The science of hearing - Douglas L. Oliver

Übersetzung: Janik Thull Lektorat: Swenja Gawantka

You hear the gentle lap of waves,

Du hörst das sanfte Rauschen der Wellen,

the distant cawing of a seagull.

das weit entfernte Krächzen einer Seemöwe.

But then an annoying whine interrupts the peace,

Aber dann stört ein nerviges Summen die Ruhe,

getting closer, and closer, and closer.

es kommt näher, und näher, und näher.

Until...whack!

Bis ... klatsch!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

Du erledigst die angreifende Mücke und es kehrt wieder Ruhe ein.

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

Wie hast du das Geräusch von weitem erkannt

und den Verursacher so genau ins Ziel genommen?

The ability to recognize sounds and identify their location

Die Fähigkeit, Geräusche zu erkennen und ihre Herkunft zu identifizieren,

is possible thanks to the auditory system.

verdanken wir unserem Hörsystem.

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

Das hat zwei Hauptbestandteile: das Ohr und das Gehirn.

Die Aufgabe des Ohrs ist es, Schallenergie in neurale Signale zu verwandeln;

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

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

die des Gehirns ist es, die Informationen dieser Signale zu empfangen

und zu verarbeiten.

To understand how that works,

Um zu verstehen wie das funktioniert,

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

können wir einem Geräusch auf seiner Reise ins Ohr folgen.

The source of a sound creates vibrations

Die Quelle des Geräuschs macht Vibrationen,

that travel as waves of pressure through particles in air,

die sich als Druckwellen durch Partikel in der Luft,

liquids,

Flüssigkeiten oder Feststoffe verbreiten.

or solids.

But our inner ear, called the cochlea,

Aber unser inneres Ohr, Cochlea genannt,

is actually filled with saltwater-like fluids.

ist eigentlich mit salzwasserähnlichen Flüssigkeiten gefüllt.

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

Das erste Problem ist also, wie man diese Schallwellen,

wherever they’re coming from,

wo immer sie auch herkommen,

into waves in the fluid.

in Wellen in der Flüssigkeit umwandelt.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

Die Lösung ist das Trommelfell, auch Myrinx genannt,

and the tiny bones of the middle ear.

und die winzigen Knochen des Mittelohrs.

Those convert the large movements of the eardrum

Diese wandeln die großen Bewegungen des Trommelfells

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

in Druckwellen in der Flüssigkeit der Cochlea um.

When sound enters the ear canal,

Wenn Schall in unseren Gehörgang eintritt,

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

trifft er auf das Trommelfell, sodass es wie eine Trommel vibriert.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

Das vibrierende Trommelfell stößt gegen einen Knochen, genannt Hammer,

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

der auf den Amboss schlägt und den dritten Knochen bewegt,

genannt Steigbügel.

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

Seine Bewegung drückt die Flüssigkeit innerhalb der langen Kammern der Cochlea.

Once there,

Dort angelangt,

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

werden die Schallvibrationen endlich zu Vibrationen der Flüssigkeit,

und bewegen sich wie eine Welle

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

von einem Ende der Cochlea zum anderen fort.

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

Eine Oberfläche, Basilarmembran genannt, erstreckt sich entlang der Cochlea.

It’s lined with hair cells that have specialized components

Sie ist gesäumt von Haarzellen mit speziellen Bauteilen,

called stereocilia,

genannt Stereozilien,

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

die sich mit den Vibrationen der Cochleaflüssigkeit

und der Basilarmembran bewegen.

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

Diese Bewegung erzeugt ein Signal,

das durch die Haarzelle in den Hörnerv und dann zum Gehirn wandert,

into the auditory nerve,

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

wo es als bestimmtes Geräusch interpretiert wird.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

Wenn ein Geräusch die Basilarmembran vibrieren lässt,

not every hair cell moves -

bewegt sich nicht jede Haarzelle --

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

nur ausgewählte Zellen, abhängig von der Geräuschfrequenz.

This comes down to some fine engineering.

Das hat mit der Feinkonstruktion der Membran zu tun.

At one end, the basilar membrane is stiff,

An einem Ende ist die Basilarmembran steif

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

und vibriert nur bei Geräuschen mit kurzer Wellenlänge und hoher Frequenz.

The other is more flexible,

Das andere Ende ist flexibler

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

und vibriert nur bei Geräuschen mit langer Wellenlänge und niedriger Frequenz.

So, the noises made by the seagull and mosquito

Die Geräusche der Seemöwe und der Mücke

vibrate different locations on the basilar membrane,

lassen also verschiedene Stellen der Basilarmembran vibrieren,

like playing different keys on a piano.

wie wenn man verschiedene Tasten auf einem Klavier spielt.

But that’s not all that’s going on.

Aber das ist nicht alles.

The brain still has another important task to fulfill:

Das Gehirn hat noch eine andere wichtige Aufgabe zu erfüllen:

identifying where a sound is coming from.

identifizieren, woher ein Geräusch kommt.

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

Dazu vergleicht es die Geräusche, die durch die Ohren kommen,

to locate the source in space.

um die Quelle im Raum zu verorten.

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

Ein Geräusch direkt vor uns erreicht beide Ohren zur gleichen Zeit.

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

Man hört es auch mit der gleichen Intensität in jedem Ohr.

However, a low-frequency sound coming from one side

Ein Geräusch mit niedriger Frequenz, das von einer Seite kommt,

will reach the near ear microseconds before the far one.

erreicht das nähere Ohr jedoch Mikrosekunden vor dem ferneren.

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

Und Hochfrequenz-Geräusche klingen intensiver für das nähere Ohr,

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

weil sie für das fernere Ohr durch den Kopf blockiert werden.

These strands of information reach special parts of the brainstem

Diese Informationstränge erreichen spezielle Teile des Hirnstamms,

that analyze time and intensity differences between your ears.

die Zeit- und Intensitätsunterschiede zwischen den Ohren analysieren.

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

Sie senden die Resultate ihrer Analyse hoch zum Hörzentrum.

Now, the brain has all the information it needs:

Jetzt hat das Gehirn alles, was es braucht:

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

die Aktivitätsmuster, die uns sagen, was das Geräusch ist,

and information about where it is in space.

und die Information, wo es herkommt.

Not everyone has normal hearing.

Nicht jeder hat ein normales Gehör.

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

Hörverlust ist die dritthäufigste chronische Krankheit der Welt.

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

Laute Geräusche und manche Drogen können Haarzellen abtöten,

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

was Signale davon abhält, vom Gehör ins Gehirn zu wandern.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

Krankheiten wie Osteosklerose lassen die kleinen Knochen im Ohr erstarren,

so they no longer vibrate.

sodass sie nicht länger vibrieren.

And with tinnitus,

Auch beim Tinnitus macht das Gehirn seltsame Dinge,

the brain does strange things

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

sodass wir Geräusche hören, wo keine sind.

But when it does work,

Aber wenn es funktioniert,

our hearing is an incredible, elegant system.

ist unser Gehör ein unglaublich elegantes System.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

Unsere Ohren umfassen ein ausgefeiltes Stück biologischer Maschinerie,

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

das die Kakophonie von Vibrationen in der Luft um uns herum

into precisely tuned electrical impulses

in genau abgestimmte elektrische Impulse verwandelt,

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

die zwischen Klatschen, Wassertropfen,

Seufzen und Fliegen unterscheiden können.