The science of hearing - Douglas L. Oliver

Translator: Sara AhmadiFakhr Reviewer: sadegh zabihi

You hear the gentle lap of waves,

صدای ملایمی از امواج می‌شنوید،

the distant cawing of a seagull.

صدای یک مرغ‌دریایی در دوردست.

But then an annoying whine interrupts the peace,

ولی بعد یک صدای آزاردهنده آرامش را بهم می‌زند،

getting closer, and closer, and closer.

نزدیک‌تر می‌شود، نزدیک‌تر و نزدیک‌تر.

Until...whack!

تا ... شترق!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

پشه آزاردهنده را می‌کشید و آرامش باز می‌گردد.

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

چگونه آن صدا را از دور تشخیص دادید و تولید‌کننده آن را با‌ دقت هدف گرفتید؟

The ability to recognize sounds and identify their location

توانایی تشخیص صدا‌ها و تعیین مکان آن‌ها

is possible thanks to the auditory system.

بخاطر سیستم شنوایی ما ممکن شده‌است.

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

که از دو بخش اصلی تشکیل شده‌است: گوش و مغز.

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

کار گوش آن است که انرژی صدا را به سیگنال‌های نورونی تبدیل کند؛

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

کار مغز آن است که اطلاعاتی را که آن سیگنال‌ها دربر دارند دریافت و پردازش کند.

To understand how that works,

برای آن که چگونگی کار را بفهمیم،

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

می‌توانیم یک صدا را در سفرش تا گوش همراهی کنیم.

The source of a sound creates vibrations

منبع صدا امواج را می سازد

that travel as waves of pressure through particles in air,

که به عنوان امواج فشار، ذرات هوا،

liquids,

مایعات،

or solids.

یا جامدات را می‌پیمایند.

But our inner ear, called the cochlea,

ولی گوش درونی ما که به آن حلزون گوش می‌گویند،

is actually filled with saltwater-like fluids.

درواقع پر از سیالات شبه آب نمک است.

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

پس اولین مسئله برای حل کردن این است که چگونه آن امواج صدا را

wherever they’re coming from,

از هرجا که می‌آیند،

into waves in the fluid.

به امواجی در سیال تبدیل کنیم.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

و پاسخ مسئله در پرده گوش است یا پرده صماخ،

and the tiny bones of the middle ear.

و استخوان‌های کوچک در گوش میانی.

Those convert the large movements of the eardrum

آن‌ها حرکات بزرگ پرده گوش را

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

به امواج فشار در سیال حلزون گوش تبدیل می‌کنند.

When sound enters the ear canal,

وقتی صدا وارد شبکه گوش می‌شود،

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

به پرده گوش برخورد می‌کند و آن را می‌لرزاند مانند سر یک طبل.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

پرده گوش لرزان استخوانی به نام استخوان چکشی را تکان می‌دهد،

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

که آن هم به استخوان سندانی برخورد می‌کند

و سومین استخوان که رکابی نام دارد را تکان می‌دهد.

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

حرکت آن سیال را به داخل حفره‌های بلند حلزون گوش هل می‌دهد.

Once there,

در آنجا،

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

لرزش‌های صدا بالاخره تبدیل به لرزش‌های سیال شده‌اند،

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

و مانند یک موج از یک سر حلزون گوش تا سر دیگر را می‌پیمایند،

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

یک سطح به نام غشاء پایه طول حلزون گوش را اداره می‌کند.

It’s lined with hair cells that have specialized components

سلول‌های پوشیده با مژک آن اجزاء تخصص یافته ای دارند

called stereocilia,

به نام مژک،

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

که لرزش‌های سیال حلزون گوش و غشاء پایه را حرکت می‌دهند.

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

این حرکات یک سیگنال را که سلول‌های مژک‌دار را می‌پیماید،

into the auditory nerve,

وارد عصب شنوایی می‌کند،

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

بعد به سمت جلو به طرف مغز که آن را به عنوان صدایی خاص تفسیر می‌کند.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

وقتی یک صدا غشاء پایه را می‌لرزاند،

not every hair cell moves -

همه سلول‌های مژک دار حرکت نمی‌کنند -

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

بلکه تنها تعدادی از آن‌ها، که بستگی به فرکانس صدا دارد.

This comes down to some fine engineering.

و این از یک مهندسی ظریف تاثیر می‌گیرد.

At one end, the basilar membrane is stiff,

در پایان، غشا پایه سفت شده،

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

و تنها در پاسخ به صدا‌های با طول موج کوتاه با فرکانس بالا می‌لرزد.

The other is more flexible,

و دیگری انعطاف پذیر‌تر است،

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

تنها در حضور صدا‌های با طول موج بلند و فرکانس کم می‌لرزد.

So, the noises made by the seagull and mosquito

پس این صدا‌های تولیدی توسط مرغ دریایی و پشه

vibrate different locations on the basilar membrane,

جا‌های متفاوتی را در غشاء پایه می‌لرزاند،

like playing different keys on a piano.

مانند به صدا در آوردن کلاویه‌های متفاوت پیانو.

But that’s not all that’s going on.

ولی این تمام اتفاق نیست.

The brain still has another important task to fulfill:

مغز همچنان کار‌های مهم‌تری برای انجام دارد:

identifying where a sound is coming from.

تشخیص این‌که صدا از کجا می‌آید.

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

برای آن صدا‌هایی که به دو گوش وارد می‌شوند مقایسه می‌کند

to locate the source in space.

تا مکان منبع صدا را در فضا مشخص کند.

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

یک صدا که مستقیما از جلوی شما می‌آید به دو گوش در یک زمان خواهد رسید.

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

آن را به یک شدت در هر گوش می‌شنوید

However, a low-frequency sound coming from one side

به هر حال یک صدا با فرکانس کم که از یک طرف می‌آید

will reach the near ear microseconds before the far one.

به گوش نزدیک‌تر چند میکروثانیه زودتر از گوش دورتر خواهد رسید.

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

و صداهای با فرکانس زیاد با شدت بیشتری به گوش نزدیک‌تر شنیده می‌شوند

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

چون جلوی آنها بوسیله سر شما برای رسیدن به گوش دورتر گرفته می‌شود.

These strands of information reach special parts of the brainstem

این صداهای حاوی اطلاعات به بخش‌های ویژه‌ای از ساقه مغز می‌رسند

that analyze time and intensity differences between your ears.

که تفاوت‌های زمان و شدت بین دو گوش را تحلیل می‌کند.

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

و آن‌ها نتایج تحلیل‌هایشان را به قشر شنوایی می‌فرستند.

Now, the brain has all the information it needs:

حالا مغز همه اطلاعاتی که لازم دارد را در اختیار دارد:

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

الگو‌های فعالیت که به ما می‌گویند که صدا چیست،

and information about where it is in space.

و اطلاعاتی درباره جایی که در فضا هستند.

Not everyone has normal hearing.

این گونه نیست که همه شنوایی عادی داشته باشند.

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

کم شنوایی سومین بیماری مزمن در جهان است.

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

قرارگیری در معرض صداهای بلند و بعضی مواد مخدر

می‌تواند سلول های شنوایی را از بین ببرد،

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

و جلوی پیمایش سیگنال‌های از گوش تا مغز را بگیرد.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

بیماری‌هایی مانند استئواسکلروز استخوان‌های کوچک داخل گوش را منجمد می‌کند

so they no longer vibrate.

و آن‌ها دیگر نمی‌توانند بلرزند.

And with tinnitus,

و با وزوز گوش،

the brain does strange things

مغز کارهای عجیب و غریبی انجام می‌دهد

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

که ما تصور کنیم صدایی وجود دارد درحالی که هیچ صدایی نیست.

But when it does work,

ولی زمانی که درست کار می‌کند،

our hearing is an incredible, elegant system.

شنوایی ما یک سیستم بی‌نظیر ظریف است.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

گوش‌های ما یک قطعه از دستگاه زیستی که به خوبی تنظیم شده را محصور کرده‌اند

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

که بدآهنگی لرزش‌ها در هوای اطراف ما را

into precisely tuned electrical impulses

به ضربان‌های الکتریکی تنظیم شده دقیقی تبدیل می‌کنند

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

که کف زدن، ضربه زدن و آه کشیدن و پشه‌ها را تشخیص می‌دهد.