Słyszysz delikatny szum fal,
odległe krzyki mewy.
Nagle spokój zakłóca denerwujące bzyczenie,
jest coraz bliżej, i bliżej, i bliżej.
I nagle... plask!
Pozbywasz się uciążliwego komara i spokój wraca.
Jak namierzyłeś hałas i jego źródło z taką dokładnością?
Zdolność rozpoznawania dźwięków i ich lokalizacji
jest możliwa dzięki układowi słuchowemu.
Jego dwie główne składowe to ucho i mózg.
Rolą ucha jest przełożenie energii fali dźwiękowej na impuls nerwowy.
Mózgu - odebranie i przetworzenie informacji zawartych w impulsie.
Żeby zrozumieć jak ten proces działa,
prześledzimy drogę dźwięku do ucha.
Wytworzone u źródła wibracje niosące dźwięk
podróżują jako fale dźwiękowe w powietrzu,
cieczach
lub ciałach stałych.
Nasze ucho wewnętrzne, nazywane ślimakiem,
wypełnia płyn przypominający słoną wodę.
Pierwszym wyzwaniem jest zamiana fal dźwiękowych,
niezależnie od ich źródła,
na ruchy płynu.
Z pomocą przychodzi błona bębenkowa, czyli membrana tympani,
i małe kosteczki ucha środkowego.
Przenoszą one ruchy z błony bębenkowej
na płyn w ślimaku, tworząc fale.
Kiedy dźwięk dostaje się do kanału słuchowego,
uderza membranę jak w bęben, wprawiając ją w wibracje.
Wibrująca błona wprawia w ruch kostkę nazywaną młoteczkiem,
która porusza kowadełko, a ta trzecią kość - strzemiączko.
Wprawia ona w ruch płyn w długich kanałach ślimaka.
Fala dźwiękowa jest przekształcana na ruch płynu,
dzięki czemu impuls dociera na drugi koniec ślimaka.
Całą powierzchnię ślimaka pokrywa błona podstawowa.
Zawiera ona komórki włoskowate ze specjalnymi wypustkami,
zwanymi stereocilia,
które są poruszane przez płyn w ślimaku i błonę podstawową.
Ruch ten generuje sygnał przekazywany przez komórki włoskowate
do nerwu słuchowego,
a następnie do mózgu, który interpretuje go jako dźwięk.
Kiedy dźwięk wprawia membranę podstawową w wibracje,
nie każda komórka włosowa się porusza.
Aktywne są tylko wybrane komórki w zależności od częstotliwości dźwięku.
To piękny przykład inżynierii.
Na jednym końcu membrana podstawowa jest sztywna,
wibruje tylko pod wpływem krótkich fal wysokich dźwięków.
Na drugim końcu jest elastyczna,
wibruje tylko pod wpływem długich fal o niskiej częstotliwości.
Także dźwięki wydawane przez mewy i komary
odbierane są przez inne rejony błony podstawowej.
Jak granie na różnych klawiszach pianina.
Ale to nie wszystko.
Mózg ma inne ważne zadanie do wykonania:
identyfikację kierunku, z którego dociera dźwięk.
W tym celu zestawia dźwięki dochodzące z obojga uszu,
by zlokalizować źródło.
Dźwięk wprost przed nami będzie dochodził do obojga uszu jednocześnie,
z takim samym natężeniem w każdym uchu.
Dźwięk o niskiej częstotliwości dochodzący z boku
dotrze do bliższego ucha o mikrosekundy wcześniej niż do dalszego.
Dźwięki o wysokiej częstotliwości będą głośniejsze w bliższym uchu,
ponieważ głowa blokuje ich dostęp do drugiego ucha.
Te informacje docierają do specjalnych części mózgu,
które analizują różnice w intensywności dźwięku z każdego ucha.
Rezultaty analizy przesyłają do kory słuchowej.
Teraz mózg ma wszystkie informacje, których potrzebuje:
wzorzec aktywności mówiący, co to za rodzaj dźwięku,
oraz informacje, skąd dochodzi.
Nie każdy słyszy w takim samym stopniu.
Utrata słuchu jest trzecią najczęstszą chorobą przewlekłą na świecie.
Ekspozycja na głośne dźwięki oraz niektóre narkotyki
mogą zabić komórki włoskowate
dostarczające sygnały z ucha do mózgu.
Choroby, jak stwardnienie kości, unieruchamiają kostki w uchu,
przez co nie mogą więcej wibrować.
Gdy pojawi się szum w uszach,
mózg podaje nam błędną informację,
sugerując dźwięk tam, gdzie go nie ma.
Gdy wszystko działa sprawnie,
nasz słuch jest niesamowity.
Uszy to niezwykle dopracowana biologiczna struktura,
która przekształca chaos wibracji otaczającego nas powietrza
w precyzyjne impulsy elektryczne,
dzięki którym rozróżniamy klaśnięcia, kapanie, westchnienia czy bzyczenie much.