Khoa học của thính giác - Douglas L. Oliver

Xem bài học đầy đủ tại: https://ed.ted.com/lessons/the-science-of-hearing-douglas-l-oliver

Khả năng nhận biết âm thanh và xác định vị trí của nó là nhờ hệ thống thính giác. Nó gồm hai phần chính: tai và não. Nhiệm vụ của tai là chuyển âm năng thành những tín hiệu thần kinh; nhiệm vụ của não là nhận và xử lí thông tin mà những tín hiệu đó chuyển tải. Để hiểu được quá trình này, Douglas L. Oliver theo dõi chặng đường của một âm thanh đến tai.

Bài giảng bởi Douglas L. Oliver, hoạt hình bởi Cabong Studios.

Bạn đang nghe tiếng vỗ dịu êm
của những con sóng biển,

tiếng mòng biển kêu từ xa.

Bỗng nhiên, một tiếng vo ve
phá vỡ sự yên bình

và ngày càng gần hơn.

Và rồi...bộp!

Bạn kết liễu con muỗi phiền phức
và sự yên lặng trở lại.

Làm thế nào bạn có thể nghe âm thanh từ xa
và xác định chính xác mục tiêu?

Khả năng nhận biết âm thanh
và xác định vị trí

là nhờ hệ thống thính giác,

gồm hai phần chính:
tai và não.

Nhiệm vụ của tai là chuyển âm năng
thành những tín hiệu thần kinh;

não nhận và xử lí thông tin
mà tín hiệu chuyển tải.

Để hiểu cách thức nó hoạt động,

hãy theo dõi chặng đường
một âm thanh đến tai.

Nguồn âm thanh tạo rung động

sóng âm truyền qua
các phân tử khí,

chất lỏng,

hay chất rắn.

Nhưng ốc tai bên trong tai
của chúng ta,

được bao phủ
bởi dịch dạng nước muối.

Vậy, điều đầu tiên cần giải quyết là
chuyển sóng âm,

đến từ mọi hướng,
thành dao động trong dung dịch lỏng.

Đó là nhờ màng nhĩ

và các xương nhỏ ở tai giữa.

Chúng biến những rung động lớn
của màng nhĩ

thành những sóng áp suất
đến dung dịch trong ốc tai.

Đến ống tai,

âm thanh chạm vào màng nhĩ,
làm màng nhĩ rung như mặt trống.

Màng nhĩ rung động làm giật xương búa,

xương búa chạm vào xương đe và
dịch chuyển xương bàn đạp.

Dao động này đẩy dung dịch
trong các ngăn dài của ốc tai.

Tại đây, rung động âm thanh,

cuối cùng, đã được chuyển
thành rung động của dung dịch,

và di chuyển như một đợt sóng
từ đầu này tới đầu kia của ốc tai.

Một mặt phẳng gọi là màng đáy
trải dài theo ốc tai,

được lót bởi nhiều tế bào lông
có thành phần đặc biệt.

được gọi là vi tiếp điểm,

di chuyển cùng với rung động
của dịch ốc tai và màng đáy.

Dịch chuyển này tạo ra một tín hiệu
di chuyển qua các tế bào lông,

đến thần kinh thính giác,

rồi về phía não,
giải mã thành một âm thanh cụ thể.

Một âm thanh
làm màng đáy rung động,

không làm dịch chuyển tất cả

mà chỉ một vài tế bào lông nhất định
dựa trên tần số của âm thanh.

Đó là nhờ một số cấu tạo tuyệt vời.

Ở một đầu, màng đáy cứng

chỉ rung động với âm thanh
có bước sóng ngắn, tần số cao.

Phần còn lại linh động hơn,

sẽ rung động với âm thanh
có bước sóng dài, tần số thấp.

Do đó, tiếng kêu của mòng biển
và con muỗi

làm rung động
những phần khác nhau của màng đáy,

giống như chơi những phím khác nhau
trên piano.

Đó chưa phải
là tất cả những gì xảy ra.

Não cũng có một nhiệm vụ quan trọng khác:

là xác định vị trí
của âm thanh từ đâu đến.

Để làm điều này, nó so sánh âm thanh
đến từ hai bên tai

để xác định nguồn âm thanh
trong không gian.

Một âm thanh từ trước mặt
sẽ đến cả hai tai cùng một lúc

và có cùng cường độ.

Một âm thanh tần số thấp
đến từ một phía

sẽ đến tai gần hơn
trước vài micro giây so với tai còn lại.

Và âm thanh có tần số cao
sẽ nghe có vẻ dữ dội hơn ở tai gần hơn

vì bị đầu của bạn
chặn giữa tai kia.

Những dải thông tin này đến
những phần đặc biệt của thân não

thân não phân tích sự khác biệt thời gian
và cường độ giữa hai tai.

Chúng gửi kết quả của quá trình
phân tích đến vỏ não thính giác.

Giờ, não có tất cả
những thông tin cần thiết:

những đặc điểm hoạt động
cho ta biết đó là âm thanh gì

và vị trí ở đâu trong không gian.

Không phải ai
cũng có thể nghe bình thường.

Mất khả năng nghe là bệnh kinh niên
phổ biển thứ ba trên thế giới.

Tiếp xúc với những âm thanh lớn

và một số loại thuốc
có thể làm chết các tế bào lông,

ngăn những tín hiệu truyền từ tai đến não.

Những bệnh như xơ cứng xương
làm đông cứng những xương nhỏ trong tai

làm chúng không thể rung động.

Với chứng ù tai,
não bộ hoạt động kì quặc

khiến chúng ta nghe thấy
một âm thanh vốn dĩ không tồn tại.

Nhưng trên hết, thính giác vẫn là
hệ thống kì diệu và thông thái.

Tai là một phần tinh chỉnh
của bộ máy sinh học

giải mã những rung động hỗn tạp
từ môi trường xung quanh

thành những xung điện chính xác

để phân biệt tiếng vỗ tay, nước chảy,
tiếng thở dài và tiếng ruồi kêu.