The science of hearing - Douglas L. Oliver

번역: Ha Eun Kong 검토: JY Kang

You hear the gentle lap of waves,

부드럽게 찰랑이는 파도소리와

the distant cawing of a seagull.

저 멀리 갈매기 울음 소리가 들려옵니다.

But then an annoying whine interrupts the peace,

하지만 그때, 귀찮은 윙윙 소리가 평화를 깨고

getting closer, and closer, and closer.

가까워지고, 점점 더 가까워지고, 점점 더 가까워집니다.

Until...whack!

그러다가.... 찰싹!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

짜증나는 모기를 해결하고 다시 평화를 찾았습니다.

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

여러분은 어떻게 멀리서 들려오는 소리를 인지하고 정확하게 목표를 조준했나요?

The ability to recognize sounds and identify their location

소리를 인지하고 그 위치를 구분짓는 능력은

is possible thanks to the auditory system.

청각 체계 덕분에 가능합니다

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

그 체계는 두 가지로 구성되어 있는데 하나는 귀, 다른 하나는 뇌입니다.

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

귀의 임무는 소리 에너지를 신경 신호로 전환하는 것이고

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

뇌가 하는 일은 그 신호가 가진 정보를 받아 처리하는 것입니다.

To understand how that works,

이 과정을 이해하려면

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

귀로 향하는 소리의 여정을 따라가야 합니다.

The source of a sound creates vibrations

소리의 원천은 진동을 만드는데

that travel as waves of pressure through particles in air,

그 압력파는 공기 입자나 액체, 고체를 통해서 전달됩니다.

liquids,

or solids.

But our inner ear, called the cochlea,

하지만 우리의 귀 안쪽에 있는 달팽이관이라고 하는 기관은

is actually filled with saltwater-like fluids.

대부분 소금물 같은 액체로 채워져 있습니다.

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

그래서 우선 해결해야 할 문제는 음파가 어디에서 오든지 간에

wherever they’re coming from,

into waves in the fluid.

그것을 액체 안의 파동으로 바꿔야 한다는 것이죠.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

고막과 귀의 중간에 있는 작은 뼈들이 그 문제를 해결해줍니다.

and the tiny bones of the middle ear.

Those convert the large movements of the eardrum

그것들은 고막에 발생하는 큰 진동을 압력파로 바꾸어

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

달팽이관의 액체로 전달합니다.

When sound enters the ear canal,

외이도를 통해 들어온 소리는

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

고막에 부딪혀서 마치 북처럼 고막을 진동하게 만듭니다.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

고막이 진동하면서 추골이라는 뼈를 흔들게 되고

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

그 뼈가 침골이라는 뼈를 때린 뒤, 등골이라는 세 번째 뼈로 전달됩니다.

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

그 움직임이 달팽이관의 긴 통로 안에 있는 액체를 밀어내죠.

Once there,

그러면서 음진동이 결국 액체의 진동으로 바뀌고

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

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

음진동이 달팽이관의 한쪽 끝에서 반대편까지 파동 형태로 이동합니다.

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

그리고 달팽이관에는 길이를 따라 기저막이라는 막이 있는데

It’s lined with hair cells that have specialized components

그것은 부동섬모라고 하는 유모세포로 덮여 있고

called stereocilia,

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

달팽이관의 액체와 기저막의 진동으로 이 유모세포가 움직이게 됩니다.

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

유모세포를 통해 전달된 움직임이 신호로 바뀌어

into the auditory nerve,

청각 신경을 자극하고

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

뇌로 전달되어 특정한 소리로 해석하게 됩니다.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

소리가 기저막을 진동시킬 떄

not every hair cell moves -

모든 유모세포가 움직이지는 않습니다.

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

소리의 주파수에 따라서 선택된 유모세포만 움직이죠.

This comes down to some fine engineering.

여기에는 우수한 공학적 기술이 담겨 있습니다.

At one end, the basilar membrane is stiff,

기저막의 한쪽 끝은 단단해서

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

짧은 파장과 고주파 소리에 대해서만 진동하게 됩니다.

The other is more flexible,

다른 한쪽은 이보다 유연해서

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

더 긴 파장과 저주파의 소리에 대해서만 진동하죠.

So, the noises made by the seagull and mosquito

따라서, 갈매기와 모기로 인해 만들어진 소음들은

vibrate different locations on the basilar membrane,

기저막의 다양한 위치를 진동하게 만듭니다.

like playing different keys on a piano.

마치 피아노에서 여러 음을 내듯이 말이죠.

But that’s not all that’s going on.

하지만 그것이 전부는 아닙니다.

The brain still has another important task to fulfill:

뇌에는 여전히 수행해야 할 중요한 임무가 남아 있죠.

identifying where a sound is coming from.

소리가 어디로부터 오는지 알아내는 것입니다.

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

이를 위하여 뇌는 양쪽 귀로 들어오는 소리를 비교해서

to locate the source in space.

소리의 근원지를 파악합니다.

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

여러분의 바로 앞쪽에서 들려오는 소리는 동시에 두 귀로 전달될 것입니다.

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

그 소리의 세기도 양쪽 귀가 동일하죠.

However, a low-frequency sound coming from one side

하지만, 한 쪽에서 들려오는 저주파의 소리는

will reach the near ear microseconds before the far one.

더 멀리 있는 귀에 도달하기 전에 가까이 있는 귀에 먼저 도달하게 되죠.

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

그리고 고주파 소리는 더 가까운 귀에 센 강도로 들리게 될 것입니다.

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

왜냐하면 멀리 있는 귀는 머리로 인해 그 소리가 차단되었기 때문입니다.

These strands of information reach special parts of the brainstem

이러한 정보의 가닥들은 뇌간의 특정 부분에 도달하여

that analyze time and intensity differences between your ears.

양쪽 귀 사이의 시간차와 강도 차이를 분석하게 되고

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

그 분석 결과를 청각 피질로 전달합니다.

Now, the brain has all the information it needs:

드디어, 뇌는 필요한 모든 정보를 얻게 되었습니다.

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

무슨 소리인지 알 수 있는 행동 패턴과

and information about where it is in space.

소리가 어느 공간에 있는지에 관한 정보들이죠.

Not everyone has normal hearing.

하지만 누구나 정상적인 청력을 지니는 것은 아닙니다.

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

난청은 전 세계에서 세 번째로 흔한 만성 질환입니다.

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

큰 소음과 약물에 자주 노출되면 유모세포가 죽게 되고

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

신호들이 귀에서 뇌까지 전달되는 것을 방해합니다.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

골경화증 같은 질병은 귀 안의 작은 뼈들을 굳게 만들어

so they no longer vibrate.

더는 진동하지 않게 되죠.

And with tinnitus,

그리고 이명증에 걸리면 뇌에서 이상한 일이 일어나

the brain does strange things

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

아무 소리가 나지 않을 때도 소리가 난다고 생각하게 만듭니다.

But when it does work,

하지만 뇌가 정상적으로 활동할 때

our hearing is an incredible, elegant system.

우리의 청각은 믿을 수 없이 멋진 체계입니다.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

우리의 귀는 잘 조율된 생체 시스템의 일부분으로서

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

우리 주변 공기 안의 진동이 만드는 불협화음을

into precisely tuned electrical impulses

정교하게 조율된 전기 신호로 바꿉니다.

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

그래서 박수, 가벼운 두드림, 한숨에서 파리 소리까지 구분할 수 있는 거죠.