DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-67812-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39075109
تاريخ النشر: 2024-07-29
المؤلف: Zhengkang Bai وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار الضوضاء وإدارتها
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة التأثيرات الاستعادة النفسية والفسيولوجية للمناظر الصوتية الطبيعية في حديقة تشانغجياجيه الوطنية، الصين، مع التركيز على الفروق بين تركيبات الصوت ذات العنصر الواحد وتركيبات الصوت متعددة العناصر. باستخدام إشارات تخطيط الدماغ الكهربائي ومقياس الحالة النفسية القصير POMS، تؤكد الأبحاث حدوث تغييرات إيجابية كبيرة في المؤشرات النفسية والفسيولوجية للمشاركين بعد التعرض للمناظر الصوتية الطبيعية (p = 0.001). ومن الجدير بالذكر أن تركيبة الصوت الطبيعي المتعددة أظهرت تأثيرات استعادة أفضل مقارنة بالأصوات ذات العنصر الواحد، حيث احتلت المرتبة الأولى في الفعالية العامة. كانت الفروق بين الجنسين ضئيلة، حيث أظهرت فقط أصوات الرياح اختلافًا كبيرًا في تأثيرات الاستعادة.
منهجياً، استخدمت الدراسة تحليل التجمع والانحدار الجبهي لتحليل البيانات، مما يضمن الموثوقية والصلاحية مع قيمة ألفا كرونباخ تبلغ 0.795 وقيمة KMO تبلغ 0.696. تؤكد النتائج على أهمية الاستفادة من المناظر الصوتية الطبيعية المتنوعة من أجل الاستعادة النفسية، مما يشير إلى أنه ينبغي على الحدائق الوطنية تحسين بيئاتها الصوتية لتعزيز رفاهية الزوار. تشمل التوصيات اختيار مواقع علاج المناظر الصوتية بأصوات طبيعية متنوعة وتطوير مناطق مخصصة لصوت الرياح، الذي أثبت فعاليته في الاستعادة. بشكل عام، تساهم هذه الأبحاث في فهم العلاقة بين المناظر الصوتية الطبيعية وصحة الإنسان، داعيةً إلى تحسين تخطيط المناظر الصوتية واستراتيجيات الحفظ لتعزيز الاتصال المتناغم بين الناس والطبيعة.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث المواد الصوتية التي تم جمعها للتحليل، والتي تشمل أصوات طبيعية متنوعة بما في ذلك الهيدروأكوستيك، صوت الرياح، تغريد الطيور، زقزوق الحشرات، وفئة الصوت المدمج. تم تحديد المعايير المحددة لهذه الأصوات: تم تسجيل الهيدروأكوستيك عند سرعة مياه تبلغ 2.1 م/ث مع مستوى صوت يبلغ 35 ديسيبل A، بينما تم تصنيف صوت الرياح بسرعات رياح تبلغ 3.1 م/ث، مصنفة كنسيم من المستوى الثاني. تم قياس تغريد الطيور عند 43.1 ديسيبل A، مما أدى إلى تحديد أربعة أنواع من الطيور بناءً على طيف تردداتها: اللقلق (2 كيلو هرتز – 3.1 كيلو هرتز)، العصفور المنزلي (3.3 كيلو هرتز – 4 كيلو هرتز)، المينا (4.3 كيلو هرتز – 5 كيلو هرتز)، والروبن الأوروبي (6 كيلو هرتز – 7 كيلو هرتز).
بالإضافة إلى ذلك، استخدمت الدراسة منهجيات مشابهة لتحديد أنواع الحشرات، مع التركيز بشكل أساسي على الصراصير والنحل. خلص التحليل إلى أن فئة الصوت المدمج لم تشمل فقط الأصوات الطبيعية المذكورة أعلاه ولكن أيضًا ميزت نداءات قردة مميزة، كما أكد التقييم من قبل الخبراء. توفر هذه المجموعة الشاملة من المواد الصوتية أساسًا بحثيًا لمزيد من الدراسات حول الصوتيات البيئية والتنوع البيولوجي.
طرق
استخدمت الدراسة نهجًا مختلطًا، يجمع بين جمع الصوت في الهواء الطلق والقياسات الفسيولوجية والنفسية في الداخل لتقليل التأثيرات الخارجية مثل الضوضاء المحيطة وظروف الطقس. تم تسجيل مقاطع الصوت في بيئة محكومة خلال طقس معتدل من 13 إلى 14 أغسطس 2023، باستخدام أجهزة Sony ICD-PX470 الموضوعة على ارتفاع 1.5 متر فوق الماء. تم تعديل التسجيلات لتكون حوالي 60 ثانية، وتم تقييمها من قبل الخبراء لضمان الجودة. تم التحكم بدقة في بيئة المختبر من حيث درجة الحرارة (حوالي 26 درجة مئوية) والرطوبة (حوالي 80%)، وخضع المشاركون لجلسات فردية مع تقليل المشتتات البصرية والسمعية.
شمل العملية التجريبية ثلاث مراحل، بما في ذلك تأقلم المشاركين وتقييمات الصحة لضمان السمع الطبيعي والهدوء. تم إجراء تجميع طبقي لـ 52 مشاركًا بناءً على المؤشرات النفسية والفسيولوجية، مما أدى إلى تشكيل مجموعات متميزة لمشاهد صوتية مختلفة. ومن الجدير بالذكر أن الهيدروأكوستيك وزقزوق الحشرات وتغريد الطيور كانت لها تأثيرات إيجابية مستمرة على التأثير الإيجابي (PA)، بينما تم عزل الهيدروأكوستيك في تأثيره على التأثير السلبي (NA). كشف تحليل الانحدار الجبهي أيضًا أن الصوت المدمج يؤثر بشكل كبير على كل من الاستعادة النفسية والفسيولوجية، مما يدعم فرضيات الدراسة ويوفر إطارًا كميًا لفهم تأثيرات المناظر الصوتية الطبيعية على الرفاهية.
نتائج
فحصت نتائج الدراسة تأثير المناظر الصوتية الطبيعية المختلفة على الاسترخاء الفسيولوجي، الذي تم قياسه من خلال قيم Pm. أظهر اختبار العادية أن الهيدروأكوستيك وتغريد الطيور والأصوات الطبيعية المدمجة لم تتوافق مع توزيع طبيعي، بينما كان صوت الرياح وزقزوق الحشرات يتوافقان. وبالتالي، تم تطبيق اختبارات ويلكوكسون للعينات المزدوجة على البيانات غير الموزعة بشكل طبيعي، واستخدمت اختبارات t للعينات المزدوجة للأصوات الموزعة بشكل طبيعي. أظهرت جميع المناظر الصوتية الخمس – الهيدروأكوستيك، صوت الرياح، تغريد الطيور، زقزوق الحشرات، والأصوات المدمجة – تأثيرات ذات دلالة إحصائية على مستويات Pm (p < 0.001)، حيث شهدت الغالبية العظمى من المشاركين زيادة في Pm بعد التعرض. أظهرت أحجام التأثير، التي تم حسابها باستخدام d لكوهين، أن صوت الرياح كان له التأثير الأكبر (d = 4.873)، يليه الصوت المدمج (d = 3.400)، تغريد الطيور (d = 2.985)، وزقزوق الحشرات (d = 1.752)، بينما كان للهيدروأكوستيك حجم تأثير كبير (d = 0.945) لكنه كان الأقل استعادة. بالإضافة إلى ذلك، أشار تحليل ANOVA أحادي الاتجاه إلى أن الجنس لم يؤثر بشكل كبير على تغييرات Pm عبر معظم المناظر الصوتية، باستثناء صوت الرياح، حيث لوحظ تأثير كبير للجنس (p = 0.00). بشكل عام، تؤكد النتائج على الإمكانات الاستعادة للمناظر الصوتية الطبيعية على الاسترخاء الفسيولوجي، مع كون صوت الرياح الأكثر فعالية.
مناقشة
تدرس الدراسة التأثيرات الاستعادة للمناظر الصوتية الطبيعية المختلفة على التعافي النفسي والفسيولوجي، التي أجريت في حديقة تشانغجياجيه الوطنية. تشير النتائج إلى أن المناظر الصوتية متعددة العناصر أكثر استعادة من تلك ذات العنصر الواحد، مع اختلافات كبيرة في نتائج التعافي بناءً على الجنس. استخدمت الأبحاث إشارات تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) لقياس الاستجابات الفسيولوجية، مما يكشف أن التعرض للمناظر الصوتية مثل الهيدروأكوستيك، تغريد الطيور، زقزوق الحشرات، والصوت المدمج زاد بشكل كبير من مؤشر الانتباه eSense (Pa) ومؤشر الاسترخاء eSense (Pm). أظهرت النتائج أن جميع المناظر الصوتية أثرت بشكل إيجابي على مستويات الاسترخاء والانتباه لدى المشاركين، مع عرض الصوت المدمج لأكبر تأثير استعادة.
صنفت تحليل التجميع الهرمي المشاركين بناءً على استجاباتهم العاطفية، بينما قامت نماذج الانحدار الجبهي بتحديد العلاقات بين المناظر الصوتية وتأثيرات التعافي، محققة قيم ملاءمة عالية (R² = 0.973 لـ Pm و R² = 0.96 لـ Pa). تقترح الدراسة أن تعزيز المناظر الصوتية الطبيعية يمكن أن يكون استراتيجية قابلة للتطبيق لتحسين الصحة النفسية العامة، مما يوجه صانعي السياسات وإدارة الحدائق في تخطيط المناظر الصوتية وتعزيز الأنشطة الترفيهية التي تعزز الرفاهية النفسية. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على أهمية المناظر الصوتية الطبيعية في التعافي النفسي وتبرز الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف لتأثيراتها عبر مجموعات سكانية متنوعة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-67812-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39075109
Publication Date: 2024-07-29
Author(s): Zhengkang Bai et al.
Primary Topic: Noise Effects and Management
Overview
This study investigates the psychophysiological restorative effects of natural soundscapes in Zhangjiajie National Forest Park, China, focusing on the differences between single-element and multi-element sound combinations. Utilizing electroencephalogram signals and the POMS short-form psychological scale, the research confirms significant positive changes in participants’ psychological and physiological indices after exposure to natural soundscapes (p = 0.001). Notably, the multi-natural sound combination demonstrated superior restorative effects compared to single-element sounds, ranking first in overall effectiveness. Gender differences were minimal, with only Windy Sound showing a significant variation in restoration effects.
Methodologically, the study employed cluster analysis and ridge regression to analyze the data, ensuring reliability and validity with a Cronbach’s alpha of 0.795 and a KMO value of 0.696. The findings underscore the importance of leveraging diverse natural soundscapes for psychological restoration, suggesting that national forest parks should enhance their acoustic environments to promote visitor well-being. Recommendations include selecting soundscape therapy locations with varied natural sounds and developing dedicated areas for Windy Sound, which has proven effective for restoration. Overall, this research contributes to understanding the relationship between natural soundscapes and human health, advocating for better soundscape planning and conservation strategies to foster a harmonious connection between people and nature.
Introduction
The introduction of the research paper details the soundscape materials collected for analysis, which encompass various natural sounds including Hydroacoustics, Windy Sound, Birdsong, Insect Chirping, and a Combined Sound category. The specific parameters of these sounds are outlined: Hydroacoustics were recorded at a water speed of 2.1 m/s with a sound level of 35 dBA, while Windy Sound was characterized by a wind speed of 3.1 m/s, classified as a second-level breeze. Birdsong was measured at 43.1 dBA, leading to the identification of four bird species based on their frequency spectra: Horn Lark (2 kHz – 3.1 kHz), House Sparrow (3.3 kHz – 4 kHz), Mynah (4.3 kHz – 5 kHz), and European Robin (6 kHz – 7 kHz).
Additionally, the study employed similar methodologies to identify insect species, primarily focusing on Cicadas and Bees. The analysis concluded that the Combined Sound category not only included the aforementioned natural sounds but also featured distinct monkey calls, as confirmed by expert evaluation. This comprehensive collection of soundscape materials provides a foundational basis for further research into ecological acoustics and biodiversity.
Methods
The study employed a mixed-methods approach, integrating outdoor audio collection and indoor physiological and psychological measurements to minimize external influences such as ambient noise and weather conditions. Audio segments were recorded in a controlled environment during mild weather from August 13 to 14, 2023, using Sony ICD-PX470 devices positioned 1.5 meters above water. The recordings, edited to approximately 60 seconds, were evaluated by experts to ensure quality. The laboratory environment was meticulously controlled for temperature (approximately 26°C) and humidity (around 80%), and participants underwent individual sessions with visual and auditory distractions minimized.
The experimental process involved three phases, including participant acclimatization and health assessments to ensure normal hearing and calmness. Stratified clustering of 52 participants was conducted based on psychological and physiological indicators, leading to distinct groupings for different soundscapes. Notably, Hydroacoustics, Insect Chirping, and Birdsong were found to consistently influence positive affect (PA), while Hydroacoustics was isolated in its effect on negative affect (NA). Ridge regression analysis further revealed that Combined Sound significantly impacts both psychological and physiological restoration, supporting the study’s hypotheses and providing a quantitative framework for understanding the effects of natural soundscapes on well-being.
Results
The results of the study examined the influence of various natural soundscapes on physiological relaxation, measured through Pm values. A normality test indicated that hydroacoustics, birdsong, and combined natural sounds did not conform to a normal distribution, while Windy Sound and Insect Chirping did. Consequently, paired-sample Wilcoxon tests were applied to the non-normally distributed data, and paired-sample t-tests were used for the normally distributed soundscapes. All five soundscapes—hydroacoustics, Windy Sound, birdsong, Insect Chirping, and combined sounds—showed statistically significant effects on Pm levels (p < 0.001), with the majority of participants experiencing an increase in Pm after exposure. Effect sizes, calculated using Cohen's d, revealed that Windy Sound had the most substantial impact (d = 4.873), followed by Combined Sound (d = 3.400), Birdsong (d = 2.985), and Insect Chirping (d = 1.752), while Hydroacoustics had a large effect size (d = 0.945) but was the least restorative. Additionally, a one-way ANOVA indicated that gender did not significantly influence Pm changes across most soundscapes, except for Windy Sound, where a significant gender effect was observed (p = 0.00). Overall, the findings underscore the restorative potential of natural soundscapes on physiological relaxation, with Windy Sound being the most effective.
Discussion
The study investigates the restorative effects of various natural soundscapes on psychological and physiological recovery, conducted in Zhangjiajie National Forest Park. Findings indicate that multiple-element soundscapes are more restorative than single-element ones, with significant variations in recovery outcomes based on gender. The research utilized electroencephalogram (EEG) signals to measure physiological responses, revealing that exposure to soundscapes such as Hydroacoustics, Birdsong, Insect Chirping, and Combined Sound significantly increased the eSense Attention Index (Pa) and eSense Relaxation Index (Pm). The results demonstrated that all soundscapes positively influenced participants’ relaxation and attention levels, with the Combined Sound exhibiting the most substantial restorative effect.
Hierarchical clustering analysis categorized participants based on their emotional responses, while ridge regression models quantified the relationships between soundscapes and recovery effects, achieving high goodness-of-fit values (R² = 0.973 for Pm and R² = 0.96 for Pa). The study suggests that enhancing natural soundscapes could be a viable strategy for improving public mental health, guiding policymakers and park management in soundscape planning and promoting recreational activities that foster mental well-being. Overall, the research underscores the importance of natural soundscapes in psychological recovery and highlights the need for further exploration of their effects across diverse populations.