The science of hearing - Douglas L. Oliver

المترجم: Nada Shokry المدقّق: Nada Qanbar

You hear the gentle lap of waves,

تسمع ارتطام الأمواج اللطيف،

the distant cawing of a seagull.

ونعيق طائر النورس البعيد،

But then an annoying whine interrupts the peace,

ولكن يأتي بعد ذلك أنين مزعج ليعكّر الصفو،

getting closer, and closer, and closer.

ويقترب أكثر فأكثر فأكثر.

Until...whack!

حتى...طاخ!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

لقد قضيت على البعوضة المزعجة وعاد الهدوء.

How did you detect that noise from afar and target its maker with such precision?

كيف أمكنك كشف ذلك الضجيج من بعيد واستهداف مصدره بهذه الدقة؟

The ability to recognize sounds and identify their location

إن القدرة على التعرّف على الأصوات وتحديد موقعها

is possible thanks to the auditory system.

ممكنة بفضل الجهاز السمعي.

That’s comprised of two main parts: the ear and the brain.

يتكون ذلك من جزأين رئيسيين: الأذن والدماغ.

The ear’s task is to convert sound energy into neural signals;

مهمة الأذن هي تحويل الطاقة الصوتية إلى إشارات عصبية.

the brain’s is to receive and process the information those signals contain.

أما مهمة الدماغ هي تلقّي المعلومات التي تحتوي عليها تلك الإشارات ومعالجتها.

To understand how that works,

لفهم كيفية عمل ذلك،

we can follow a sound on its journey into the ear.

يمكننا تتبع صوتٍ ما في رحلته إلى داخل الأذن.

The source of a sound creates vibrations

يخلق مصدر الصوت اهتزازات

that travel as waves of pressure through particles in air,

تنتقل على هيئة موجات من الضغط من خلال الجسيمات الموجودة في الهواء

liquids,

أو السوائل

or solids.

أو المواد الصلبة.

But our inner ear, called the cochlea,

لكن أذننا الداخلية، والتي تسمى القوقعة،

is actually filled with saltwater-like fluids.

مملوءة في الواقع بسوائل تشبه المياه المالحة.

So, the first problem to solve is how to convert those sound waves,

وهكذا فإن أول مشكلة يجب حلها هي كيفية تحويل تلك الموجات الصوتية،

wherever they’re coming from,

أيًا كان مصدرها،

into waves in the fluid.

إلى موجات في السائل.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

الحل هو طبلة الأذن أو الغشاء الطبلي،

and the tiny bones of the middle ear.

والعظام الصغيرة في الأذن الوسطى.

Those convert the large movements of the eardrum

تلك تحوّل الحركات الكبيرة لطبلة الأذن

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

إلى موجات ضغط في سائل القوقعة.

When sound enters the ear canal,

عندما يدخل الصوت قناة الأذن،

it hits the eardrum and makes it vibrate like the head of a drum.

يطرق طبلة الأذن ويجعلها تهتز مثل جلد الطبول.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

ترجّ طبلة الأذن المهتزّة عظمة تدعى المطرقة،

which hits the anvil and moves the third bone called the stapes.

التي تطرق السندان وتحرّك العظمة الثالثة المسماة عظمة الرِكاب.

Its motion pushes the fluid within the long chambers of the cochlea.

تدفع حركتها السائل بداخل حجرات القوقعة الطويلة.

Once there,

بمجرد وصولها هناك،

the sound vibrations have finally been converted into vibrations of a fluid,

تكون الاهتزازات الصوتية قد تحولت أخيرًا إلى اهتزازات في السائل،

and they travel like a wave from one end of the cochlea to the other.

وتنتقل مثل الموجة من أحد طرفي القوقعة إلى الطرف الآخر.

A surface called the basilar membrane runs the length of the cochlea.

يوجد سطح يسمى الغشاء القاعدي ممتد على طول القوقعة.

It’s lined with hair cells that have specialized components

وهو مبطّن بخلايا شعرية تحتوي على مكونات متخصصة

called stereocilia,

تسمى الأهداب المجسّمة

which move with the vibrations of the cochlear fluid and the basilar membrane.

والتي تتحرك مع اهتزازات السائل القوقعي والغشاء القاعدي.

This movement triggers a signal that travels through the hair cell,

تحفّز هذه الحركة إشارة تنتقل عبر الخلية الشعرية

into the auditory nerve,

إلى العصب السمعي،

then onward to the brain, which interprets it as a specific sound.

ثم إلى الدماغ، الذي يفسره على أنه صوت معين.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

عندما يسبب صوتٍ ما اهتزاز الغشاء القاعدي،

not every hair cell moves -

لا تتحرك كل خلية شعرية-

only selected ones, depending on the frequency of the sound.

بل خلايا مختارة فقط، بحسب تردد الصوت.

This comes down to some fine engineering.

يعتمد هذا على شيء من الهندسة الدقيقة.

At one end, the basilar membrane is stiff,

عند إحدى النهايتين، يكون الغشاء القاعدي قاسيًا،

vibrating only in response to short wavelength, high-frequency sounds.

فيهتز فقط استجابةً للأصوات عالية التردد ذات الطول الموجي القصير.

The other is more flexible,

أما عند الأخرى فهو أكثر مرونة،

vibrating only in the presence of longer wavelength, low-frequency sounds.

فيهتز فقط في وجود الأصوات منخفضة التردد ذات الطول الموجي الأطول.

So, the noises made by the seagull and mosquito

فالأصوات الصادرة من طائر النورس والبعوضة

vibrate different locations on the basilar membrane,

تهز مواقع مختلفة على الغشاء القاعدي،

like playing different keys on a piano.

مثل عزف مفاتيح مختلفة على البيانو.

But that’s not all that’s going on.

لكن هذا ليس كل ما يجري.

The brain still has another important task to fulfill:

لا يزال على الدماغ إنجاز مهمة أخرى هامة:

identifying where a sound is coming from.

تحديد مصدر الصوت.

For that, it compares the sounds coming into the two ears

لتحقيق ذلك فهو يقارن الأصوات الآتية إلى الأذنين

to locate the source in space.

لتحديد المصدر في الفراغ.

A sound from directly in front of you will reach both your ears at the same time.

إن صوتًا صادرًا من أمامك مباشرة سيصل إلى أذنيك كلتيهما في نفس الوقت.

You’ll also hear it at the same intensity in each ear.

ستسمعه أيضًا بنفس الشدة في كل أذن.

However, a low-frequency sound coming from one side

أما صوت منخفض التردد قادم من جانب واحد

will reach the near ear microseconds before the far one.

سيصل إلى الأذن القريبة قبل البعيدة بأجزاء من المليون من الثانية.

And high-frequency sounds will sound more intense to the near ear

أما الأصوات عالية التردد فستبدو أشد للأذن القريبة

because they’re blocked from the far ear by your head.

لأن رأسك تحجبها عن الأذن البعيدة.

These strands of information reach special parts of the brainstem

تصل خيوط المعلومات هذه إلى أجزاء خاصة من جذع الدماغ

that analyze time and intensity differences between your ears.

تحلل اختلافات الوقت والحدة بين أذنيك.

They send the results of their analysis up to the auditory cortex.

ثم ترسل نتائج التحاليل إلى القشرة السمعية.

Now, the brain has all the information it needs:

الآن أصبح لدى الدماغ جميع المعلومات التي يحتاجها:

the patterns of activity that tell us what the sound is,

أنماط النشاط التي تعرّفنا طبيعة الصوت،

and information about where it is in space.

ومعلومات عن موقعه في الفراغ.

Not everyone has normal hearing.

لا يتمتع الكل بسمع طبيعي.

Hearing loss is the third most common chronic disease in the world.

فقدان السمع هو ثالث أكثر الأمراض المزمنة شيوعًا في العالم.

Exposure to loud noises and some drugs can kill hair cells,

التعرض لضوضاء عالية وبعض الأدوية يمكن أن يقتل الخلايا الشعرية

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

مما يمنع الإشارات من الانتقال من الأذن إلى الدماغ.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

يجمّد مرض تصلب العظام العظام الصغيرة في الأذن

so they no longer vibrate.

فتتوقف عن الاهتزاز.

And with tinnitus,

ومع طنين الأذن،

the brain does strange things

يقوم الدماغ بأفعال غريبة

to make us think there’s a sound when there isn’t one.

تجعلنا نعتقد أن هناك صوتًا غير موجود فعلًا.

But when it does work,

لكن عندما يعمل بكفاءة،

our hearing is an incredible, elegant system.

فإن سمعنا هو نظام أنيق مذهل.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

تتضمن آذاننا آلة بيولوجية مضبوطة بعناية

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

تحول نشاز الاهتزازات في الهواء من حولنا

into precisely tuned electrical impulses

إلى نبضات كهربائية مضبوطة بدقة

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

تميّز بين التصفيق والدق والآهات والذباب.