Vaše ucho — vynikajúci spojovací prostriedok

KEĎ nechcete vidieť, stačí zatvoriť oči. Stačí zadržať dych, aby ste necítili vôňu ani zápach. Ale nemôžete si zavrieť uši, keď nechcete nič počuť. Keď hovoríme, že “nič nepočujeme“, je to často len metafora. Náš sluch, takisto ako naše srdce, pracuje stále, i keď spíme.

Naozaj, naše uši po celý čas pracujú, aby nás udržali v spojení s okolitým svetom. Vyberajú, analyzujú a dešifrujú to, čo počujeme, a odovzdávajú to mozgu. V priestore 16 kubických centimetrov naše uši využívajú zákony akustiky, mechaniky, hydrauliky, elektroniky a vyššej matematiky, aby splnili svoju úlohu. Pouvažujte s nami o niekoľkých veciach, ktoré dokážu uši zdravého človeka.

◻ Od najslabšieho šepotu až po hromové burácanie štartujúceho prúdového lietadla zvládnu naše uši 10 000 000 000 000–násobné rozdiely v hlasitosti. Vo vedeckej terminológii to znamená rozsah asi 130 decibelov.

◻ Naše uši dokážu vypátrať a sledovať jeden rozhovor v miestnosti plnej ľudí alebo začuť jeden zle zahraný tón na jednom nástroji v orchestri, v ktorom je sto nástrojov.

◻ Ľudské uši môžu zaznamenať zmenu púhych dvoch stupňov v smere zdroja zvuku. Dokážu to vďaka vnímaniu nepatrného rozdielu v tom, ako zachytí čas a intenzitu príjmu zvuku jedno a druhé ucho. Rozdiel v čase môže byť len desať miliontín sekundy, ale uši to môžu zistiť a oznámiť mozgu.

◻ Naše uši môžu rozpoznať a rozlíšiť asi 400 000 rôznych zvukov. Ušné mechanizmy automaticky vykonávajú analýzu zvukovej vlny a porovnávajú ju s tými, ktoré už boli uložené do pamäti. Preto môžeme povedať, či je tón zahraný na husle alebo na flautu, alebo kto je na druhom konci telefónu.

“Ucho“, ktoré vidno na boku našej hlavy, je v skutočnosti iba časť, najviac viditeľná časť nášho ucha. Väčšina z nás si pravdepodobne pamätá ešte zo školy, že ucho sa delí na tri časti: vonkajšie, stredné a vnútorné. Vonkajšie ucho pozostáva z dobre známeho “ucha“ z kože a chrupavky a z vonkajšieho zvukovodu, ktorý pokračuje dnu k bubienku. V strednom uchu sa nachádzajú tri najmenšie kosti ľudského tela, všeobecne nazývané kladivko, nákovka a strmienok, ktoré tvoria most spájajúci bubienok s bránou vnútorného ucha nazývanou elipsovitý oblok. Vnútorné ucho tvoria dve časti zvláštneho vzhľadu: zväzok troch polkruhových kanálikov a slimák.

Vonkajšie ucho — kvalitný prijímač

Vonkajšie ucho slúži, pravdaže, na to, aby zachytilo zo vzduchu zvukové vlny a priviedlo ich do vnútorných častí ucha. Ale jeho práca sa tým ani zďaleka nekončí.

Už ste sa niekedy pýtali, či ten zavinutý tvar vonkajšieho ucha slúži voľajakému osobitnému účelu? Vedci zistili, že priehlbina uprostred vonkajšieho ucha a vonkajší zvukovod sú tvarované tak, aby zosilňovali zvuky alebo rezonovali v rozmedzí určitého frekvenčného pásma. Aký z toho máme úžitok? Takto podstatná väčšina charakteristických čŕt zvukov ľudskej reči spadá do približne rovnakého pásma.a Na ceste vonkajším uchom a vonkajším zvukovodom sa ich pôvodná intenzita asi dvakrát zvýši. To je akustické zariadenie najvyššej triedy!

Vonkajšie ucho hrá dôležitú úlohu aj v našej schopnosti zistiť zdroj zvuku. Ako bolo už spomenuté, zvuky prichádzajúce z pravej alebo ľavej strany hlavy sú určované pomocou rozdielu intenzity a okamihu príjmu v jednom a v druhom uchu. Ale ako je to so zvukmi prichádzajúcimi zozadu? I tu hrá svoju úlohu tvar ucha. Okraj nášho ucha je tvarovaný tak, že zvuky prichádzajúce zozadu v pásme od 3 000 do 6 000 Hz tlmí. Tým sa charakter zvuku mení a mozog ho vyhodnotí ako zvuk prichádzajúci zozadu. Zvuky prichádzajúce zhora sú tiež zmenené, ale v odlišnom frekvenčnom pásme.

Stredné ucho — mechanikov sen

Úloha stredného ucha spočíva v premene akustickej vibrácie zvukovej vlny na vibráciu mechanickú, ktorú stredné ucho odovzdáva vnútornému uchu. To, čo sa odohráva v tejto komôrke veľkosti hrášku, je vskutku mechanikovým snom.

Navzdory predstave, že hlasné zvuky spôsobujú podstatný pohyb bubienka, je takýto účinok zvukových vĺn iba mikroskopický. Nepatrný pohyb, ktorý tu vzniká, sotva stačí na to, aby vyvolal v tekutine, ktorou je naplnené vnútorné ucho, reakciu. Spôsob, ako je táto prekážka prekonaná, znovu poukazuje na dômyselnú konštrukciu ucha.

Spojenie troch malých kostičiek stredného ucha je nielen citlivé, ale aj účinné. Tieto kostičky fungujú na princípe páky, a to zväčšuje intenzitu vibrácií asi o 30 percent. Navyše, bubienok je svojou plochou asi dvadsaťkrát väčší než platnička strmienka, a tak je tlak pôsobiaci na bubienok sústredený na oveľa menšiu plochu v elipsovitom obloku. Spoločným pôsobením týchto dvoch faktorov sa zvyšuje tlak vstupujúci kmitajúcim bubienkom tak, že v elipsovitom obloku je potom 25 až 30–krát väčší, čo je práve dosť na to, aby bola tekutina v slimáku uvedená do pohybu.

Všimli ste si, že nádcha môže mať vplyv na váš sluch? Príčina je v tom, že správna funkcia bubienka si vyžaduje rovnomerný tlak na oboch jeho stranách. Za normálnych okolností to zabezpečuje malý priechod označovaný ako Eustachova trubica, ktorý spája stredné ucho s nosohltanom. Táto trubica sa otvára zakaždým, keď pregĺgame, a zmierňuje akékoľvek zvýšenie tlaku, ktoré by mohlo nastať v strednom uchu.

Vnútorné ucho — podstatná časť ucha

Od elipsovitého obloka sa dostaneme k vnútornému uchu. Tri na seba kolmé slučky, nazývané polkruhové kanáliky, slúžia na udržiavanie rovnováhy tela a koordináciu pohybov. Sluchové vnímanie však začína v slimáku.

Slimák je v podstate zväzok troch tekutinou naplnených trubičiek alebo kanálikov zvinutých do špirály pripomínajúcej ulitu slimáka. Dve z týchto trubičiek sú na vrchole špirály spojené. Keď je elipsovitý oblok pri základni špirály uvedený do pohybu strmienkom, pohybuje sa smerom dnu a von ako piest a vytvára v tekutine hydraulické tlakové vlny. Tieto vlny postupujúce k vrcholku špirály a späť spôsobujú samostatné vlnenie stien trubíc.

Pozdĺž jednej z týchto stien, známej ako bazilárna blana, sa nachádza vysoko citlivý zmyslový epitel – tzv. Cortiho orgán. Toto skutočné centrum sluchu objavil v roku 1851 Alfonso Corti. Hlavná časť tohto zariadenia pozostáva z radu vláskových zmyslových buniek, ktorých je asi 15 000 alebo i viac. Z týchto vláskových buniek tisíce nervových vlákien vedú informácie o frekvencii, intenzite a zafarbení zvuku do mozgu, kde nastáva sluchový vnem.

Záhadné klbko rozmotané

Po mnohé roky bolo záhadou, akým spôsobom Cortiho orgán prenáša túto komplikovanú informáciu do mozgu. Čo vedci vedeli, bolo to, že mozog nereaguje na mechanické kmity, ale len na elektrochemické zmeny. Cortiho orgán musí nejakým spôsobom premieňať chvenie bazilárnej blany na zodpovedajúce elektrické impulzy a odovzdávať ich mozgu.

Maďarský vedec Georg von Békésy pracoval asi 25 rokov, kým rozmotal záhadu tohto maličkého orgánu. Jedným z jeho objavov bolo zistenie, že keď hydraulické tlakové vlny postupujú pozdĺž trubíc v slimáku, kdesi na svojej ceste dosiahnu vrchol a zatlačia na bazilárnu blanu. Vlny tvorené zvukmi vysokej frekvencie tlačia na blanu pri základni slimáka a vlny zvukov nízkej frekvencie tlačia na ňu pri vrchole. Tak Békésy dospel k záveru, že zvuk určitej frekvencie vytvára vlny, ktoré ohýbajú bazilárnu blanu v určitom mieste, tam vyvolávajú reakciu vláskových buniek, a tie vysielajú signály do mozgu. Umiestnenie vláskových buniek by zodpovedalo frekvencii a množstvo zasiahnutých vláskových buniek by zodpovedalo intenzite.

Toto vysvetlenie platí pre jednoduché tóny. Zvuky vyskytujúce sa v prírode sú však málokedy jednoduché. Kvákanie žiab sa výrazne líši od bubnovania, i keď môže byť rovnakej frekvencie. Príčina je v tom, že každý zvuk je vytváraný základným tónom a množstvom vyšších sprievodných tónov. Množstvo vyšších sprievodných tónov a ich sila dávajú každému zvuku jeho osobitý timbre – čiže zafarbenie. Tak rozpoznávame zvuky, ktoré počujeme.

Bazilárna blana dokáže reagovať na všetky vyššie sprievodné tóny zvuku súčasne. Zisťuje množstvo a druh prítomných tónov, a tak identifikuje zvuk. Matematici nazývajú tento proces “Fourierova analýza“ podľa vynikajúceho francúzskeho matematika 19. storočia Jeana Baptistu Josepha Fouriera. Ucho však odjakživa využíva takýto vyspelý matematický postup na analýzu zachytených zvukov a odovzdanie informácie do mozgu.

Vedci dodnes nemajú istotu, aký druh signálov odovzdáva vnútorné ucho mozgu. Výskumy ukazujú, že signály vysielané všetkými vláskovými bunkami majú zhruba rovnaké trvanie a silu. A tak sa vedci domnievajú, že to nie je obsah signálov, ktorý vedie správu do mozgu, ale že sú to samotné holé signály.

Aby sme pochopili, čo to znamená, spomeňme si na detskú hru, nazývanú “tichá pošta“, pri ktorej deti jedno druhému podávajú ďalej vždy tomu, kto je ďalší na rade, nejaký príbeh. To, čo počuje dieťa na konci radu, sa často vôbec nepodobá pôvodnému príbehu. Ale ak sa namiesto zložitej historky odovzdá nejaká šifra, napríklad číslo, je veľmi pravdepodobné, že sa neskomolí. Podobne asi pracuje aj vnútorné ucho.

Je zaujímavé, že dnešná vyspelá spojovacia technika nazývaná “pulse code modulation“ (pulzová kódová modulácia) pracuje na rovnakom princípe. Detailné vysielanie udalosti je nahradené vysielaním kódu. Takto boli vyslané na zem snímky Marsu v binárnych kódoch, alebo sú takto premieňané aj zvuky na binárne jednotky pri zázname i pri prehrávaní. Ale ucho s tým opäť začalo prvé!

Majstrovské dielo stvorenia

Ľudské uši ani zďaleka nie sú najbystrejšie alebo najcitlivejšie v porovnaní s ušami iných tvorov, ale sú nanajvýš vhodné na uspokojenie jednej z našich najväčších potrieb – potreby dorozumievania. Sú zostrojené tak, aby dobre zachytávali predovšetkým charakteristické črty zvukov ľudskej reči. Deti potrebujú počuť zvuk matkinho hlasu, aby sa riadne vyvíjali. A ako rastú, potrebujú počúvať hlasy ďalších ľudí, aby sa rozvíjali ich rečové schopnosti. Ich uši im umožňujú rozlišovať jemné tónové modulácie každého jazyka tak presne, že sa naučia hovoriť ním bez cudzieho prízvuku.

Toto všetko nie je výsledkom slepej evolúcie. Skôr je to tak, že za tento obdivuhodný orgán vďačíme nášmu milujúcemu stvoriteľovi, Jehovovi. (Príslovia 20:12) Naše uši sú ozaj majstrovským stvoriteľským dielom a prejavom múdrosti a lásky nášho Tvorcu. Pomocou nich sme schopní dorozumievať sa s inými ľudskými bytosťami. Ale predovšetkým ich používajme na to, aby sme počúvali múdrosť z Božieho slova, aby sme sa učili od nášho nebeského Otca, Boha Jehovu.

[Poznámka pod čiarou]

[Nákres na strane 21]

(Úplný, upravený text — pozri publikáciu)

VONKAJŠIE UCHO

ucho

vonkajší zvukovod

bubienok

STREDNÉ UCHO

kladivko

nákovka

strmienok

Eustachova trubica

VNÚTORNÉ UCHO

polkruhové kanáliky

elipsovitý oblok

slimák

[Nákres na strane 22]

(Úplný, upravený text — pozri publikáciu)

Nákres ukazuje tri rozvinuté trubice

SLIMÁK

predsieňový kanál

slimákovitá trubica

bubienkový kanál