The science of hearing - Douglas L. Oliver

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Allon Sasson

You hear the gentle lap of waves,

אתם שומעים את ליחוח הגלים העדין,

the distant cawing of a seagull.

קריאת השחף המרוחקת.

But then an annoying whine interrupts the peace,

אבל אז זמזום מציק מפריע לשלווה,

getting closer, and closer, and closer.

מתקרב יותר ויותר,

Until...whack!

עד ש... הצלפה!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

אתם נפטרים מהיתוש המציק, והשלווה חוזרת.

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

איך זיהיתם את הרעש מרחוק וטווחתם את יוצרו בדיוק כה רב?

The ability to recognize sounds and identify their location

היכולת להכיר צלילים ולזהות את המיקום שלהם

is possible thanks to the auditory system.

אפשרית תודות למערכת השמע.

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

היא מורכבת משני חלקים עיקריים: האוזן והמוח.

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

המשימה של האוזן היא להמיר אנרגית קול לאותות עצביים;

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

תפקיד המוח לקלוט ולעבד את המידע שהאותות מכילים.

To understand how that works,

כדי להבין איך זה עובד,

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

אנחנו יכולים לעקוב אחרי הצליל במסע שלו לתוך האוזן.

The source of a sound creates vibrations

המקור של הצליל יוצר רטיטות

that travel as waves of pressure through particles in air,

שנעות כגלים של לחץ דרך חלקיקי האויר,

liquids,

נוזלים,

or solids.

או מוצקים.

But our inner ear, called the cochlea,

אבל האוזן הפנימית שלנו, שנקראת שבלול,

is actually filled with saltwater-like fluids.

מלאה למעשה בנוזל דמוי מי מלח.

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

אז, הבעיה הראשונה שיש לפתור היא איך להמיר את גלי הקול האלה,

wherever they’re coming from,

מהיכן שהם מגיעים,

into waves in the fluid.

לגלים בנוזל.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

הפיתרון הוא עור התוף, או הרקום הטימפני,

and the tiny bones of the middle ear.

והעצמות הזעירות של האוזן התיכונה.

Those convert the large movements of the eardrum

אלה ממירים את התנועות הגדולות של עור התוף

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

לגלי לחץ בנוזל השבלול.

When sound enters the ear canal,

כשצלילים נכנסים לתעלת האוזן,

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

הם פוגעים בעור התוף וגורמים לו לרטוט כמו ראש של תוף.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

עור התוף הרוטט מניע את העצם שנקראת הפטיש,

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

שפוגעת בסדן ומזיזה את העצם השלישית שנקראת הארכוף.

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

התנועה שלה דוחפת את הנוזל בתוך התא המוארך של השבלול.

Once there,

ברגע שהן שם,

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

רטיטות הקול הומרו סוף סוף לרטיטות בנוזל,

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

והן נעות כמו גל מצד אחד של השבלול לאחר.

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

משטח שנקרא הממברנה הבסילרית עוברת לאורך השבלול.

It’s lined with hair cells that have specialized components

היא מצופה בתאי שיער שיש להם רכיב מותאם

called stereocilia,

שנקרא סטריאוסליה,

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

שנע עם הרטיטות של נוזל השבלול והממברנה הבסילארית.

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

התנועה הזו מפעילה אות שנע דרך תא השיער,

into the auditory nerve,

לתוך עצב השמע,

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

ואז הלאה אל המוח, שמפרש אותו כצליל מסויים.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

כשהצליל גורם לממברנה הבסילארית לרטוט,

not every hair cell moves -

לא כל תא שערה נע -

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

רק תאים נבחרים, כתלות בתדירות של הצליל.

This comes down to some fine engineering.

זו תוצאה של הנדסה מעולה.

At one end, the basilar membrane is stiff,

בקצה אחד, הממברנה הבסילארית קשיחה,

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

ורוטטת רק בתגובה לאורכי גל קצרים, צלילים גבוהים.

The other is more flexible,

הצד השני גמיש,

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

ורוטט רק בנוכחות של גלים ארוכים יותר, צלילים בתדירות נמוכה.

So, the noises made by the seagull and mosquito

אז, הצלילים של השחף והיתוש

vibrate different locations on the basilar membrane,

רוטטים במיקומים שונים על הממברנה הבסילארית,

like playing different keys on a piano.

כמו לנגן תוים שונים בפסנתר.

But that’s not all that’s going on.

אבל זה לא כל מה שמתרחש.

The brain still has another important task to fulfill:

למוח עדיין יש תפקיד חשוב למלא:

identifying where a sound is coming from.

לזהות מהיכן הצלילים מגיעים.

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

לצורך כך, הוא משווה את הצלילים שמגיעים משתי האוזניים

to locate the source in space.

כדי למקם את המקור בחלל.

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

צליל ממש מולכם יגיע לשתי האוזניים באותו זמן.

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

אתם תשמעו אותו באותה עוצמה בכל אוזן.

However, a low-frequency sound coming from one side

עם זאת, צליל בתדירות נמוכה שמגיע מצד אחד

will reach the near ear microseconds before the far one.

יגיע לאוזן הקרובה מיקרו שניות לפני הרחוקה.

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

וצליל בתדירות גבוהה ישמע חזק יותר לאוזן הקרובה

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

בגלל שהוא נחסם מהאוזן הרחוקה על ידי הראש.

These strands of information reach special parts of the brainstem

פיסות המידע האלו מגיעות לחלקים מיוחדים של גזע המוח

that analyze time and intensity differences between your ears.

שמנתחים הבדלי זמן ועוצמה בין האוזניים שלכם.

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

הם שולחים את התוצאות של הניתוח שלהם לקליפת המוח.

Now, the brain has all the information it needs:

עכשיו, למוח יש את כל המידע שהוא צריך:

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

תבניות הפעילות שאומרות לנו מה הצליל,

and information about where it is in space.

ומידע על היכן הוא בחלל.

Not everyone has normal hearing.

לא לכולם יש שמיעה נורמלית.

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

איבוד שמיעה הוא המחלה הכרונית השלישית בשכיחותה בעולם.

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

חשיפה לצלילים חזקים ומספר תרופות יכולים להרוג תאי שיער,

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

מה שמונע מהצלילים לנוע מהאוזן למוח.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

מחלות כמו אוסטאוסקלורוזיס מקפיאות את העצמות הזעירות באוזן

so they no longer vibrate.

כך שהן לא רוטטות יותר.

And with tinnitus,

ועם טיניטוס,

the brain does strange things

המוח עושה דברים מוזרים

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

לגרום לנו לחשוב שיש צלילים כשהם לא קיימים.

But when it does work,

אבל כשהיא עושה את העבודה,

our hearing is an incredible, elegant system.

השמיעה שלנו היא מערכת מדהימה ואלגנטית.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

האוזניים שלנו הם מכונה ביולוגית מעודנת

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

שממירה את הקקפוניה של הרטיטות באויר סביבנו

into precisely tuned electrical impulses

לאותות חשמליים מדוייקים

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

שמבדילים בין מחיאות, טיפוף, אנחות וזבובים.