The science of hearing - Douglas L. Oliver

Translator: Ilmārs Mežaraups Reviewer: Ilze Garda

You hear the gentle lap of waves,

Tu dzirdi liegus viļņu šļakstus

the distant cawing of a seagull.

un tālu kaijas ķērcienu,

But then an annoying whine interrupts the peace,

bet pēkšņi mieru pārtrauc kaitinoša sīkšana,

getting closer, and closer, and closer.

kas nāk arvien tuvāk un tuvāk, un tuvāk.

Until...whack!

Un pēkšņi... sitiens!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

Tu tiec vaļā no kaitinošā oda, un miers ir atjaunots.

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

Kā tu noteici attālo skaņu un tik precīzi nomērķēji uz tās radītāju?

The ability to recognize sounds and identify their location

Spēja atpazīt skaņas un noteikt to atrašanās vietas

is possible thanks to the auditory system.

ir iespējama, pateicoties dzirdes sensorajai sistēmai.

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

Tā sastāv no divām daļām: auss un smadzenēm.

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

Auss uzdevums ir pārvērst skaņas enerģiju nervu signālos,

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

savukārt smadzenēm jāuztver un jāapstrādā šajos signālos ietvertā informācija.

To understand how that works,

Lai saprastu, kā tas darbojas,

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

varam aplūkot skaņas ceļojumu ausī.

The source of a sound creates vibrations

Skaņas avots rada svārstības,

that travel as waves of pressure through particles in air,

kas spiediena viļņu veidā iziet cauri gāzveida,

liquids,

šķidrumu

or solids.

vai cietu vielu daļiņām.

But our inner ear, called the cochlea,

Bet iekšējā auss – gliemezis –

is actually filled with saltwater-like fluids.

ir pildīta ar sālsūdenim līdzīgiem šķidrumiem.

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

Tātad, pirmais jautājums – kā pārvērst šos skaņas signālus,

wherever they’re coming from,

lai arī no kurienes tie nāktu,

into waves in the fluid.

viļņos šķidrumā.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

Atbilde ir bungplēvīte

and the tiny bones of the middle ear.

un sīkie vidusauss kauliņi.

Those convert the large movements of the eardrum

Tie pārvērš lielās bungplēvītes kustības

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

spiediena viļņos gliemeža šķidrumā.

When sound enters the ear canal,

Skaņai ienākot auss kanālā,

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

tā pieskaras bungplēvītei un iesvārsta to kā bungu virsmu.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

Bungplēvītes svārstības iekustina kaulu – āmuriņu,

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

kas sit pa laktiņu un iekustina trešo kaulu – kāpslīti.

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

Šī kustība virza šķidrumu pa garajiem gliemeža kanāliem.

Once there,

Tur skaņas vibrācijas beidzot ir pārvērstas par šķidruma svārstībām

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.

un viļņveidīgi dodas cauri gliemezim no viena gala uz otru.

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

Virsma – bazilārā membrāna – klāj gliemezi visā tā garumā.

It’s lined with hair cells that have specialized components

Tā ir noklāta ar matiņšūnām, uz kurām ir īpašas skropstiņas –

called stereocilia,

stereocilijas.

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

Tās kustās līdzi gliemeža šķidruma un bazilārās membrānas svārstībām.

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

Kustības rada signālu, kas ceļo pa matiņšūnu uz dzirdes nervu,

into the auditory nerve,

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

pēc tam uz smadzenēm, kas to atpazīst kā noteiktu skaņu.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

Kad skaņa rada bazilārās membrānas svārstības,

not every hair cell moves -

nekustās visas matiņšūnas,

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

tikai atsevišķas, atkarībā no skaņas frekvences.

This comes down to some fine engineering.

Tā pamatā ir smalka inženierija.

At one end, the basilar membrane is stiff,

Vienā galā bazilārā membrāna ir neelastīga

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

un svārstās tikai īso viļņu ietekmē, no augstas frekvences skaņām.

The other is more flexible,

Otrā galā tā ir elastīgāka

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

un svārstās garāku viļņu vadīta, no zemas frekvences skaņām.

So, the noises made by the seagull and mosquito

Tātad, kaijas un oda radītās skaņas

vibrate different locations on the basilar membrane,

iesvārsta bazilāro membrānu atšķirīgās vietās,

like playing different keys on a piano.

gluži kā nospiežot dažādus klavieru taustiņus.

But that’s not all that’s going on.

Taču tas nav viss.

The brain still has another important task to fulfill:

Smadzenēm jāveic vēl viens svarīgs uzdevums –

identifying where a sound is coming from.

jānosaka, no kurienes skaņa nāk.

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

Lai to paveiktu, smadzenes salīdzina abās ausīs ienākošās skaņas,

to locate the source in space.

tādējādi nosakot skaņas avotu telpā.

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

Skaņa, kas nāk tieši no priekšpuses, abas ausis sasniegs vienlaikus.

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

Arī skaņas intensitāte abās ausīs būs vienāda.

However, a low-frequency sound coming from one side

Savukārt no sāna nākoša zemas frekvences skaņa

will reach the near ear microseconds before the far one.

tuvāko ausi sasniegs dažas milisekundes pirms tālākās.

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

Augstas frekvences skaņas tuvākajai ausij izklausīsies intensīvākas,

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

jo uz tālāko ausi tām traucē nonākt galva.

These strands of information reach special parts of the brainstem

Šī informācija sasniedz īpašas smadzeņu stumbra daļas,

that analyze time and intensity differences between your ears.

kas analizē laika un intensitātes atšķirības starp abām ausīm.

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

Analīzes rezultāti tiek nosūtīti uz dzirdes centru smadzenēs.

Now, the brain has all the information it needs:

Tagad smadzenēm ir visa nepieciešamā informācija:

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

ziņas par to, kāda šī skaņa ir un kur telpā tā atrodas.

and information about where it is in space.

Not everyone has normal hearing.

Ne visiem ir normāla dzirde.

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

Dzirdes zudums ir trešā izplatītākā hroniskā saslimšana pasaulē.

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

Skaļi trokšņi un dažas vielas var bojāt matiņšūnas,

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

neļaujot skaņas signāliem no ausīm nonākt smadzenēs.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

Tāda slimība kā osteoskleroze sastindzina sīkos auss kauliņus,

so they no longer vibrate.

tāpēc tie vairs nekustās.

And with tinnitus,

Savukārt tinīta gadījumā smadzenes sāk rīkoties dīvaini,

the brain does strange things

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

liekot mums dzirdēt skaņu, kuras nemaz nav.

But when it does work,

Taču, ja dzirde strādā,

our hearing is an incredible, elegant system.

tā ir neticami eleganta sistēma.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

Mūsu ausis slēpj precīzi iestatītu bioloģiskas mašīnas piemēru,

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

kas apkārtējo svārstību kakofoniju pārvērš par precīziem elektriskajiem impulsiem,

into precisely tuned electrical impulses

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

spējot atšķirt aplausu, ūdenskrānu, nopūtu un lidoņu radītās skaņas.