The science of hearing - Douglas L. Oliver

Tłumaczenie: Aleksandra Bidzińska Korekta: Rysia Wand

You hear the gentle lap of waves,

Słyszysz delikatny szum fal,

the distant cawing of a seagull.

odległe krzyki mewy.

But then an annoying whine interrupts the peace,

Nagle spokój zakłóca denerwujące bzyczenie,

getting closer, and closer, and closer.

jest coraz bliżej, i bliżej, i bliżej.

Until...whack!

I nagle... plask!

You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.

Pozbywasz się uciążliwego komara i spokój wraca.

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

Jak namierzyłeś hałas i jego źródło z taką dokładnością?

The ability to recognize sounds and identify their location

Zdolność rozpoznawania dźwięków i ich lokalizacji

is possible thanks to the auditory system.

jest możliwa dzięki układowi słuchowemu.

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

Jego dwie główne składowe to ucho i mózg.

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

Rolą ucha jest przełożenie energii fali dźwiękowej na impuls nerwowy.

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

Mózgu - odebranie i przetworzenie informacji zawartych w impulsie.

To understand how that works,

Żeby zrozumieć jak ten proces działa,

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

prześledzimy drogę dźwięku do ucha.

Wytworzone u źródła wibracje niosące dźwięk

The source of a sound creates vibrations

that travel as waves of pressure through particles in air,

podróżują jako fale dźwiękowe w powietrzu,

liquids,

cieczach

or solids.

lub ciałach stałych.

But our inner ear, called the cochlea,

Nasze ucho wewnętrzne, nazywane ślimakiem,

is actually filled with saltwater-like fluids.

wypełnia płyn przypominający słoną wodę.

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

Pierwszym wyzwaniem jest zamiana fal dźwiękowych,

wherever they’re coming from,

niezależnie od ich źródła,

into waves in the fluid.

na ruchy płynu.

The solution is the eardrum, or tympanic membrane,

Z pomocą przychodzi błona bębenkowa, czyli membrana tympani,

and the tiny bones of the middle ear.

i małe kosteczki ucha środkowego.

Those convert the large movements of the eardrum

Przenoszą one ruchy z błony bębenkowej

into pressure waves in the fluid of the cochlea.

na płyn w ślimaku, tworząc fale.

When sound enters the ear canal,

Kiedy dźwięk dostaje się do kanału słuchowego,

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

uderza membranę jak w bęben, wprawiając ją w wibracje.

The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer,

Wibrująca błona wprawia w ruch kostkę nazywaną młoteczkiem,

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

która porusza kowadełko, a ta trzecią kość - strzemiączko.

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

Wprawia ona w ruch płyn w długich kanałach ślimaka.

Once there,

Fala dźwiękowa jest przekształcana na ruch płynu,

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

dzięki czemu impuls dociera na drugi koniec ślimaka.

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

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

Całą powierzchnię ślimaka pokrywa błona podstawowa.

It’s lined with hair cells that have specialized components

Zawiera ona komórki włoskowate ze specjalnymi wypustkami,

called stereocilia,

zwanymi stereocilia,

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

które są poruszane przez płyn w ślimaku i błonę podstawową.

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

Ruch ten generuje sygnał przekazywany przez komórki włoskowate

into the auditory nerve,

do nerwu słuchowego,

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

a następnie do mózgu, który interpretuje go jako dźwięk.

When a sound makes the basilar membrane vibrate,

Kiedy dźwięk wprawia membranę podstawową w wibracje,

not every hair cell moves -

nie każda komórka włosowa się porusza.

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

Aktywne są tylko wybrane komórki w zależności od częstotliwości dźwięku.

To piękny przykład inżynierii.

This comes down to some fine engineering.

At one end, the basilar membrane is stiff,

Na jednym końcu membrana podstawowa jest sztywna,

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

wibruje tylko pod wpływem krótkich fal wysokich dźwięków.

The other is more flexible,

Na drugim końcu jest elastyczna,

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

wibruje tylko pod wpływem długich fal o niskiej częstotliwości.

So, the noises made by the seagull and mosquito

Także dźwięki wydawane przez mewy i komary

vibrate different locations on the basilar membrane,

odbierane są przez inne rejony błony podstawowej.

like playing different keys on a piano.

Jak granie na różnych klawiszach pianina.

But that’s not all that’s going on.

Ale to nie wszystko.

The brain still has another important task to fulfill:

Mózg ma inne ważne zadanie do wykonania:

identifying where a sound is coming from.

identyfikację kierunku, z którego dociera dźwięk.

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

W tym celu zestawia dźwięki dochodzące z obojga uszu,

to locate the source in space.

by zlokalizować źródło.

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

Dźwięk wprost przed nami będzie dochodził do obojga uszu jednocześnie,

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

z takim samym natężeniem w każdym uchu.

However, a low-frequency sound coming from one side

Dźwięk o niskiej częstotliwości dochodzący z boku

will reach the near ear microseconds before the far one.

dotrze do bliższego ucha o mikrosekundy wcześniej niż do dalszego.

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

Dźwięki o wysokiej częstotliwości będą głośniejsze w bliższym uchu,

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

ponieważ głowa blokuje ich dostęp do drugiego ucha.

Te informacje docierają do specjalnych części mózgu,

These strands of information reach special parts of the brainstem

that analyze time and intensity differences between your ears.

które analizują różnice w intensywności dźwięku z każdego ucha.

Rezultaty analizy przesyłają do kory słuchowej.

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

Now, the brain has all the information it needs:

Teraz mózg ma wszystkie informacje, których potrzebuje:

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

wzorzec aktywności mówiący, co to za rodzaj dźwięku,

and information about where it is in space.

oraz informacje, skąd dochodzi.

Not everyone has normal hearing.

Nie każdy słyszy w takim samym stopniu.

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

Utrata słuchu jest trzecią najczęstszą chorobą przewlekłą na świecie.

Ekspozycja na głośne dźwięki oraz niektóre narkotyki

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

mogą zabić komórki włoskowate

preventing signals from traveling from the ear to the brain.

dostarczające sygnały z ucha do mózgu.

Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear

Choroby, jak stwardnienie kości, unieruchamiają kostki w uchu,

so they no longer vibrate.

przez co nie mogą więcej wibrować.

And with tinnitus,

Gdy pojawi się szum w uszach,

the brain does strange things

mózg podaje nam błędną informację,

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

sugerując dźwięk tam, gdzie go nie ma.

But when it does work,

Gdy wszystko działa sprawnie,

our hearing is an incredible, elegant system.

nasz słuch jest niesamowity.

Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery

Uszy to niezwykle dopracowana biologiczna struktura,

that converts the cacophony of vibrations in the air around us

która przekształca chaos wibracji otaczającego nas powietrza

into precisely tuned electrical impulses

w precyzyjne impulsy elektryczne,

that distinguish claps, taps, sighs, and flies.

dzięki którym rozróżniamy klaśnięcia, kapanie, westchnienia czy bzyczenie much.