• Twoje ucho — wspaniały środek łączności
    Przebudźcie się! — 1990 | 8 maja

    • Ucho wewnętrzne — dyspozytornia narządu słuchu

      Okienko owalne prowadzi do ucha wewnętrznego. Trzy prostopadle do siebie ustawione pętle, tak zwane kanały półkoliste, umożliwiają koordynację ruchów i zachowanie równowagi. Jednakże bodźce słuchowe powstają w ślimaku.

      Ślimak to w zasadzie trzy przewody wypełnione płynem i zwinięte spiralnie na kształt muszli. Dwa z nich łączą się ze sobą u szczytu spirali. Kiedy strzemiączko u jej podstawy zostaje wprawione w drgania, porusza się w okienku owalnym jak tłok — do wewnątrz i z powrotem, powodując tym zmiany ciśnienia w płynie wypełniającym ślimak. Zmiany te rozchodzą się falowo do szczytu ślimaka i z powrotem w postaci drgań, które zostają przeniesione na ściany oddzielające przewody.

      Wzdłuż jednej z tych ścian, inaczej błony podstawnej, mieści się bardzo czuły narząd Cortiego, nazwany tak od Alfonsa Cortiego, który odkrył go w roku 1851. Zasadniczą częścią tego organu jest około 15 000 komórek rzęsatych, ułożonych rzędami. Od komórek tych odchodzą tysiące włókien nerwowych, przekazujących dane o częstotliwości, natężeniu i barwie dźwięku do mózgu, gdzie powstają wrażenia słuchowe.

      Rozwiązanie zagadki

      Kwestia, jak narząd Cortiego przesyła te skomplikowane informacje, długo pozostawała tajemnicą. Naukowcy wiedzieli tylko tyle, że mózg nie reaguje na drgania, lecz na zmiany elektrochemiczne. Toteż narząd Cortiego musiał zamieniać ruchy błony podstawnej w impulsy elektryczne, a te z kolei wysyłać dalej.

      Uczony węgierski George von Békésy rozwiązywał zagadkę tego malutkiego narządu przez 25 lat. Odkrył między innymi, że zmiany ciśnienia płynu, które przybierają postać fali wędrującej w przewodach ślimaka, w pewnym miejscu osiągają maksimum i powodują drganie błony podstawnej. W wypadku fal wywołanych przez dźwięki o wysokiej częstotliwości następuje to u podstawy ślimaka, a w wypadku dźwięków o niskiej częstotliwości — u jego szczytu. Békésy wyciągnął stąd wniosek, że dźwięk o danej częstotliwości powoduje powstanie fali, która wprawia w drgania odpowiedni odcinek błony i pobudza leżące tam komórki rzęsate do wytworzenia impulsu elektrycznego i przekazania go do mózgu. Położenie pobudzonych komórek odpowiadałoby częstotliwości dźwięku, a ich liczba — jego natężeniu.

      Wyjaśnienie to byłoby zadowalające, gdyby chodziło tylko o tony proste. Jednakże dźwięki spotykane w przyrodzie rzadko kiedy mają taki charakter. Na przykład głos pewnego gatunku żab może mieć tę samą częstotliwość, co dudnienie bębna, ale brzmi zupełnie inaczej. Jest tak dlatego, że każdy dźwięk składa się z tonu podstawowego i wielu tonów harmonicznych (składowych). Ich liczba i natężenie nadają dźwiękom charakterystyczną barwę, po której je rozpoznajemy.

      Błona podstawna potrafi reagować jednocześnie na wszystkie tony składowe danego dźwięku oraz wykryć ich ilość i częstotliwości, czyli po prostu go zidentyfikować. Matematycy nazywają taką operację analizą fourierowską, od nazwiska utalentowanego matematyka francuskiego Jeana Baptiste Josepha Fouriera, żyjącego na przełomie XVIII i XIX wieku. Tymczasem ucho stale dokonuje tych skomplikowanych obliczeń, analizując odbierane dźwięki i przekazując informacje o nich do ośrodków wyższych.

      Mimo to naukowcy w dalszym ciągu nie są pewni, jakiego rodzaju sygnały ucho wewnętrzne wysyła do mózgu. Z badań wynika, że mają one jednakowy czas trwania i natężenie, niezależnie od położenia komórek rzęsatych. Toteż uczeni uważają, że mózg czerpie informacje nie z treści sygnału, lecz z samego faktu, że go otrzymał.

      Aby to lepiej zrozumieć, przypomnij sobie zabawę w głuchy telefon, podczas której każde dziecko powtarza następnemu to samo zdanie. Wersja końcowa rzadko kiedy przypomina pierwotną. Gdyby jednak dzieci przekazywały sobie po prostu jakiś znak, na przykład liczbę, zapewne nie uległby on zniekształceniu. Chyba podobnie funkcjonuje ucho wewnętrzne.