Kärleksord eller visdom; det tidlösa suset av vind i träden; ett biltutans varningsljud; Mozarts sublima harmonier – vår känsla av hörsel informerar, berikar och alltför ofta stör våra liv. Det kopplar oss till en värld i rörelse.
Sådana rörelser som föremål slår eller gnider mot varandra, luft som rör sig eller gaser som rusar genom bilens ljuddämpare ger cykliska tryckvariationer i luften: ljudvågor. Frekvens – hur många cykler per sekund – bestämmer tonhöjden för ljudet. Amplitud – hur stor tryckvariationerna bestämmer volymen.
Att höra är en mekanisk känsla. Det förvandlar fysisk rörelse till de elektriska signalerna som utgör hjärnans språk och översätter dessa vibrationer till det vi upplever som ljudvärlden.
Mångfalden av ljud vi kan höra varierar vanligtvis från 20Hz (cykler / sekund) till 20.000Hz. Det högsta vi kan hantera utan att omedelbart skada vår hörsel (till exempel att stå 100 meter från en jet vid start) bär ungefär en miljon miljoner gånger mer energi än det knappt hörbara.
En biologisk mikrofon
Ljuden vi hör representerar en rikt skiktad blandning av frekvenser och amplituder, som troget överförs genom en finkonstruerad apparat.
Ljudvågor kommer in i hörapparaten genom det yttre örat, reser ner genom den tumlånga öronkanalen för att träffa det tympaniska membranet eller trumhinnan och få det att vibrera.
I mellanörat överförs vibrationerna till tre knutna ben. Dessa benkroppar, de minsta benen i kroppen, förstorar rörelse i trumhinnan någon tjugofaldig.
I sin andra ände överför halsbenen sina små rörelser till cochleaen, det inre öratorganet som faktiskt översätter ljudvågens energi till nervsignaler.
Spindeln är formad som ett spiralsnegelskal och innehåller vätskefyllda kanaler. Ossikelns vibration mot ett fönster vid dess bas genererar vågor som ripplar genom denna vätska och pressar mot ett membran som är fodrat med tusentals små (ungefär en tusendels tum långa) hårceller – receptorerna för det hörande systemet.
Denna rörelse öppnar små porer i hårcellerna, vilket gör att laddade partiklar (joner) kan komma in, generera elektriska impulser som plockas upp av närliggande filament i hörselnerven, som transporterar dem till hjärnan.
Cochlea översätter således ljudvågor till hjärnans språk. Men det finns viss kontrovers över hur. Vissa ljudfrekvenser kan kodas av vilka hårceller svarar: celler vid basen av cochleaen flyttas av högt tonade ljud, medan de som linjer cochleaen när den lindar mot dess topp svarar på allt lägre frekvenser. Denna förklaring kallas ”platsteori.”
”Rate teorin” hävdar å andra sidan att vissa ljud, kanske de i den låga änden av frekvensspektrumet, kodas av frekvensen av neuronaktivering: inom detta intervall stimulerar högre tonljud neuroner att skjuta snabbare.
Hjärnan tar emot- och skickar – meddelanden
Signaler från örat ger en känsla av enskilda ljudkomponenter. Det är i hjärnan som vi uppfattar ljud – blir medvetna om dem och tolkar vad de menar. Processen börjar när information från cochlea rör sig genom olivoljen och underlägsen colliculus i hjärnstammen, sedan vidare upp genom andra strukturer till thalamus, en sorts central kopplingsstation för sinnena. Dessa lägre hjärncentra koordinerar signaler från våra två öron, vilket gör att vi kan hitta ljud och svara på farljud så att vi kan vidta omedelbara åtgärder även utan medveten tanke.
Men mest medveten perceptuell bearbetning sker i hörselbarken, en del av hjärnans utvecklade yttre lager som ligger längs huvudets sida, i den temporala loben. Det verkar som att specifika delar av hörselbarken avkodar information från
cochlea om ljudvolym, rytm och tonhöjd. Med anslutningar till delar av hjärnan som lagrar minnen och reglerar känslor förstår vi och svarar på det vi hör
Information flyter båda vägarna. Feedback från cortex till cochlea förstärker vissa signaler medan andra blockeras. Denna finjustering gör att vi kan höra distinkta konversationer trots bakgrundsljud snarare än en kakofoni av ljud.
Ord och musik
En nyckelfunktion för mänsklig hörsel är svar på tal, det viktigaste sättet att vi ansluter och kommunicerar, känslomässigt och intellektuellt.
Språk belyser den vitala betydelsen av hörsel i hjärnans utveckling. Det finns goda bevis på att spädbarn som hör fler ord från sina föräldrar lär sig att läsa tidigare och klara sig bättre i skolan än sina kamrater.
Talljud behandlas till stor del som ord i Wernickes område, den del av den dominerande (vanligtvis vänster) hjärnhalvfär som ägnas åt språk. Men signaler går också till motsvarande område på motsatt sida av hjärnan, där ton och rytm – talets ”musik” avkodas.
Musiken i sig illustrerar grafiskt hur komplex och kraftfull hörseluppfattning kan vara. Vi påverkas ofta djupt när melodi, harmoni och rytm engagerar utbredda hjärnområden involverade i rörelse, uppmärksamhet, minne, känslor och språk.
Effekten av musik på hjärnan har utnyttjats terapeutiskt för rehabilitering efter stroke och hjärnskada och för att förbättra livet för människor med hjärnstörningar från autism till Alzheimers sjukdom.
Hörselnedsättning
Med åldern innebär progressiv förlust av hårceller mindre akut hörsel, särskilt i de högre frekvenserna. Nedgången är vanligtvis mer uttalad hos män än hos kvinnor.
Processen påskyndas kraftigt genom exponering för höga ljud. Cirka 5,2 miljoner barn och 26 miljoner vuxna har betydande brusinducerad hörselnedsättning. Vissa studier har funnit, även hos 20- till 30-åringar, en koppling mellan trubbig hörsel och otillbörlig användning av lyssnarenheter med hörlurar och hörlurar.
Hörsel är värt att skydda mer än sin egen skull: ett antal studier förknippar hörselnedsättning och kognitiv nedgång och kopplar den till en ökad risk för fall.
Undvik bullerinducerad hörselnedsättning genom att minska exponeringen för ljud tillräckligt högt för att du måste höja din röst för att bli hörd. När du måste vara i en mycket bullrig miljö (som att använda en gräsklippare eller lövblåsare eller delta på en rockkonsert) ska du använda öronproppar. Om du använder en personlig lyssningsenhet, håll volymen måttlig.
