Urechea — Principalul organ al comunicării

Dacă nu vreţi să mai vedeţi, ajunge să închideţi ochii, dacă nu vreţi să mai simţiţi vreun miros, vă reţineţi (temporar) respiraţia, dar nu puteţi să închideţi urechile în aşa fel ca să nu auziţi absolut nimic. Zicala care spune că vorbele au găsit „urechi surde“ nu este decît o metaforă. Auzul este un proces continuu, ca şi bătăile inimii, care nu încetează nici chiar în timpul somnului.

Aşadar, urechile noastre funcţionează permanent şi ne menţin continuu în legătură cu mediul înconjurător. Ele selectează, analizează şi interpretează sunetele captate, apoi le transmit creierului. Pentru ca urechile să-şi poată îndeplini toate funcţiile în interiorul unei cavităţi de circa 16cm³, ele recurg la aplicarea conjugată a unor principii de acustică, mecanică, hidraulică, electronică şi matematică superioară. Să analizăm de ce anume sînt capabile urechile în cazul cînd se află în bună stare de funcţionare:

◻ Începînd cu şoapta abia perceptibilă, pînă la zgomotul infernal pe care îl produc avioanele cu reacţie la decolare, urechea poate distinge diferenţe de sunet care depăşesc de 10 000 miliarde de ori zgomotul minim perceptibil. Exprimîndu-ne în termeni tehnici, aceasta corespunde unei game de circa 130 de decibeli.

◻ Urechea reuşeşte să deosebească vocea cuiva chiar şi într-o sală foarte aglomerată, sau în cazul unei orchestre simfonice poate sesiza o notă falsă produsă de un singur instrument.

◻ Urechea umană este capabilă să sesizeze chiar şi o deviere de numai două grade a sursei sonore. Acest lucru este posibil datorită faptului că cele două urechi percep chiar un decalaj infim apărut, atît în privinţa intensităţii, cît şi a timpului de propagare a sunetului. Acest decalaj de timp sesizat de urechi poate fi de ordinul a zece milionimi de secundă, şi totuşi el este recepţionat şi transmis creierului.

◻ Urechea este capabilă să recunoască şi să deosebească circa 400 000 de sunete diferite. Mecanismele din ureche analizează în mod automat undele sonore percepute şi le compară cu cele depozitate în memorie. Prin acest mecanism sîntem în stare să facem deosebire între o notă cîntată la vioară şi aceeaşi notă produsă de flaut, sau putem recunoaşte interlocutorul de la telefon.

„Urechile“ care se pot vedea de o parte şi de alta a capului constituie doar partea vizibilă a sistemului auditiv. Probabil ne mai amintim ceea ce am învăţat la şcoală, că urechea este compusă din trei părţi: urechea externă, urechea medie şi urechea internă. Urechea externă este alcătuită din pavilion, alcătuit din piele şi cartilagii, şi conductul auditiv extern, care conduce la timpan. În urechea medie se găsesc cele mai mici oscioare din corpul omului: malleus, incus şi stapeal, sau folosindu-ne de denumirile lor mai cunoscute: ciocanul, nicovala şi scăriţa. Acestea formează un pod care leagă timpanul de fereastra ovală, poarta de acces spre urechea internă. Urechea internă are două părţi componente cu aspect neobişnuit: canalele semicirculare şi melcul (care seamănă cu cochilia unui melc).

Urechea externă — un receptor

Pavilionul exterior are menirea să capteze undele sonore care se propagă în mediul înconjurător şi să le canalizeze spre părţile interioare ale urechii. Totuşi, pavilionul îndeplineşte şi multe alte roluri.

Nu v-aţi pus niciodată întrebarea dacă forma pavilionului urechii serveşte la ceva anume? Savanţii au descoperit că acea cavitate din centrul urechii externe şi conductul auditiv îndeplinesc rolul unei pîlnii care serveşte la amplificarea vibraţiilor sonore şi transmiterea în interior într-o gamă de frecvenţă bine determinată. Ce avantaje prezintă această proprietate? Se pare că majoritatea sunetelor caracteristice vocii umane se încadrează chiar în această gamăa. Cînd aceste sunete trec prin urechea externă şi conductul auditiv sînt amplificate la valoarea dublă faţă de nivelul de intrare. O veritabilă instalaţie acustică!

Urechea externă îndeplineşte un rol important şi în localizarea sursei sonore. După cum s-a mai amintit, sunetele care vin dinspre stînga sau dinspre dreapta pot fi identificate prin măsurarea intensităţii lor şi a decalajului de timp care există între sosirea sunetului la o ureche şi la cealaltă. Dar ce am putea spune despre sunetele care vin din spate? Şi aici are rol formatul urechii. Marginea pavilionului este concepută în aşa fel încît reacţionează şi la sunetele care vin din spate, producînd o diminuare a intensităţii în gama frecvenţelor de 3 000–6 000 Hz. Acest lucru schimbă caracterul sunetelor, şi această modificare este identificată de creier ca fiind vorba de sunete care vin din spate. Şi sunetele care vin de sus sînt modificate, însă într-o altă gamă de frecvenţă.

Urechea medie — un miracol al mecanicii

Menirea urechii medii este să transforme vibraţiile acustice ale undelor sonore în vibraţii mecanice şi să le transmită spre urechea internă. Ceea ce se petrece într-o cămăruţă de mărimea unui bob de mazăre se poate numi pe drept cuvînt un miracol al mecanicii.

Contrar concepţiei că sunetele puternice ar provoca o mişcare însemnată a timpanului, în realitate undele sonore oricît de puternice ar fi determină mişcări microscopice ale timpanului. Din acest motiv, presiunea este prea slabă pentru a avea vreun efect asupra lichidului din urechea internă. Modul în care este rezolvată această dificultate atestă o dată în plus genialitatea cu care a fost concepută urechea.

Înlănţuirea celor trei oscioare din urechea medie nu numai că este sensibilă, dar este şi eficientă. Acest mecanism care acţionează ca un sistem de pîrghii amplifică nivelul vibraţiilor sonore cu circa 30%. Pe lîngă aceasta, timpanul are o suprafaţă de circa 20 de ori mai mare decît platforma scăriţei. Astfel, forţa exercitată asupra timpanului transmiţîndu-se mai departe, la intrarea pe fereastra ovală, se concentrează pe o zonă foarte restrînsă. Aceşti doi factori cumulaţi au ca efect amplificarea presiunii vibraţiei timpanului de 25–30 de ori, pînă cînd ajunge la fereastra ovală, ceea ce este suficient pentru a pune în mişcare lichidul din melc.

Aţi observat că atunci cînd aveţi guturai, acesta afectează şi auzul? Motivul este că timpanul funcţionează bine atunci cînd presiunea este egală în ambele părţi ale sale. În mod normal, această condiţie este asigurată de un mic conduct numit „trompă a lui Eustache“, care face legătura între urechea medie şi trahee. Cu ocazia fiecărei înghiţituri, această trompă se deschide şi astfel eliberează presiunea acumulată în urechea medie.

Urechea internă — ultima etapă

De la fereastra ovală pătrundem în urechea internă. Trei canale semicirculare amplasate în trei planuri spaţiale asigură menţinerea echilibrului şi supravegherea poziţiei corpului. Dar numai în interiorul melcului începe formarea auzului propriu-zis.

Acest „melc“ sau „cochilie“ (al cărui nume provine din cuvîntul grecesc ko·khliʹas) este constituit de fapt din trei canale sau rampe umplute cu lichid şi înfăşurate în spirală, de unde asemănarea cu o cochilie de melc. Două dintre aceste canale comunică între ele la capătul melcului. Pusă în mişcare de scăriţă, fereastra ovală acţionează ca un piston, iar această cursă în sus şi-n jos crează o presiune hidraulică în lichid. Propagîndu-se în interiorul spiralei, aceste unde de şoc fac ca pereţii despărţitori dintre canale să se onduleze.

De-a lungul unuia dintre aceşti pereţi, numit membrană bazilară, se găseşte adevăratul centru al auzului, o structură extrem de sensibilă numită organul lui Corti, după numele descoperitorului acestuia (în 1851), Alfonso Corti. Acest organ se compune din şiruri de celule senzoriale ciliate în număr de 15 000 sau mai multe. De la aceste celule ciliate pornesc miile de fibre ale nervului auditiv care transmit informaţii cu privire la frecvenţa, intensitatea şi timbrul sunetului, pînă la creier, unde se produce atunci senzaţia auditivă.

Misterul se lămureşte

Modul în care organul lui Corti face să ajungă la creier această informaţie complexă a constituit mult timp un mister nedezlegat. Savanţii ştiau bine un singur lucru: creierul nu reacţionează la vibraţii mecanice, ci numai la schimbări electrochimice. După toate probabilităţile, organul lui Corti transformă într-un anumit fel ondulaţiile membranei bazilare în impulsuri electrice, iar acestea sînt transmise creierului.

Savantul maghiar Békésy Gyorgy a dedicat 25 de ani de studiu dezlegării misterului legat de acest organ minuscul. El a observat că aceste unde de presiune hidraulică din canalele melcului ajung la un moment dat la o valoare maximă şi atunci curbează membrana bazilară. Cînd undele provin de la sunete înalte (cu frecvenţă mare), curbarea acestei membrane se efectuează aproape de baza melcului, cînd undele sînt provocate de sunete mai joase, ele sînt percepute spre vîrf. Astfel, Békésy a tras concluzia că un sunet cu o frecvenţă specifică provoacă anumite unde, care curbează membrana bazilară numai într-o zonă strict specifică, excitînd celulele ciliate din acea zonă, care vor transmite aceste semnale creierului. Zona unde sînt dispuse celulele nervoase corespunde deci cu frecvenţa, iar numărul celulelor excitate corespunde cu intensitatea sonoră.

Această ipoteză este valabilă pentru sunete „simple“. Însă, sunetele existente în natură rareori sînt simple. Orăcăitul broaştei se deosebeşte foarte mult de tam-tamul tobei, cu toate că aceste sunete au aceeaşi frecvenţă. Motivul rezidă în faptul că orice sunet se compune dintr-un ton fundamental la care se adaugă numeroase armonice. Numărul armonicelor şi intensitatea acestora îi conferă fiecărui sunet un timbru specific, aparte. Numai în acest fel urechea recunoaşte sunetele auzite.

Membrana bazilară poate reacţiona simultan la toate armonicele unui sunet: ea percepe numărul şi natura lor, identificînd exact sunetul respectiv. Matematicienii i-au dat acestui proces denumirea de „analiză-Fourier“, după numele ilustrului matematician francez Jean-Baptiste-Joseph Fourier (sec. XIX). Analizînd toate sunetele percepute şi trimiţînd creierului informaţiile necesare, urechea aplică dintotdeauna această metodă a matematicii superioare.

Nici pînă acum savanţii nu ştiu exact ce fel de semnale trimite urechea internă creierului. Din cercetări reiese faptul că toate semnalele emise de celulele ciliate sînt aproximativ de aceeaşi durată şi intensitate. De aici s-a tras concluzia că mesajul care ajunge la creier nu depinde de conţinutul semnalelor, ci pur şi simplu de faptul că acestea sînt emise sau nu.

Pentru a putea înţelege însemnătatea acestui proces, gîndiţi-vă la acel joc al copiilor, care îşi transmit unul altuia în şir şi în şoaptă o întîmplare. Adeseori, cînd ajunge la capăt, întîmplarea nu mai seamănă cu cea de la început. Însă, dacă este vorba de transmiterea unui cod, cum ar fi un anumit număr, este puţin probabil că se va deforma pe parcurs. Se pare că acelaşi procedeu îl utilizează şi urechea internă.

Este interesant că şi în sistemele moderne de comunicaţii se foloseşte o metodă asemănătoare: modularea prin impulsuri codificate. În loc să fie transmise amănuntele unui eveniment, se transmite un cod reprezentînd acel eveniment. Prin această metodă au fost transmise pe Pămînt imagini luate de pe planeta Marte, şi tot prin această metodă sînt convertite sunetele pentru a le înregistra şi reda pe bandă magnetică. Deci urechea a avut şi în acest domeniu un avans de mii de ani!

O capodoperă a creaţiunii

Auzul urechii umane probabil că nu este cel mai fin şi cel mai sensibil, însă este deosebit de adecvat pentru a-şi îndeplini importantul rol care i s-a încredinţat: să asigure comunicarea. Urechile sînt concepute — în special — pentru a reacţiona la sunetele caracteristice ale vocii umane. Sugarii, pentru a se putea dezvolta normal, trebuie să audă vocea mamei. Apoi, în timpul creşterii lor, trebuie de asemenea să audă vocea altor oameni pentru a învăţa să vorbească. Cu ajutorul urechilor, ei pot sesiza în mod exact subtilele inflexiuni (sau diferenţe de accent şi ton) din fiecare limbă, încă atunci cînd devin adulţi vorbesc la fel ca localnicii de acolo.

Toate acestea nu pot fi considerate ca rezultatul unei evoluţii oarbe. Mai degrabă, trebuie să-i mulţumim lui Iehova, Creatorul nostru iubitor, pentru acest minunat organ al auzului (Proverbele 20:12). Urechea este, într-adevăr, o capodoperă a creaţiei, care dovedeşte înţelepciunea şi iubirea Creatorului nostru. Datorită urechii putem comunica cu semenii noştri. Dar, mai presus de toate, să ne întrebuinţăm urechile pentru a asculta cuvintele pline de înţelepciune ale Cuvîntului lui Dumnezeu şi să ne lăsăm astfel învăţaţi de Tatăl nostru ceresc, Iehova Dumnezeu!

[Notă de subsol]

[Diagrama de la pagina 21]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

URECHEA EXTERNĂ

Pavilion

Conduct auditiv

Timpan

URECHEA MEDIE

Ciocan

Scăriţă

Nicovală

Trompa lui Eustache

URECHEA INTERNĂ

Canale semicirculare

Fereastra ovală

Melc

[Diagrama de la pagina 22]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Reprezentare a celor trei canale desfăşurate

MELC

Rampa vestibulară

Canal cohlear

Rampa timpanică