“粗糙”使尖叫脱颖而出
尖叫声是人类能发出的最原始的声音之一。它的作用是向他人发出危险警报，并告诉他人“我需要帮助”。为了达到这一目的，它必须听起来与众不同，这样才能从嘈杂的日常声音中脱颖而出。
尖叫声是高亢响亮的，但是它引人注意的地方并不仅仅在于音调高或者嗓门大。研究人员发现，尖叫声之所以特别，是因为它具有一种“粗糙”（Roughness）的声学特征。
正如其名，声学上的“粗糙度”指的是一种让声音听起来粗糙刺耳的特性，这种特性主要与声波的振幅变化有关。
我们平时所听到的声音，大多是由多个单音混合在一起的复合音。由于声波干涉等因素的作用，复合声波的振幅（对应着声音的响度）也往往会随时间发生变化。
声波振幅不变（左）和声波振幅周期性变化（右）的例子。图片来自：musicalgorithms.ewu.edu
当声波振幅的变化比较慢时，人们听到的是能够清晰分辨的、忽强忽弱的声音，而变化频率很高时，人会感觉自己听到的声音强度恒定不变。在这两种情况下，声音听起来都不会非常刺耳。而当振幅变化的频率处于二者之间时，声音会产生“嗡嗡作响”的效果，带来“粗糙”的感受。
据研究者分析，尖叫声的振幅变化频率介于30~150次/秒之间，这正好处于会产生“粗糙感”的区间当中。
作为对照，研究人员同时对生活中其他类别的声音进行了分析。结果显示，无论是普通的谈话声，还是器乐演奏和歌唱，它们都不具备这样的特性。产生“粗糙感”的声学区间似乎是专门留给尖叫声的，这样它们就能够有效地传递警报信息，不会与日常交流相混淆。
直击“恐惧中枢”
通过功能性磁共振成像 (fMRI)扫描，研究人员发现，在听到尖叫声时，人脑中的听觉中枢与杏仁核（amygdala） 都会被激活，且杏仁核对声音粗糙度具有特殊的敏感性，这是听觉中枢所不具有的。
研究者人为调整了声音的粗糙度进行实验，结果显示，粗糙度越强的声音，它激活被试杏仁核的能力也越强。而杏仁核是人脑中的“恐惧中枢”，它与应急反应也密切相关。由此看来，尖叫声似乎可以直接通过恐惧中枢产生恐惧感，而不需预先经过听觉中枢处理。这提高了“警报”信息的传递效率，使人们能对危险迅速产生反应。
应用潜能
研究人员还发现，人工制造的警报声具有与尖叫类似的“粗糙”声学特征，警报声的设计者们似乎在不经意间利用了这种特性。通过对粗糙度的调节，我们还可以让警报声产生更好的效果。
研究者表示，除了尖叫之外，他们下一步还将对婴儿啼哭的声音进行分析。此外，指甲挠黑板等声音的恐怖之处是否也与粗糙度有关，这也会是一个相当有趣的课题。
