La scienza dell'udito - Douglas L. Oliver

Vedi lezione intera: https://ed.ted.com/lessons/the-science-of-hearing-douglas-l-oliver

La capacità di riconoscere i suoni e di identificare la loro provenienza è possibile grazie all'apparato uditivo. Questo si compone di due parti principali: l'orecchio e il cervello. La funzione dell'orecchio è quella di convertire l'energia del suono in segnali neurali; quella del cervello invece è di ricevere e decifrare l'informazione che quei segnali contengono. Per capire come funziona, Douglas L. Oliver ha seguito un suono nel suo viaggio all'interno dell'orecchio.

Lezione di Douglas L. Oliver, animazione di Cabong Studios

Si sente il dolce infrangersi d'un onda,

il lontano gracchiare di un gabbiano,

ma poi un fastidioso ronzio
rompe la quiete,

si avvicina di più, sempre di più,
sempre di più.

Finché....zac!

La noiosa zanzara sparisce,
e torna la pace.

Come hai sentito quel rumore da lontano
e individuato esattamente chi lo faceva?

L'abilità di riconoscere suoni
e individuarne la provenienza

è possibile grazie all'apparato uditivo.

Si compone di due parti principali:
l'orecchio e il cervello.

Il compito dell'orecchio è di convertire
l'energia del suono in segnali neurali;

mentre il cervello riceve e decifra
l'informazione che i segnali contengono.

Per capire come funziona,

seguiremo il viaggio del suono
all'interno dell'orecchio.

L'origine di un suono crea vibrazioni

che viaggiano come onde di pressione
attraverso le particelle nell'aria

nei liquidi

o nei solidi.

Ma il nostro orecchio interno,
chiamato coclea,

è in realtà riempito con un liquido
simile all'acqua salata.

Quindi, il primo problema da risolvere
è come convertire quelle onde sonore,

da ovunque provengano,

in onde nel fluido.

La soluzione è il timpano,
o membrana timpanica,

e la catena degli ossicini
nell'orecchio medio.

Questi convertono i movimenti del timpano

in onde di pressione
nel fluido della coclea.

Quando il suono entra nel canale uditivo,

colpisce il timpano facendolo vibrare
come la cassa di un tamburo.

La vibrazione del timpano stimola
un osso chiamato martello,

che colpisce l'incudine, facendo muovere
il terzo osso chiamato staffa.

Il suo movimento spinge il fluido
dentro i lunghi canali della coclea.

Una volta lì,

le vibrazioni del suono ora sono
convertite in vibrazioni del fluido,

e viaggiano come un'onda
da un estremo all'altro della coclea.

Una superficie chiamata membrana basilare
percorre la lunghezza della coclea.

È rivestita di cellule ciliate che hanno
delle componenti specializzate,

chiamate stereociglia,

che si muovono con le vibrazioni del
fluido cocleare e della membrana basilare.

Questo movimento innesca un segnale
che viaggia attraverso la cellula ciliata,

nel nervo acustico,

poi su fino al cervello, che lo interpreta
come un suono specifico.

Quando un suono fa vibrare
la membrana basilare,

non tutte le cellule ciliate si muovono,

solo alcune specifiche,
dipende dalla frequenza del suono.

Si tratta di sofisticata ingegneria.

Da un lato, la membrana basilare è rigida,

e vibra solo in risposta a brevi
lunghezze d'onda, suoni ad alta intensità.

Dall'altro è più flessibile,

e vibra solamente in presenza
di una lunghezza d'onda maggiore,

suoni a bassa intensità.

Quindi, i rumori prodotti
dal gabbiano e dalla zanzara

fanno vibrare parti diverse
della membrana basilare,

come suonare tasti diversi
di un pianoforte.

Ma questo non è tutto.

Il cervello ha ancora un altro
importante compito da svolgere:

identificare da dove arriva un suono.

Per questo, confronta i suoni
che entrano nelle due orecchie

per localizzare la fonte nello spazio.

Un suono che proviene da davanti,

giungerà a entrambe le orecchie
nello stesso momento.

Si sentirà anche alla stessa intensità
in entrambi gli orecchi.

Comunque, un suono a bassa frequenza
che proviene da un lato

raggiungerà l'orecchio più vicino un
microsecondo prima di quello più lontano.

Quelli ad alta frequenza sembreranno
più intensi all'orecchio più vicino

poiché la testa li blocca
dall'orecchio più lontano.

Queste informazioni raggiungono
parti speciali del tronco encefalico

che analizzano le differenze
di tempo e intensità tra le orecchie.

Inviano poi i risultati delle loro analisi
alla corteccia uditiva.

Ora, il cervello ha tutte
le informazioni di cui ha bisogno:

i modelli di attività che ci dicono
di quale suono si tratta

e dove è situato nello spazio.

Non tutti hanno un udito normale.

La perdita dell'udito è la terza malattia
cronica più comune nel mondo.

L'esposizione a rumori forti
o l'uso di droghe

possono uccidere le cellule ciliate,

impedendo ai segnali di viaggiare
dall'orecchio al cervello.

Malattie come l'osteosclerosi
bloccano gli ossicini nell'orecchio,

e quindi non possono più vibrare.

Con il tinnito,

il cervello farà cose strane

per farci credere che ci sia un suono
mentre invece non c'è.

Ma quando funziona,

il nostro udito è un sistema
incredibile ed elegante.

Le nostre orecchie racchiudono
un pezzo perfetto della macchina biologica

che trasforma la cacofonia
delle vibrazioni nell'aria intorno a noi

in impulsi elettrici accordati e precisi

in grado di distinguere applausi,
rubinetti, sospiri e mosche.