Ştiinţa auzului - Douglas L. Oliver

Vizualizaţi întreaga lecţie: https://ed.ted.com/lessons/the-science-of-hearing-douglas-l-oliver

Abilitatea de a recunoaşte sunete şi de a le identifica provenienţa este posibilă mulţumită sistemului auditiv. Acesta constă în două părţi principale: urechea şi creierul. Sarcina urechii este de a transforma energia sonoră în semnale neuronale. Cea a creierului este de a primi şi procesa informaţia conţinută de acele semnale. Pentru a înţelege cum funcționează, Douglas L. Oliver urmăreşte un sunet în călătoria sa în ureche.

Lecţie de Douglas L. Oliver, animaţie de Cabong Studios.

Auziţi clipocitul delicat al apei,

croncănitura depărtată a unui pescăruş,

dar apoi un bâzâit enervant
întrerupe calmul,

apropiindu-se mai tare,
mai tare şi mai tare

până când... poc!

„Expediaţi" ţânţarul ofensator,
iar calmul este redobândit.

Cum aţi detectat acel zgomot de departe
şi aţi găsit sursa cu o asemenea precizie?

Abilitatea de a recunoaşte sunete
şi de a le identifica locaţia

este posibilă mulţumită
sistemului auditiv.

Acesta constă în două părţi principale:
urechea şi creierul.

Rolul urechii este de a converti
energia sunetului în semnale neuronale.

Cel al creierului este să primească
şi să proceseze

informațiile conţinute de acele semnale.

Pentru a înţelege cum funcționează,

putem urmări un sunet
în călătoria sa în ureche.

Sursa unui sunet creează vibraţii

care călătoresc ca unde de presiune
prin particulele din aer,

prin lichide

sau solide.

Însă urechea internă, numită cohlee,

este plină cu niște lichide
precum apa sărată.

Așadar, prima problemă de rezolvat
este conversiunea undelor sonore,

de oriunde provin,

în unde ale fluidului.

Soluţia este timpanul
sau membrana timpanică

şi oscioarele din mijlocul urechii.

Ele transformă marile
mişcări ale timpanului

în unde de presiune ale fluidului cohleei.

Când sunetul intră în canalul urechii,

se loveşte de timpan
şi vibrează ca o tobă.

Vibraţia timpanului declanșează
un os numit ciocanul,

care loveşte nicovala şi mişcă
al treilea os, adică scăriţa.

Mișcarea sa împinge lichidul
din încăperile vaste ale cohleei.

Ajunse acolo,

vibraţiile sonore au fost transformate
în oscilaţii ale lichidului

şi călătoresc precum niște unde,
de la un capăt al cohleei la celălalt.

O suprafaţă numită membrană bazilară
care cuprinde lungimea cohleei.

E acoperită cu celule păroase
care au componente specializate

numite stereocili

care se mişcă odată cu vibraţiile
lichidului cohlear

şi ale membranei bazilare.

Această mişcare declanșează un semnal
care călătoreşte prin celula păroasă,

către nervul auditiv,

apoi în continuare spre creier care
îl interpretează drept un sunet specific.

Când un sunet face
ca membrana bazilară să vibreze,

nu se mişcă fiecare celulă păroasă,

ci doar unele,
în funcţie de frecvenţa sunetului.

Asta se rezumă la inginerie fină.

La un capăt, membrana bazilară
este rigidă,

vibrând doar ca răspuns pentru undele
de scurtă durată şi de frecvenţă ridicată.

La celălalt este mai flexibilă,

vibrând doar în prezenţa unei unde de
durată îndelungată şi frecvenţă scăzută.

Deci, sunetele făcute
de pescăruş şi de ţânţar

vibrează în locuri diferite
ale membranei bazilare,

la fel ca apăsarea
unor clape diferite de pian.

Însă nu doar asta se întâmplă.

Creierul mai are o sarcină de îndeplinit:

identificarea locației
de unde provine sunetul.

Pentru asta, compară sunetele
care ajung la cele două urechi

pentru a localiza sursa în spaţiu.

Un sunet ce vine direct din faţă
va ajunge simultan la ambele urechi.

Veţi auzi şi aceeaşi intensitate
în fiecare ureche.

Totuși, un sunet de frecvenţă mică
ce vine dintr-o parte,

va ajunge la urechea mai apropiată
cu microsecunde înainte de cealaltă.

Şi sunetele de frecvenţă ridicată se vor
auzi mai puternic în urechea apropiată

deoarece capul atenuează sunetul
pentru urechea îndepărtată.

Aceste informaţii ajung
la părţi speciale ale trunchiului cerebral

care analizează diferenţele de timp
şi de intensitate dintre cele două urechi.

Transmit rezultatele analizei
către cortexul auditiv.

Acum, creierul are toate informaţiile
de care are nevoie:

tiparele de activitate
care ne spun ce este sunetul

şi informaţii despre sursa
în spaţiu a acestuia.

Nu toată lumea aude la fel.

Pierderea auzului e a treia cea mai
comună boală cronică din lume.

Expunerea la sunete puternice sau
medicamentele pot omorî celulele păroase,

blocând transmiterea semnalelor
de la ureche către creier.

Boli precum osteoscleroza cauzează
îngroşarea oscioarele urechii,

aşa că nu mai vibrează.

Iar în cazul acufenelor,

creierul face lucruri ciudate

pentru a ne face să credem că există
un sunet când de fapt nu este așa.

Dar când funcționează normal,

auzul nostru este un sistem
incredibil şi elegant.

Urechile noastre anexează niște mecanisme
biologice bine ajustate

care transformă cacofonia vibraţiilor
din aerul înconjurător

în impulsuri electrice reglate
cu exactitate

care disting aplauzele, robinetele,
oftaturile şi muştele.