Бинауральный эффект основан на резонансе колебательных систем - это достаточно хорошо исследованное в физике явление. Например, если возбудить камертон на частоте 440 герц и поднести его к другому, не-возбужденному, камертону с собственной частотой также 440 герц, то последний тоже начнет звучать. В этом случае говорят, что первый камертон заставил второй резонировать. Физика резонансного взаимодействия с не меньшим успехом применима и к биологическим системам, в том числе к возникающим в мозге электромагнитным волнам. Эти волны являются следствием электрохимической активности мозга, и могут быть зафиксированы при помощи специального оборудования. Частота этих волн зависит от активности нейронов в мозге. Поскольку нейронная активность носит электрохимический характер, то мозговая деятельность может быть изменена путём введения специальных препаратов (психотропных), путём электромагнитной индукции или посредством резонансного взаимодействия с внешними системами. К слову сказать, кофеин, никотин и алкоголь также относятся к психотропным средствам. Гетеродинированные радио- и СВЧ-сигналы вокруг нас, равно как и бинауральные биения в технологии Hemi-Sync (см. ниже) являются средой резонансного взаимодействия.

Бинауральный эффект был открыт в 1839 году немецким исследователем Г. В. Давом. Способность людей воспринимать бинауральные биения возникла в результате эволюционной адаптации. Многие виды животных обладают такой же способностью благодаря особенностям структуры своего мозга. Полоса частот, в которой то или иное животное может воспринимать бинауральные ритмы, зависит от размеров его черепной коробки. В случае с человеком несущая частота должна быть чуть ниже 1000 Гц. Длина волны акустического сигнала такой частоты не превышает размеров черепной коробки человека, таким образом, она огибает голову по принципу дифракции.

Для лучшего понимания в качестве примера можно рассмотреть распространение радиоволн. Низкочастотные радиосигналы (длинные и средние волны) способны достигать любой точки планеты, независимо от препятствий на их пути в виде гор, строений и т.п. Высокочастотные (короткие) радиоволны, типа УКВ и FM-радио, телевидения и СВЧ, распространяются по прямой линии и не могут огибать Землю, горы и высокие здания являются для них непреодолимым препятствием.

Акустические сигналы с частотой менее 1000 Гц огибают голову, благодаря чему их слышат оба уха. Но поскольку между ушами имеется определённое расстояние, мозг "слышит" сигналы, поступающие от них, с разными фазами, т.е. каждое ухо слышит свою часть волны, по мере того как она огибает голову. Именно эта разность фаз и позволяет мозгу точно определять расположение источника звука при частоте менее 1000 Гц. При частоте звука более 8000 Гц с локализацией источника уже хорошо справляется внешний слух. Почти все звуки, издаваемые животными, имеют частоту ниже 1000 гц. Несложно догадаться, зачем им понадобилось умение точно вычислять местонахождение друг друга. Когда в правое и левое уши попадают сигналы различных частот, мозг вычисляет разность фаз между этими сигналами. В нормальных условиях это дало бы информацию о направлении звука. Но при прослушивании бинауральных ритмов, когда звук идёт из наушников или стереодинамиков, мозг производит наложение этих двух сигналов, и в результате получается третья, "разностная", частота, что и называется бинауральным эффектом. Он воспринимается как биения на частоте, равной разности частот, слышимых правым и левым ухом. Исследования показали, что пространственно эти биения возникают в верхней оливе, расположенной в стволе мозга - первой точке контралатеральной интеграции органов слуха. Эта активность передается в кору мозга, где ее можно зафиксировать с помощью ЭЭГ.

Бинауральные биения хорошо слышимы на низких частотах (менее 30 Гц), что соответствует спектру ЭЭГ. Этот феномен, равно как и частотный отклик в мозге на бинауральные фонограммы, помогает понять, какое именно воздействие будет эффективным для достижения изменённых состояний сознания. Об изменениях в сознании, производимых бинауральными ритмами, существует огромное количество устных свидетельств и всё возрастающее число научных экспериментов. "Субъективные ощущения от прослушивания фонограмм с бинауральными ритмами могут быть как стимулирующими, так и успокаивающими, в зависимости от частоты ритма".

Прослушивание фонограмм с бинауральными ритмами не обязательно приведёт к измененнию состояния Вашего сознания, особенно если у Вас имеется определенная инерция психофизиологического характера, связанная с гомеостазом, которая мешает воздействию бинауральных ритмов на сознание. Гомеостаза обычно зависит от условий жизни, в то же время оставаясь подверженным волевым воздействиям, как сознательным, так и подсознательным, и это сопротивление надо преодолеть, если вы хотите добиться изменения в состоянии сознания. Субъективные ощущения воздействия бинауральных ритмов могут быть обусловлены целым рядом промежуточных факторов. Немалую роль играют желание и способность слушающего расслабиться и сфокусировать внимание. Это, возможно, и является причиной некоторых устных свидетельств о непостоянстве воздействия бинауральных ритмов. Не исключено также влияние других внешних факторов. Например, восприимчивость к бинауральному ритму усиливается при наложении на него белого шума, поэтому он часто используется в качестве фона в подобных фонограммах. Для усиления воздействия бинауральных биений на состояние сознания используются и музыка, и направленное воображение, и словесные внушения для "слома" бессознательного внутреннего противодействия, иногда в качестве фона также используется гудение.

Hemi-Sync - это технология слухового восприятия, разработанная и запатентованная Робертом А. Монро. В ходе её исследования участники добровольно прослушивали наборы сложных аудиоритмов в комбинации с музыкой или различными видами шума. Элементом этого процесса являлись бинауральные ритмы. Механизм их воздействия заключается в отклике в электрической (ЭЭГ) активности мозга на частоте, идентичной частоте бинаурального ритма. Это присутствие резонансного отклика в теменных долях мозга в ответ на акустическое воздействие зафиксировано во многих ЭЭГ. Стимуляция бинауральными ритмами, вместе с другими элементами процесса Hemi-Sync, облегчает доступ к изменённым состояниям сознания. Эффективность Hemi-Sync подтверждается сообщениями тысяч пользователей Hemi-Sync, а также происходящими при этом задокументированными физиологическими изменениями.

Области применения Hemi-Sync варьируются от релаксации, медитации, снятия стресса, боли, улучшения качества сна, укрепления общего состояния и восприимчивости к обучению до усиления творческой активности, интуиции, имитации действия наркотических средств, внетелесных переживаний. Технология Hemi-Sync включает в себя хорошо известные анатомические последствия контроля дыхания и прогрессивной релаксации, а также психологические приёмы внушения и визуализации. Она включает в себя также физику резонансных взаимодействий и электрофизиологию мозга.