előző

I. Rész   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Tartalom II. Rész   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

következő


I. 4 / A Fül – a legpontosabb méréstechnikával rendelkező érzékszerv

 Ha elveszítenénk a hallásunkat, azzal egyik döntő tájékozódási lehetőségünket veszítenénk el. A napi történésekből igencsak ki lennénk rekesztve, akárcsak egy szűk kalitkába zárt madár. Az érzékelt hangok gazdagítják életünk érzéki benyomásait. Fülelünk a víz halk csobogására a tóparton, de halljuk a tenger hullámverésének dübörgő hangját is. Örvendezünk a méhek halk zümmögésének, amikor virágról virágra szállnak, és séta közben örülünk egy trillázó pacsirta énekének. Az általunk hallott zajok széles skálát fognak át. Ez a tartomány egy szúnyog halk zümmögésétől egy sugárhajtású gép indulásának fülsiketítő zajáig terjed. A csattogó légkalapácsok és a zakatoló gépek szintén mindennapi tapasztalataink közé tartoznak. Mindezek a jelek ugyan elárulják eredetüket, de nincs nekünk szóló üzenetük.

Nem csak vevők, de adók is vagyunk. A beszéd és a hallás alapvető kommunikációs eszközeink. Itt minőségileg egészen másfajta hangról van szó. A zene hangjai, az énekelt dalok és a beszélt nyelv tele van jelentésekkel. Az általuk tartalmazott jelentés azonosítása több, mint a hanghullámok feldolgozása. Ehhez egy különleges kiértékelő rendszerre van szükség. A hallás folyamatában az agy ez a nélkülözhetetlen műszer. Végül az értelmezett hang a lelkünket is megérinti, amint azt egy francia közmondás oly találóan kifejezi: „A fül a szívhez vezető út”.

A hallásnak a külvilággal való kapcsolatunkban nem kevésbé fontos szerepe van, mint a látásnak. Minden zaj a levegő rezgése, amit füleink felfognak. Először hidrodinamikai rezgésekké, majd elektromos idegi impulzusokká alakulnak, végül az agy azonosítja ezeket mint információt.

A recehártya (retina) felépítése !

1. alagúttá kunkorodott
fülszegély

2. a fülszegély gyöke
(crus helicus)

3. a külső hallójárat
elfedett nyílással

4. tragus

5. antitragus

6. fülkagyló-üreg
(cavum conchae)

7. belszegély (anthelix)

8. fülszegély (helix)

9. kapu a fülszegély-alagúthoz

10. Darwin-féle dudor

Tudtad-e, hogy az emberi fül egy mérőműszer, amely egy olyan technikával rendelkezik, amit eddig a tudomány nem tudott megvalósítani, sőt még megérteni sem? Hogy némi fogalmunk legyen erről a technikáról, néhány szakkifejezésre is szükségünk lesz. Először néhány fogalmat magyarázzunk el:

Hangnyomásszint: A rezgő testek (a hangvilla, a hangszóró membránja, az ember hangszálai) rezgésbe hozzák a körülöttük levő levegőt. Ennek során a közvetlen környezetükben levő levegőmolekulák felgyorsulnak. Hullámok keletkeznek, amelyek kb. 340 m/s sebességgel terjednek. Ezt a jelenséget nevezzük hangnak. A hangtérben vannak zónák, amelyekben a levegő-molekulák sűrűbben, és olyanok, melyekben ritkábban helyezkednek el. Ezekben a zónákban a megfelelő légnyomás nagyobb, ill. kisebb a normálisnál. Ha egy grafikonon ábrázoljuk a hangnyomás ingadozásait, egy hullámformájú görbét kapunk. Két szomszédos, azonos nyomású hely távolságát hullámhossznak nevezzük. A hullámnak a nyugalmi helyzetből való maximális kitérése az amplitúdó. Ha nő a hullámhossz (vagyis csökken az időegységenkénti rezgések száma), mélyebb hangot hallunk. Ha a hullámhossz csökken (vagyis nő az időegységenkénti rezgések száma), akkor magasabbnak halljuk a hangot. A hangmagasság a hang frekvenciája, mértékegysége a hertz (1 Hz = 1 rezgés másodpercenként). Az amplitúdó növekedése hangosabb hangot, csökkenése pedig halkabb hangot eredményez. A szokásos hangforrások különböző frekvenciájú és amplitúdójú hangok keverékét bocsátják ki.

Az emberi fül felépítése

A hangrezgések útja a külső hallójáraton át, a dobhártyán, a kalapácson, az üllőn és a kengyelen keresztül, az ovális ablakon át a folyadékkal teli csigába vezet. A kerek ablak gondoskodik a nyomáskiegyenlítésről a csiga és a levegővel teli középfül között. A három ívjárat az egyensúlyi szervhez tartozik. A hangérzékelés szerve a két és fél kanyarulatból álló csiga. A csigamenet tartalmazza a Corti-féle szervet, amelyben kb. 15 000 hallósejt található érzékelő szőrökkel (szőrsejtekkel). A csigából egy hallóidegekből álló „vastagkábel” fut az agyba.

A nyomás amplitúdóját hangnyomásnak nevezzük, (pascal, Pa) adunk meg (1 N/m2 = 1 Newton per négyzetméter). Az akusztikában azonban egy másik mérték szokásos, nevezetesen a hangnyomásszint. Ezt dB-ben (= deciBel) adjuk meg. Valamilyen px hangnyomásból a következőképpen kapjuk meg a hozzátartozó dB-számot: Képezzük a px/p0 hányadost, ahol p0 = 2 · 10-5 N/m2 egy önkényesen megállapított referencia-hangnyomás. Erre a célra éppen azt a p0 hangnyomást választották, amely az emberi fül hallásküszöbének felel meg. Ezután képezzük a px/p0 hányados tízes alapú logaritmusát, és ezt szorozzuk 20-al. Az L hangnyomásszint kiszámításának képlete tehát:

L = 20 · log(px/p0)

Ennek az önkényesnek látszó definíciónak egy sor előnye van:

• Ahelyett, hogy a nyomásnál kellemetlen módon tíz hatványaival kellene számolni, ugyanezt elérhetjük 1-3 jegyű számokkal.

• Az egyes mennyiségekre egész számokkal való szorzás esetén a következő összefüggések adódnak:

• Tízszeres hangnyomás 20 dB különbséggel fejezhető ki.

• Kétszeres hangnyomás 20 · log 2 = 20 · 0,30103 ≈ 6 dB különbségnek felel meg.

• Háromszoros hangnyomás 20 · log 3 = 20 · 0,4771 = 9,54 ≈ 10 dB különbségnek felel meg.

• A hangenergia a hangnyomás négyzetével arányos. A hangenergia megduplázódása tehát 3 dB különbségnek felel meg.

Hangerősség: Amint láttuk, a hangnyomásszint egy tisztán fizikai, mérhető mennyiség, amely vagy N/m2-ben vagy dB-ben adható meg, és semmit sem mond az ember által szubjektíven érzett hangerősségről. Az azonos hangnyomású, de különböző frekvenciájú hanghullámokat nem érezzük azonos erősségűnek. Egy 63 Hz-es hangot csak akkor hallunk egy 20 dB-es és 1000 Hz-es viszonyítási hanggal egyenlő erősségűnek, ha a 63 Hz-es hang hangnyomását kb. 30-szorosára növeljük. Az imént felírt képlet szerint ez L = 20 · log 30 = 29,5 dB különbséget jelent. Egy dB-Hz grafikonon berajzolhatók az azonos hangerőhöz tartozó vonalak. Ezeket a görbéket, melyek a különböző frekvenciákhoz, de azonos hangerőszinthez tartozó pontokat kötik össze, izofonoknak nevezik. Definíció szerint a hangerőszint értéke egyenlő az ugyanilyen hangerejű 1000 Hz-es hang dB-ben mért hangnyomásszintjével, de fon egységben megadva. Például ha fel akarjuk rajzolni az 50 fon-hoz tartozó izofont, a következőt kell tennünk: Egy kísérleti személy előtt bekapcsolunk egy 1000 Hz-es, 50 dB hangnyomásszintű viszonyítási hangot. A kísérleti személynek az összes többi frekvenciánál addig kell állítania egy hangszint-szabályzót (a dB-érték beállítása), míg ezt a hangot ugyanolyan hangosnak nem érzi, mint az 1000 Hz-es hangot. Ily módon a Hz-abszcisszákhoz megkereshetjük a megfelelő dB-ordinátákat, és felrajzolhatjuk az 50 fon-hoz tartozó görbét (izofont). A fon-skála csak 1000 Hz-en egyezik meg számszerűen a decibel-skálával.

Azt a hangnyomásszintet, amelynél egy hang éppen hallhatóvá válik, hallásküszöbnek nevezzük. Ez a 4 fon-hoz tartozó izofon. Ha a hang-nyomásszint olyan erőssé válik, hogy fájdalmat érzünk, elérjük a fájdalomküszöböt. Ez is egy izofon, a hozzá tartozó hangerősség 130 fon. Ha a fül a nyomást úgy érzékelné, mint egy fizikai mérőműszer, akkor az összes izofon vízszintes egyenes lenne.

A normálisan halló emberi fül hallási tartománya

A különböző frekvenciákon különböző a fül érzékenysége (a hallásküszöb görbéje). Az 1-5 kHz tartományban a legnagyobb az érzékenység; itt a fül még 2·10-5 N/m2 hangnyomásokat is érzékel, ami 10-16 W/cm2 hangintenzitásnak (I) ill. hangenergiának felel meg. Az ábrán be van jelölve a nyelv és a zene intenzitás- és frekvenciatartománya. A legszélesebb hallási sáv kb. 2 kHz-nél van: itt elképzelhetetlen, 13 nagyságrendnyi hangenergia-tartományt fog át.

Két hang hangerősségének egyenlőségét nagyon pontosan meg tudjuk ítélni. Az alsó intenzitástartományban két egyenlő frekvenciájú hangot már akkor különböző erősségűnek érzünk, ha hangnyomás-értékük csupán 1 dB-lel tér el. A felső intenzitástartományban ez az érték még ennél is lényegesen kisebb.

12 nagyságrend a mérési tartomány átkapcsolása nélkül: A hangnyomásszintet illetően a fül teljesítménye valóban csodálatra méltó: 120 dB-es tartományt fog át. Mivel 6 dB a hangnyomás megduplázódását jelenti, az emberi fül akkora hangnyomás-tartományt képes átfogni, amelyben a két szélső érték aránya 2-nek 120 dB/(6 dB) = 20-ik hatványa: 220 = 1 048 567 ≈ 1 millió. A hangenergia esetén a négyzetes összefüggés miatt már 3 dB duplázódást jelent. Az emberi fül tehát azzal a nem sejtett képességgel rendelkezik, hogy olyan széles energiatartományban észleli a hangokat, amelyben a két szélső érték aránya 2-nek 120 dB/(3 dB) = 40-ik hatványa ill. 10-nek 12-ik hatványa: 240 = 10244 = 1,099 · 1012. Másképp kifejezve: A fájdalomküszöb és a még éppen hallható hang közötti tartomány a hangenergiát illetően olyan óriási, hogy a két szélső energia aránya 1 billió. Mindez bámulatos módon a mérési tartomány változtatása nélkül történik. Nem ismert olyan mérőkészülék, amely ilyen széles sávot képes átfogni a mérési tartomány átkapcsolása nélkül! Ha például egy voltmérővel 1 és 10 000 Volt közötti feszültségeket akarunk mérni (az arány 104), ez ugyanazzal a készülékkel csak akkor lehetséges, ha a mérési tartományt többször átkapcsoljuk.

A fülkagyló és a hangutak

a) Fülkagyló: Az ábrán láthatók a fülkagyló egyes részeinek anatómiai elnevezései.

b) Lehetséges hangutak: A két lehetséges hangút (I. és II.) be van rajzolva a fülkagylóba:Az I. út esetén a hang a belszegélyből a külső hallójárathoz érkezik, a II. út esetén pedig végigfut az alagúttá bemélyült fülszegély S-alakú íve mentén. Mivel a második út az elsőhöz képest kb. 6,6 cm-rel hosszabb, a hangesemények 0,066 m/(330 m/s) = 0,0002 s = 0,2 ms időkülönbséggel érkeznek be. Ezáltal az agyban olyan hatás jön létre, mintha az embernek nem két, hanem négy füle volna – kettő a fejen egy kicsit magasabban, kettő pedig kicsit mélyebben –, mivel az agy ugyanazt a jelet négyszer kapja meg, egymáshoz képest kis időkülönbségekkel.

Az emberi fül egy optimálisan megszerkesztett mérőrendszer, amelynek érzékenysége eléri a fizikailag lehetséges határokat. A hanghullámok nyomáshullámok. A hanghullámok által kifejtett nyomás nagyon csekély. Egy még éppen hallható 1000 Hz-es hang hangnyomása 2 · 10-5 N/m2. Ugyanezen a frekvencián a fül fájdalom-határa a küszöb-hangnyomás kb. hatmilliószorosánál van. Hallószervünk munkatartománya több nagyságrendet fog át (lásd a 23. oldali ábrát).

Az emberi fül halláshatáránál (hallásküszöb) a dobhártya minimális rezgési kitérése (amplitúdója) a csekély hangnyomás miatt csupán 10-10 cm. Hogy fogalmat alkothassunk erről a szélsőséges érzékenységről, egy szokatlan hasonlathoz kell folyamodnunk: Ha az ember testhosszát 200 milliószorosára nagyítjuk, megkapjuk a föld-hold távolságot. A dobhártya kitérése még ekkora léptéknagyítás esetén is csupán 2 mm lenne.

Tudtad-e, hogy az emberi fül frekvenciatartománya 10 oktáv? A C és C’ hang között (ugyanígy A és A’ vagy G és G’ között) egy oktáv van. Az oktáv szó itt nem a frekvenciaarányra vonatkozik: a frekvencia egy oktávon belül megduplázódik. Két oktáv (pl. C és C’’ között) tehát az f1 frekvenciától a négyszeres f2 = 4 · f1 frekvenciáig terjed; három oktáv ennek megfelelően az f1 kiindulási frekvencia nyolcszorosáig terjed: f3 = 23 · f1. Az ember 10 oktávos hallási tartománya a frekvenciára vonatkozóan 210 = 1024 ≈ 1000 szorzótényezőt jelent – a hallási tartomány 20 Hz–20 kHz.

Bámulatosan jó az a képességünk, amivel a hangmagasságokat meg tudjuk különböztetni. Az 1000 Hz körüli optimális tartományban képesek vagyunk két frekvenciát megkülönböztetni, amelyek csak 0,3%-kal, vagyis 3 Hz-cel térnek el egymástól. Ha két mérőjel olyan közel van egymáshoz, hogy érzékszerveink még éppen meg tudják őket megkülönböztetni, eltérésüket különbségküszöbnek nevezzük. A frekvencia különbségküszöbe ezek szerint csupán 3 Hz.

A hangerősség, az időbeli lefolyás és a frekvencia-összetétel az a három jellemző, amely egy hangesemény lényegéről és eredetéről informál minket. Ezenkívül fontos az az irány is, ahonnan a hang érkezik. A hang forrásának lokalizálása olyan probléma, amit a Teremtő a két füllel való hallás révén oldott meg. Egy hang-forrás lokalizálása szempontjából két fontos tényező van: a különböző intenzitás és a terjedési idők különbsége.

A hang számítási lehetőségei az agyban

c) Hat összehasonlítási érték: A vázlat szerint az agyban történő numerikus kiértékelés számára a négy, térben elkülönülő mérési érték miatt összesen hat összehasonlítási érték van.

d) Hangfelfogó mezők: A hangfelfogó mezők helyzete anatómiai megfontolások segítségével a fenti rajz szerint megállapítható. Egy 45°-kal lesüllyesztett hangforrás esetén a hang a felső belépési mezőbe akkora késéssel lép be, ami kb. 9,1 mm útmeghosszabbodásnak felel meg. Ez az egyenlő szárú háromszög miatt 13 mm magasságkülönbségnek felel meg. A Darwin-féle dudor alatt található a hangbelépés kapuja az alagútszerűen kitágult fülszegélybe. A rövidebb I. út nyílása ott van, ahol a balszegély egy kétoldalú csúszdához hasonlóan van kialakítva. A dudor formájú belszegélyen a hang a fülszegélybe reflektálódik, és a hosszabb II. hangúton jut a hallójárathoz, vagy a dudortól rövid úton jut oda. Mivel a két belépőnyílás közötti legrövidebb összeköttetés kb. 45°-ban hajlik, a két hangút belépőnyílásának távolsága kb. 18 mm.               (J. Maximilian, E. Irrgang, B. Anderesen után)

A hangforrástól elfordított fül a hangeseményt valamivel halkabban és valamivel később hallja, mint a hangforrás felé fordított fül. A hangforrás távolságának megbecsülése is a két fül közötti viszonylagos hangerőkülönbség mérése által történik. Noha ez az idő- és hangerő-különbség rendkívül kicsi, az agy hallási központjai mégis képesek úgy kiértékelni, hogy létrejön az irányérzet. Ez a mérőkészülék olyan pontosan működik, hogy annak a hangnak az időkülönbsége, amely a bal fülbe csupán 0,000 03 másodperccel később érkezik, mint a jobb fülbe, még határozottan érzékelhető. Ez az akusztikus térbeli tájékozódás szempontjából azt jelenti, hogy ha egy hangforrás iránya csupán 3°-kal tér el a fej szimmetriasíkjától, már észleljük, hogy elmozdult.

A zajszint mért értékei: Az alábbi táblázat különböző zajok dB-értékeit tartalmazza. A 90 dB feletti zajok halláskárosodást okozhatnak. Tartós 155 dB-es zaj képes megégetni a bőrt. Íme néhány hangforrás a hozzá tartozó dB-értékkel:

Hangforrás

dB

hallásküszöb

15

levélzizegés

18
suttogás 25
nagy irodahelyiség 50
lassan haladó autó  50
mennydörgés 65
élénk utcai forgalom 70
írógép 70
vízesés zúgása 90
távolsági tehervonat 98
fűrészüzem 100
sugárhajtású repülőgép (600 m magasan) 105
diszkó 114
légcsavaros repülőgép induláskor 120
kazánkovács-műhely 120
rock-koncerten 125
sűrített levegős kőzetfúró 130
tüzérségi tűz 130
repülőgépmotor vizsgálópadja 140
sugárhajtású repülőgép indulása 145

Most foglalkozzunk a fül felépítésével:

Fülkagyló: Az emberi fülkagyló különös szépségű és összetéveszthetetlen alakú. Lendületes dombormű, kiemelkedésekkel és mélyedések-kel, csatornákkal, dudorokkal, kiugrásokkal és beszögellésekkel, amelyek mégis minden embernél egyediek. E bonyolult és szép struktúrák jelentőségét csak néhány éve fejtették meg. Kiderült, hogy fontos szerepet játszanak a hallási folyamatban.

A hang a fülkagylótól két, eltérő hosszúságú úton jut el a hallójárathoz. Ez azt eredményezi, hogy a hang a hosszabbik úton haladva ötezred másodperccel később lép be a hallójáratba, mint a rövidebbiken.

A Corti-féle szerv !

1. ércsík

2. spirálszalag

3. a dobi csatorna borítósejtjei

4. támasztósejtek

5. külső szőrsejtek

6. belső alagút

7. belső szőrsejt

8. belső spirálbarázda

9. oszlopsejtek

10. hallóideg

11. csontos spirál-lamella

12. a csontos spirállamella pereme

13. fedőhártya

14. Reissner-hártya

15. csigacsatorna

330 m/s hangsebességnél ez hat és fél centiméteres kerülőt jelent. Ez a hangkettőződés – nem tévesztendő össze a két fül közötti időeltolódással – egy kifinomult akusztikai elemzés célját szolgálja, amely nélkül az ember nem boldogulna. Tehát egy háromdimenziós hangelemző rendszerrel rendelkezünk, amely lehetővé teszi számunkra, hogy a hangforrások irányát, helyét és mozgását az egész térben felismerjük. A nyelvi kommunikáció nagy igényeket támaszt a hallással szemben, hiszen egy beszélő ember helyét és mozgását, és a nyelv összes bonyolult hangszekvenciáját a legpontosabban kell észlelni. A két fülünkön meglevő két-két hangút révén kvázi négy füllel rendelkezünk. Ennek a mesterien kigondolt elvnek a zsenialitása abban van, hogy szubjektíve sem a hangkettőződésről, sem a négyszereződésről nem veszünk tudomást.

Darwin 1871-ben jelentette meg „Az ember származása és a nemi kiválasztás” [magyarul: Gondolat, Bp. 1961] című könyvét, és ebben megsemmisítő ítéletet mondott az ember külső füléről: Mélyedéseinek és kiemelkedéseinek nincs semmi értelme. A fülkagyló felső, külső peremén levő dudor „Darwin-féle dudorként” vonult be az irodalomba. Kutatók nemzedékei látatlanul hittek a darwini értelmezésben, miszerint ez kiváló példa a degenerációra. A valóságban a fülkagyló redőlabirintusa esetében egy szép, genetikailag előírt struktúráról van szó, miáltal az agy ugyanazt a jelet ötezred másodperccel (= 0,0002 s) később még egyszer megkapja (lásd 24. old. b ábrát). Ennek olyan hatása van, mintha az embernek négy füle lenne: kettő magasabban, kettő pedig mélyebben a fej két oldalán. Ez a rafinált rendszer lehetővé teszi hat összehasonlítási érték kielemzését az agyban: kettőt az alsó és felső „fül” között mindkét oldalon, kettőt a szemben levő oldalak felső és alsó „füle” között, és egyet-egyet a két alsó és a két felső „fül” között (lásd 25. old. c ábrát). Mindebből az agy villámgyorsan kiszámítja a környezet térbeli hangképét, ami lehetővé teszi a hallott információ kifinomult elemzését. Ennek a konstrukciónak köszönhetjük azt a bámulatos képességünket, hogy egyes zajokat háttérbe tudunk szorítani, míg másokat ki tudunk emelni.

A csiga

1. pitvari csatorna

2. csigacsatorna

3. dobi csatorna

4. érzékelő terület (Corti-féle szerv)

5. Reissner-hártya

6. csigalyuk a pitvari és a dobi csatorna között

7. kerek ablak

8. kengyel az ovális ablakban

Középfül: A beérkező hang a hallójáraton áthaladva a dobhártyának ütközik. Ez rezgésbe jön, és a neki átadott energiát továbbadja a középfül hallócsontocska-láncának. A három hallócsontocska (kalapács, üllő, kengyel) a dobhártya rezgéseit átviszi egy hártyára (ovális ablak), a belső fül felé. Ez a három csont egyébként az emberi test legkisebb csontja! Súlyuk csupán 10 milligramm, kevesebb, mint egy egyforintos súlyának századrésze. A hallási folyamatban a hangot át kell vinni a levegőből a belsőfül folyadékába. Egy technikai rendszerben a levegőből a folyadékba való átmenet során az energia legnagyobb része rendszerint visszaverődik. A hallásnál ilyen veszteség megengedhetetlen lenne. Ezt elkerülendő, a Teremtő közbekapcsolt egy zseniális konstrukciót, amely a reflexiós veszteségeket rendkívül alacsony szinten tartja. A dobhártya-hallócsontocska berendezés bonyolult mechanizmusa révén a levegő hanghullám-ellenállása pontosan illeszkedik a belsőfül hanghullám-ellenállásához. A kalapács (malleus) a nyelével a dobhártyához van erősítve, úgyhogy annak rezgéseit át tudja venni és az üllőn (incus) keresztül tovább tudja adni a kengyelnek (stapes). A csuklókkal ellátott csontlánc konstrukciója gondoskodik róla, hogy a kalapácsra ható erő az emelőhatás miatt a háromszorosára nőjön, amikor eléri a kengyelt. Ezenkívül a dobhártya (effektív rezgőfelülete 0,65 cm2) és az ovális ablak eltérő mérete miatt növekszik a hangnyomás. A kengyelnek az ovális ablakkal érintkező talpa csak 0,032 cm2 felületű. Ez a mechanizmus tehát további 20-szoros erősítést okoz.

Belsőfül: A levegőben terjedő hangnak (dobhártya) folyadékban terjedő hanggá (folyadékkal teli csiga) való átalakításakor nagymértékű erősítés történik. A belsőfül a koponya sziklacsontjában található, és tartalmazza mind az egyensúlyi szervet, mind a hallócsigát (cochlea). Itt további átalakításra kerül sor, nevezetesen a mechanikus rezgéseknek elektromos idegi impulzusokká való alakítására. A csigában van egy tömlő (csigacsatorna, ductus coch-learis), amely egy nagy viszkozitású folyadékkal, az endolymphával van kitöltve. A csigacsatornát mindkét oldalon egy-egy további folyadéktér kíséri: a pitvari csatorna (scala vestibuli) és a dobi csatorna (scala tympani). Ez a két járat egy másik, valamivel kevésbé viszkózus folyadékkal, a perilymphával van kitöltve, és a csigacsúcsban (helicotrema) találkoznak. A pitvari csatorna az ovális ablaknál kezdődik, a dobi csatorna pedig a dobüreg falán végződik, pontosan a kerek ablak hártyájánál.

A csigacsatornát és a pitvari csatornát egy vékony, rugalmas hártya, az ún. Reissner-hártya választja el. Ez a hártya enged a hang által okozott térfogat-elmozdulásnak (= vándorhullám). A hártya kitéréseit az endolympha átviszi egy másik hártyára, az alaphártyára, amely a csigacsatorna és a dobi csatorna között helyezkedik el, innen pedig a perilympha továbbvezeti a kerek ablakhoz. Ez a lerövidített út fölöslegessé teszi, hogy a vándorhullám megtegye a kerülőutat a csigacsúcson keresztül. A Reissner- és az alaphártya tehát egy ütemben rezeg. Az alaphártya fölött helyezkedik el spirálalakú dudorként a Corti-féle szerv, amely érzősejtekből épül fel, nevezetesen 12 000 három-öt sorban elrendezett külső, és 3 500 egy sorban elrendezett belső szőrsejtből (ehhez jönnek a támasztósejtek). A 12 000 érzősejt szabályosan elrendezve négy párhuzamos sorban helyezkedik el (együttesen csak 1/20 mm szélesek) egy 32 mm hosszú lamellán. A sejteknek ez a geometriai elrendezése és eloszlása egy zongora billentyűinek elrendezésére hasonlít: Egy lineáris skála, amelyen a sejtelemek a legmagasabbtól a legalacsonyabb rezgési frekvenciáig vannak hangolva, nevezetesen 10-20 kHz-re az egyik végén és kb. 30 Hz-re a másik végén. Hang hatására az alaphártya fel-le rezeg. Az amplitúdók azonban elképzelhetetlenül kicsik, nevezetesen 10-11 m nagyságrendűek; ez csupán egy milliárdod centiméter ill. 10 pikométer (1 pm = 1 pikométer = egy billiomod méter). Gondoljuk meg: Ez már az atomok átmérőjének nagyságrendjébe esik. A külső szőrsejtek csúcsai egy fedőhártyába (membrana tectoria) nyúlnak be, amely a csigajáratba emelkedik ki. A csigajáratban történő térfogat-elmozdulások az alap- és fedőhártya relatív mozgását, így az érzékelő szőröcskék csekély nyíródását eredményezik. A szőrsejteket ez az inger gerjeszti. Az így keletkező elektromos jeleket a hallóidegek (nervus cochlearis) az agyba vezetik. Figyelemre méltó, hogy a jelek nem csak a szőrsejttől az agy felé, hanem fordított irányban is futnak. A szőrsejtek alapjánál ezért kétféle típusú idegrost található: afferens rostok, amelyek az agy felé vezetnek, és efferens rostok, melyek a szőrsejt felé vezetnek. Ennek a visszacsatolásnak az értelme még nem tisztázott. Ez egyike azoknak a rejtélyeknek, amelyeket még nem sikerült megoldani.

A csigában találhatók a mérőadók (receptorok); az embernél kb. 15 000 szőrsejt, melyek a különböző frekvenciájú hanghullámokat felfogják (lásd a fenti ábrát). A szőrsejtek rendezett sorokban ülnek az alaphártyán, ami egy vékony válaszfal, és végigvonul az egész csigán, követve annak minden kanyarulatát. A szőrsejtek a beérkező hangot összetevő frekvenciáira bontják. Mindegyik frekvencia a 15 000 szőrsejt csak egy kis töredékét gerjeszti az alaphártya meghatározott helyén. A csiga működésmódja rendkívül bonyolult, és még ma sem értjük teljesen a maga zseniális konstrukciójában.

A fül különleges képességei:

A fül az emberi test legérzékenyebb érzékszerve. Hallási tartománya kb. 20 Hz és 16 kHz között van. Az ennél mélyebb frekvenciákat tapintással érzékeljük mint vibrálást. Minden természetes hangesemény rendkívül összetett. Olyan hangok, amelyekben csak egyetlen frekvencia van (szinuszos hangok) a természetben nem fordulnak elő. Viszont mesterségesen előállíthatók, és fontos kísérleti segédeszközök. A hangok és a zajok úgy foghatók fel, mint különböző frekvenciájú és amplitúdójú szinuszos hangok keverékei. A tiszta szinuszos hang a természetes hangok és zajok elemi egysége. Egy 3 kHz-es hang észleléséhez elegendő egy csupán 4 · 10-17 W/cm2-es energiaáram. A hallásküszöb és a fájdalomküszöb közötti intenzitástartomány 10-16 és 10-4 W/cm2 között van (lásd a fenti diagramot).

A beszéd megértése: A beszéd adománya egyedülálló az élőlények között. A Teremtő csak az embert látta el ezzel a rendkívüli kommunikációs rendszerrel. Ebben lényegében négy, egymástól függő szervrendszer vesz részt:

• A gégefő állítja elő a hangot (fonáció, hangképzés).

• A száj-garat tér a gégefőtől érkező hangból érthető magán- és mássalhangzókat formál. Ezt a mechanizmust artikulációnak nevezik.

• A gégefő hangképzését és a száj-garat tér artikulációját központilag az agy motoros nyelvközpontja szabályozza.

• A rendezett folyamat folyamatos ellenőrzéséhez szükség van a fiziológiai hallásfunkcióra; hallás-beszéd körről beszélünk. Ez a kör biztosítja a fül, a hallópálya és a szenzoros nyelvközpontban történő nyelvérzékelés zavartalan működését, a psziché és az intelligencia bevonásával. Ebből nyilvánvaló: A fül több mint egy műszakilag megtervezett fizikai mérőrendszer. A fül szerves alkotórésze egy rendszernek, amelyben jelentést hordozó információról, a zene szépségéről, gondolatokról, eszmékről és intelligenciáról van szó.

A fül eredete: Vajon honnan származik a fül (és a szem) zseniális konstrukciója? A zsoltárszerző megadja a rövid és találó választ: „Aki a fület alkotta, az ne hallana? Aki a szemet formálta, az ne látna?” (Zsolt 94,9). Ugyanezt a kijelentést megtaláljuk a Példabeszédek 20,12 versében is: „A halló fület és a látó szemet egyaránt az Úr alkotta.” A fül nem egy evolúciós folyamatból származik, hanem egy zseniális teremtési aktusból. Jézus boldognak nevezi azokat, akik hallják Isten Igéjét (Mt 13,16), a körülállókat pedig arra inti, hogy jól figyeljenek: „Akinek van füle a hallásra, hallja!” (pl. Mt 11,15; Mt 13,9.43). Azok az üzenetek, amelyeket a felmagasztalt és feltámadt Jézus Krisztus intézett a hét kisázsiai gyülekezethez, mind ugyanazzal a nyomatékos mondattal végződnek: akinek füle van, hallja!” (Jel 2,7.11.17.29; Jel 3,6.13.22). A Teremtő a fület mint nélkülözhetetlen szervet ajándékozta nekünk, hogy ebben a világban akusztikus úton információt gyűjtsünk és azt feldolgozzuk. Legfőképpen az a kívánsága, hogy Igéje illő fogadtatásban részesüljön.


előző

I. Rész   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Tartalom II. Rész   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

következő


© Törvény által védve :: Evangéliumi Kiadó és Iratmisszió