Η επιστήμη της ακοής - Ντάγκλας Λ. Όλιβερ

Δείτε ολόκληρο το μάθημα εδώ: https://ed.ted.com/lessons/the-science-of-hearing-douglas-l-oliver

Η ικανότητα να αναγνωρίζουμε ήχους και να εντοπίζουμε την τοποθεσία τους είναι δυνατή χάρη στο ακουστικό σύστημα. Αποτελείται από δύο κύρια μέρη: το αυτί και τον εγκέφαλο. Δουλειά του αυτιού είναι να μετατρέπει την ηχητική ενέργεια σε νευρικά σήματα, του εγκεφάλου είναι να δέχεται και να επεξεργάζεται την πληροφορία του περιέχουν τα σήματα αυτά. Για να κατανοήσουμε πώς γίνεται αυτό, ο Ντάγκλας Λ. Όλιβερ ακολουθεί έναν ήχο στο ταξίδι του μέσα στο αυτί.

Μάθημα: Ντάγκλας Λ. Όλιβερ, ψηφιακή απεικόνιση: Cabong Studios.

Ακούτε το κύμα να σκάει απαλά,

τον μακρινό κρωγμό ενός γλάρου.

Τότε, όμως, ένα ενοχλητικό βουητό
διακόπτει την ηρεμία,

καθώς έρχεται πιο κοντά,
και πιο κοντά και πιο κοντά.

Μέχρι που...μπαμ!

Αποτελειώνετε το ενοχλητικό κουνούπι
και η γαλήνη αποκαθίσταται.

Πώς εντοπίσατε από μακριά αυτό τον θόρυβο
και την πηγή του με τέτοια ακρίβεια;

Η ικανότητα να αναγνωρίζουμε ήχους
και να ταυτοποιούμε την τοποθεσία τους

είναι εφικτή χάρη στο ακουστικό σύστημα.

Αυτό αποτελείται από δύο κύρια μέρη:
το αυτί και τον εγκέφαλο.

Δουλειά του αυτιού είναι να μετατρέπει
την ηχητική ενέργεια σε νευρικά σήματα,

του εγκεφάλου η υποδοχή και επεξεργασία
της πληροφορίας που περιέχουν τα σήματα.

Για να δούμε πώς λειτουργεί αυτό,

μπορούμε να ακολουθήσουμε έναν ήχο
στο ταξίδι του μέσα στο αυτί.

Η πηγή ενός ήχου δημιουργεί δονήσεις

που ταξιδεύουν με μορφή κυμάτων πίεσης
μέσω σωματιδίων στον αέρα,

στα υγρά

ή στα στερεά.

Όμως το έσω ους, που ονομάζεται κοχλίας

είναι στην πραγματικότητα γεμάτο
με υγρά που μοιάζουν το θαλασσινό νερό.

Επομένως, το πρώτο πρόβλημα είναι
το πώς να μετατραπούν τα ηχητικά κύματα

από όπου και αν έρχονται,

σε κύματα μέσα στο υγρό.

Η λύση είναι το τύμπανο,
ή τυμπανικός υμένας,

και τα μικροσκοπικά οστά στο μέσο ους.

Αυτά μετατρέπουν τις μεγάλες
κινήσεις του τυμπάνου

σε κύματα πίεσης
μέσα στο υγρό του κοχλία.

Όταν ο ήχος εισέλθει στον ακουστικό πόρο,

χτυπάει στο τύμπανο του αυτιού
και έτσι δονείται όπως ένα τύμπανο.

Το δονούμενο τύμπανο του αυτιού τραβάει
απότομα ένα οστό που ονομάζεται σφύρα,

το οποίο χτυπά τον άκμονα
και κουνά το τρίτο οστό, τον αναβολέα.

Η κίνησή του σπρώχνει το υγρό
μέσα στους επιμήκεις θαλάμους του κοχλία.

Εκεί, οι ηχητικές δονήσεις έχουν επιτέλους
μετατραπεί σε δονήσεις υγρού

και ταξιδεύουν σαν ένα κύμα
από τη μία άκρη του κοχλία στην άλλη.

Μια επιφάνεια που ονομάζεται βασική
μεμβράνη διατρέχει κατά μήκος του κοχλία.

Επενδύεται από τριχωτά κύτταρα
που έχουν εξειδικευμένα δομικά στοιχεία

που καλούνται στερεοκροσσοί,

τα οποία κινούνται

με τις δονήσεις του κοχλιακού
υγρού και της βασικής μεμβράνης.

Αυτή η κίνηση δημιουργεί ένα σήμα
που ταξιδεύει μέσω του τριχωτού κυττάρου,

εντός του ακουστικού νεύρου,

και έπειτα προς τον εγκέφαλο,
που το ερμηνεύει ως έναν συγκεκριμένο ήχο.

Όταν ένας ήχος κάνει
τη βασική μεμβράνη να δονείται,

δεν κινείται κάθε τριχωτό κύτταρο -

μόνο ορισμένα από αυτά,
ανάλογα με τη συχνότητα του ήχου.

Αυτό κατ' ουσίαν πρόκειται
για καλή μηχανική.

Στο ένα άκρο, η βασική
μεμβράνη είναι άκαμπτη,

καθώς δονείται μόνο σε ήχους μικρού
μήκους κύματος και υψηλής συχνότητας.

Το άλλο είναι πιο εύκαμπτο,

καθώς δονείται μόνο σε ήχους μεγάλου
μήκους κύματος και χαμηλής συχνότητας.

Συνεπώς, οι ήχοι που έκαναν
ο γλάρος και το κουνούπι

δονούν διαφορετικά μέρη
πάνω στη βασική μεμβράνη,

όπως όταν παίζει κανείς
διαφορετικά πλήκτρα στο πιάνο.

Όμως, δεν συμβαίνει μόνο αυτό.

Ο εγκέφαλος έχει ακόμη
μία σημαντική λειτουργία να εκτελέσει:

να αναγνωρίσει από πού
προέρχεται ένας ήχος.

Για αυτό, συγκρίνει τους ήχους
που έρχονται στα δύο αυτιά

για να εντοπίσει την πηγή στον χώρο.

Ένας ήχος ακριβώς μπροστά σας
θα φτάσει στα δύο αυτιά σας ταυτόχρονα.

Επίσης θα τον ακούσετε
με την ίδια ένταση σε κάθε αυτί.

Παρόλ' αυτά, ένας ήχος χαμηλής συχνότητας
προερχόμενος από τη μία πλευρά

θα φτάσει το κοντινό αυτί χιλιοστά
του δευτερολέπτου πριν φτάσει το μακρινό.

Και ήχοι υψηλής συχνότητας θα ακουστούν
πιο έντονα στο κοντινό αυτί

επειδή το κεφάλι σας
τους εμποδίζει στο μακρινό αυτί.

Αυτά τα δείγματα πληροφορίας φτάνουν
σε ειδικά μέρη του εγκεφαλικού στελέχους

που αναλύουν τις διαφορές
χρόνου και έντασης ανάμεσα στα αυτιά σας.

Αποστέλλουν τα αποτελέσματα
της ανάλυσής τους στον ακουστικό φλοιό.

Τώρα ο εγκέφαλος έχει
όλες τις πληροφορίες που χρειάζεται:

το πρότυπο δραστηριότητας
που μας λέει τι ήχος είναι,

και πληροφορίες σχετικά
με το πού είναι στο χώρο.

Δεν έχουν όλοι φυσιολογική ακοή.

Η απώλεια ακοής είναι η τρίτη συχνότερη
χρόνια ασθένεια στον κόσμο.

Οι δυνατοί ήχοι και κάποια φάρμακα
μπορεί να σκοτώσουν τα τριχωτά κύτταρα

εμποδίζοντας έτσι τα σήματα
να ταξιδέψουν από το αυτί στον εγκέφαλο.

Ασθένειες όπως η οστεοσκλήρυνση παγώνουν
τα μικροσκοπικά οστά στο αυτί

με αποτέλεσμα να μην δονούνται πλέον.

Και στις εμβοές,

ο εγκέφαλος κάνει περίεργα πράγματα

για να μας κάνει να νομίζουμε πως υπάρχει
ένας ήχος όταν δεν υπάρχει κανένας.

Όμως, όταν όντως δουλεύει,

η ακοή μας είναι ένα απίθανο,
εκλεπτυσμένο σύστημα.

Τα αυτιά μας περιβάλλουν ένα άριστα
προσαρμοσμένο βιολογικό μηχάνημα

που μετατρέπει την κακοφωνία
των δονήσεων στον αέρα γύρω μας

σε ακριβείς εναρμονισμένους
ηλεκτρικούς παλμούς

που διακρίνονται σε χειροκροτήματα,
χτύπους, αναστεναγμούς και μύγες.