質，導致我們醒著的時間變多了，醒來的時間也提早了。

環境中的噪音會影響我們的睡眠品質，促使身體產生動作、從睡眠中醒來，以及心跳速率變快。交通噪音會縮短睡眠時的快速動眼期（rapid eye movement，REM，即做夢期）和慢波期（slow-wave，即深眠期），並降低夜晚睡覺時所感受到的放鬆感受。

——本文摘自《大腦這樣「聽」：大腦如何處理聲音，並影響你對世界的認識》，2022 年 12 月，天下文化出版，未經同意請勿轉載。

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• 文／邱彥哲｜雅文基金會聽語科學研究中心助理

馬路旁停著一台沒有熄火、引擎正在運轉的車，另一側站著一位警察，正在吹哨指揮交通。你覺得哪個聲音「聽起來」比較清楚呢？你會發現，高亢的哨音比較大聲，而且清楚；而低沉的引擎聲，似乎又小聲又模糊。雖然這只是舉例，卻也是我們的生活經歷。想知道背後的原因嗎？請繼續看下去，讓我們一起揭開聽覺感知的神秘面紗。

你真的知道「聲音」是什麼嗎？

在認識聽覺感知之前，我們要先從聲音本質講起。我們都知道，以物理的角度來說，聲音是一種振動能量。物體藉由重複性的移動產生振動，振動影響周圍介質（一般來說是空氣），介質粒子會因疏密變化而產生壓力，最後形成波的型態，將能量傳遞出去。聲波振動有兩種性質：一個是頻率（Frequency），也就是一秒內振動的次數，以赫茲（Hertz, Hz）作為單位；另一個是音強（Intensity），與聲波的振幅有關，也可以說是振動產生的氣壓大小，專業上會以「力」的單位「每平方公尺多少牛頓（Newton, N; N/m²）」來標示。

然而，直接使用牛頓標示音強，數值範圍會過大，也較不直觀，所以通常會將此數值轉換為我們常見的「分貝」（decibels, dB）來表示。在這裡，我們只要知道分貝數大小表示聲音物理上的強度就可以了。讀到這行，強烈的睡意是否已經襲來？先等等！聲音還有你不為人知的一面。

分貝比較大，聽起來卻比較小聲？

換個角度，從人類感知的面向來講，上述物理現象，其實可以對應到我們常說的「音高」跟「音量」：頻率對應音高，通常頻率越高，音高越高；音強對應音量，通常音強越大，音量越大。但是，上面說的只是「通常」的情況。實際上，事情不是我們想的那麼簡單。

我們可以把人類的感知能力當作一面濾鏡，當外界刺激進入感知範圍後，事物的邏輯就可能會產生新的樣貌。拿前面的「音量」來說，並不是在所有情況下，音強大的聲音，聽起來就真的比較大聲；因為聲音還同時有頻率的性質，所以在感知音量時，也會受到頻率的影響。

咦？也就是說，一個音強比較大的聲音，聽起來可能會比較小聲嗎？沒錯！同樣音強，但不同頻率的聲音，就聽覺感受來說，音量聽起來確實可能會不一樣。那麼，人類感知音量的全貌，究竟是什麼樣子呢？

音量感知的秘密──等響曲線

首次針對這類議題探討的，是物理學家 Fletcher 及 Munson (1993)。他們研究的背景是在 1933 年。當時，對於音量大小的描述，還停留在使用樂理強弱符號（如：p, piano, 表示「弱」; f, forte, 表示「強」）的相對概念。他們意識到，即使都用「強」來描述某個聲音，大家的感受卻不盡相同。於是他們進行實驗，運用數學方法，繪製出一張曲線圖，被後人稱為弗萊徹–蒙森曲線（Fletcher–Munson Curves），也就是「等響曲線（Equal-Loudness Curves）」的概念原型。

這張圖被後來的研究者不斷修正，直到 2003 年，國際標準化組織（International Organization for Standardization, 簡稱 ISO）發表最新版本「ISO 226：2003」。有了這張圖，音量感知的秘密就昭然若揭了──等響曲線堪稱人類音量感知的「鳥瞰圖」！

心理感受的「音量」 ≠ 物理實際的「音強」

看不懂這張圖嗎？沒關係，且讓我娓娓道來。在此之前，我們要先了解「響度」的概念。在心理聲學領域，研究者會使用響度來表示我們一般所說的音量，並以「方（Phon）」作為響度的單位。方是什麼呢？簡單來講，就是一個聲音以 1,000 赫茲純音為參考音的主觀音量大小（Howard & Angus, 2017）。舉例來說，40 方表示 1,000 赫茲的純音，以音強 40 分貝播放時，所聽起來的音量大小；若是 60 方的話，則是 1,000 赫茲純音，以音強 60 分貝播放時，所聽起來的音量大小。

有了響度的概念，我們回頭看圖，會發現在等響曲線圖中，40 方的曲線從 1,000 赫茲往低頻區間延伸時，分貝數會逐漸上升。這就是說，如果兩個聲音要聽起來一樣大聲（響度／音量），100 赫茲聲音的分貝數（音強）需要比 1,000 赫茲來得大才有辦法。換個角度解釋，物理上同樣是 60 分貝（音強）的聲音，在 100 赫茲上，我們聽起來差不多僅是 40 方響度（音量）的聲音大小，但在 1,000 赫茲時，聽起來卻會更大聲。

聽起來是不是有點複雜呢？其實，你只要記住以下兩點即可：

1. 等響曲線圖中，同一曲線所經之處，聲音響度／音量（聽起來）都是相等的。
2. 人類音量感知對 1,000 赫茲附近的頻率特別敏感（聽起來特別大聲）。

現在，你知道為什麼低頻引擎聲會聽起來那麼模糊了吧？這時候你可能會說：「喔，我知道了。但這跟我有什麼關係呢？」有的，這和你荷包的關係可大了！

等響曲線的日常應用──聲音照相

你知道政府已經在 2021 年開始進行「聲音照相」（張雄風，2020）執法了嗎？所謂「聲音照相」，是指行經規定路段的車輛，如果超過指定分貝，就會被裝有噪音計的「聲音照相機」紀錄下來，進行開罰。你可能想問：「蛤？用噪音計量一量就要罰我，有沒有道理啊？」有呢！噪音計可是為我們量身訂做的喔！

根據《噪音管制法》訂定之《噪音管制標準》第二條之二（2013），「音量：以分貝（dB（A））為單位，括號中 A 指在噪音計上 A 權位置之測量值。」也就是說，噪音計在量測到噪音時，要以「分貝（A）」為單位。我相信你聽過分貝，但沒想到分貝還有分 A、B、C？

其實，所謂的分貝（A）指的是「針對原始分貝值進行 A 加權」後的結果，而「A 加權」其實就是模擬等響曲線中的 40 方曲線。進行 A 加權的過程，是將噪音低頻區間的分貝數減少，再少量增加中高頻區間的分貝數（王栢村，2018）。因為噪音計最後呈現的數值，是所有頻率區間的平均結果，若是不經過 A 加權，低頻區間的數值會使整體分貝數過度膨脹，這樣「測起來」就會跟「聽起來」不一樣了。可見噪音不是隨意測量，要罰人民的錢也不是那麼容易的呢！

閱讀至此，我們了解到，人類對於不同頻率的聲音，有著不同的音量敏感度，而且聲音也能從心理感知的角度來觀察。再者，等響曲線除了揭露音量感知的神秘面紗，還實際在社會秩序中發揮作用，可見等響曲線是多麼重要的發現啊！ 

參考文獻

• 王栢村（2018）。《振動噪音科普專欄》聲音壓力位準 dB 和 dB（A）有甚麼不同？。振動噪音產學技術聯盟。
• 張雄風（2020）。聲音照相 110 年元旦上路 違規最高罰 3600 元。中央通訊社。
• 噪音管制標準（2013）。
• Fletcher, H., & Munson, W. A. (1933). Loudness, its definition, measurement and calculation. Bell System Technical Journal, 12 (4) , 377-430.
• Howard, D. M., & Angus, J. A. (2017). Acoustics and psychoacoustics. Routledge.