Korvasi – suurenmoinen tiedonvälittäjä

VOIT sulkea silmäsi, kun et halua nähdä. Voit pidättää hengitystäsi, kun et halua haistaa. Mutta et oikeastaan voi sulkea korviasi, kun et halua kuulla. Sanonta ”kaikua kuuroille korville” on vain kielikuva. Kuuloaistisi, samoin kuin sydämesi, toimii jopa nukkuessasi.

Korvamme tosiaankin toimivat koko ajan ja pitävät meidät yhteydessä ympärillämme olevaan maailmaan. Ne valikoivat, erittelevät ja tulkitsevat sitä, mitä kuulemme, ja välittävät sen aivoihin. Siinä pienessä, noin 16 kuutiosenttimetrin tilassa, jossa korvamme sijaitsevat, on käytössä akustiikan, mekaniikan, hydrauliikan, elektroniikan ja korkeamman matematiikan periaatteita, jotta korvat voisivat suoriutua tehtävistään. Ajattelehan vain muutamia niistä suorituksista, joihin korvamme pystyvät, ellei kuulomme ole heikentynyt.

◻ Korvamme voivat selviytyä 10000000000000-kertaisista äänenvoimakkuuden eroista: hiljaisimmasta kuiskauksesta nousevan suihkukoneen jylisevään meluun. Tieteellisesti tämä vastaa noin 130 desibelin eroa.

◻ Korvamme voivat erottaa ihmisiä täynnä olevan huoneen toisella puolella käydyn keskustelun ja keskittyä siihen tai huomata yhden instrumentin soittaman väärän sävelen sadan instrumentin orkesterissa.

◻ Ihmisen korvat voivat havaita äänilähteen suunnassa tapahtuneen vähäisen kahden asteen muutoksen. Ne nimittäin aistivat sen pienen pienen eron, joka on eri korviin tulevien äänten välillä saapumisajassa ja voimakkuudessa. Aikaero voi olla niinkin pieni kuin sekunnin kymmenesmiljoonasosa, mutta korvat voivat huomata sen ja välittää tiedon siitä aivoihin.

◻ Korvamme voivat tunnistaa ja erottaa noin 400000 ääntä. Korvassa olevat mekanismit erittelevät automaattisesti ääniaaltoa ja vertaavat sitä muistipankkiin varastoituihin ääniaaltoihin. Tämän vuoksi voit kertoa, soitetaanko jokin sävel viululla vai huilulla tai kuka soittaa sinulle puhelimella.

Se ”korva”, jonka näemme päämme sivulla, on oikeastaan vain osa, näkyvin osa, korvastamme. Luultavasti useimmat meistä yhä muistavat kouluajoilta, että korva muodostuu kolmesta osasta: ulko-, väli- ja sisäkorvasta. Ulkokorvaan kuuluu tuttu ihosta ja rustosta muodostuva korvalehti ja korvakäytävä, joka ulottuu sisäänpäin tärykalvoon saakka. Välikorvassa ihmisruumiin kolme pienintä luuta – malleus, incus ja stapes, tutummilta nimiltään vasara, alasin ja jalustin – muodostavat sillan, joka yhdistää tärykalvon eteisikkunaan eli soikeaan ikkunaan, sisäkorvan porttiin. Sisäkorva taas muodostuu kahdesta oudon näköisestä osasta: kolmen kaarikäytävän muodostamasta kimpusta ja kotilon muotoisesta simpukasta.

Ulkokorva – viritetty vastaanotin

On selvää, että ulkokorvan tehtävänä on kerätä ääniaaltoja ilmasta ja ohjata ne korvan sisäosiin. Mutta se tekee paljon muutakin.

Oletko koskaan ihmetellyt sitä, onko ulkokorvan mutkikkaalla rakenteella mitään erityistä merkitystä? Tiedemiehet ovat saaneet selville, että korvalehden keskellä oleva syvennys ja korvakäytävä ovat senmuotoisia, että ne vahvistavat ääniä eli resonoivat tietyillä taajuuksilla. Miten tämä hyödyttää meitä? Suurin osa ihmisen puheäänien tärkeistä ominaispiirteistä osuu muuten suunnilleen samalle alueelle.a Näiden äänien kulkiessa korvalehden ja korvakäytävän kautta ne vahvistuvat alkuperäisestä voimakkuudesta noin kaksinkertaisiksi. Tämä on korkeimman luokkaista akustiikan insinööritaitoa!

Korvalehdellä on myös tärkeä osa siinä, että kykenemme paikallistamaan äänen lähteen. Kuten mainittiin, äänen tunnistetaan tulevan joko pään vasemmalta tai oikealta puolelta eri korviin tulevien äänten välillä vallitsevan voimakkuus- ja aikaeron perusteella. Mutta entä takaa tulevat äänet? Tässäkin korvan muodolla on ratkaiseva osuus. Korvalehden reuna on senmuotoinen, että se vaikuttaa takaa tuleviin ääniin aiheuttaen äänihäviön 3000–6000 hertsin alueella. Tämä muuttaa äänen laatua, ja aivot tulkitsevat äänen takaa tulevaksi. Myös pään yläpuolelta tulevat äänet muuttuvat mutta eri taajuusalueella.

Välikorva – mekaanikon unelma

Välikorvan tehtävänä on muuttaa ääniaallon akustinen värähtely mekaaniseksi värähtelyksi ja siirtää se eteenpäin sisäkorvaan. Se mitä tapahtuu tässä herneen kokoisessa kammiossa, on todellakin mekaanikon unelma.

Vastoin sitä käsitystä, että kovat äänet aiheuttavat huomattavaa liikettä tärykalvossa, ääniaallot liikuttavat sitä todellisuudessa vain mikroskooppisen vähän. Tällainen hyvin pieni liike tuskin riittäisi aiheuttamaan reaktiota nesteen täyttämässä sisäkorvassa. Tapa, jolla tämä este on voitettu, todistaa jälleen korvan nerokkaasta suunnittelusta.

Välikorvan kolmen pienen luun muodostama ketju ei ole ainoastaan herkkä vaan myös tehokas. Eräänlaisena vipujärjestelmänä toimien se vahvistaa kaikkia sisään tulevia voimia 30 prosenttia. Lisäksi tärykalvo on pinta-alaltaan noin 20 kertaa suurempi kuin jalustimen levy. Siten tärykalvoon vaikuttava voima keskittyy paljon pienemmälle alueelle soikeassa ikkunassa. Nämä kaksi seikkaa yhdessä vahvistavat painetta niin, että soikeassa ikkunassa se on 25–30-kertainen verrattuna värähtelevän tärykalvon paineeseen, ja näin se juuri sopivasti saa nesteen simpukassa liikkeeseen.

Oletko havainnut, että nuha vaikuttaa joskus kuuloosi? Tämä johtuu siitä, että paineen on oltava tärykalvon molemmin puolin sama, jotta tärykalvo toimisi kunnolla. Normaalisti paine pysyy tasaisena korvatorveksi kutsutun pienen putken ansiosta, joka yhdistää välikorvan nieluun. Tämä putki aukeaa joka kerta, kun nielemme, ja näin välikorvaan kerääntynyt ylimääräinen paine pääsee pois.

Sisäkorva – korvan käyttöpää

Soikean ikkunan kautta pääsemme sisäkorvaan. Kolmen toisiinsa nähden kohtisuorassa olevan silmukan, kaarikäytävien, ansiosta voimme säilyttää tasapainomme ja koordinaatiokykymme. Kuuleminen alkaa todellisuudessa kuitenkin vasta simpukassa.

Simpukka eli cochlea (kreikan sanasta ko·khliʹas, kotilo) on pohjimmiltaan kolmen nesteentäyttämän tiehyen eli käytävän nippu, joka on kiertynyt etanan kotilon kaltaiseksi spiraaliksi. Kaksi tiehyistä yhdistyy spiraalin kärjessä. Kun jalustin panee spiraalin tyvessä olevan soikean ikkunan liikkeeseen, se liikkuu sisään ja ulos kuin mäntä ja synnyttää nesteeseen paineaaltoja. Kulkiessaan kärkeen ja sieltä pois nämä aallot saavat tiehyitä erottavat seinämät aaltoliikkeeseen.

Yksi näistä seinämistä on nimeltään tyvikalvo. Sen päällä on Alfonso Cortin mukaan nimetty erittäin herkkä Cortin elin eli kierteiselin. Hän löysi vuonna 1851 tämän kuulon todellisen keskuksen. Sen tärkein osa koostuu riveistä aistinsoluja, karvasoluja, joita on noin 15000 tai enemmän. Näistä karvasoluista lähtevät tuhannet hermosäikeet kuljettavat tietoa äänen taajuudesta, voimakkuudesta ja väristä aivoihin, joissa kuuloaistimus tapahtuu.

Arvoitus ratkeaa

Se miten Cortin elin välittää tämän monimutkaisen tiedon aivoihin, pysyi kauan arvoituksena. Tiedemiehet tiesivät yhden asian: aivot eivät reagoi mekaanisiin värähtelyihin vaan ainoastaan sähkökemiallisiin muutoksiin. Cortin elimen täytyy jollakin tavalla muuttaa tyvikalvon aaltoliike vastaaviksi sähköimpulsseiksi ja lähettää ne aivoihin.

Unkarilaiselta tiedemieheltä Georg von Békésyltä kesti 25 vuotta ratkaista tämän pikkuruisen elimen arvoitus. Hän sai selville muun muassa sen, että kun hydraulisen paineen aiheuttamat aallot kulkevat pitkin simpukan käytäviä, ne ovat voimakkaimmillaan jollakin kohtaa matkan varrella ja saavat tyvikalvon värähtelemään. Korkeiden äänien synnyttämät aallot aiheuttavat tyvikalvossa värähtelyä lähellä simpukan tyveä, ja matalia ääniä vastaavat aallot saavat kalvon värähtelemään lähellä kärkeä. Sen vuoksi Békésy päätteli, että määrätaajuinen ääni tuottaa aaltoja, jotka taivuttavat tyvikalvoa määräkohdassa ja saavat sillä kohtaa olevat karvasolut reagoimaan ja lähettämään signaaleja aivoihin. Karvasolujen sijainti vastaisi taajuutta, ja ärsytettyjen karvasolujen määrä vastaisi voimakkuutta.

Tämä selitys pitää paikkansa, kun on kyse yksinkertaisista äänistä. Luonnossa esiintyvät äänet ovat kuitenkin harvoin yksinkertaisia. Härkäsammakon kurnutus kuulostaa täysin erilaiselta kuin rummun pärinä, vaikka nämä äänet saattavatkin olla samantaajuisia. Tämä johtuu siitä, että kukin ääni muodostuu perusäänestä ja monista ylä-äänistä. Ylä-äänien lukumäärä ja niiden suhteellinen voimakkuus antavat kullekin äänelle sille tunnusomaisen äänenvärin eli soinnin. Tällä tavoin me tunnistamme kuulemamme äänet.

Tyvikalvo voi reagoida äänen kaikkiin ylä-ääniin samanaikaisesti ja saada selville, kuinka monta ylä-ääntä on mukana ja millaisia ne ovat. Näin se tunnistaa äänet. Matemaatikot kutsuvat tätä tapahtumaa Fourier-analyysiksi. Se on nimetty lahjakkaan 1800-luvulla eläneen ranskalaisen matemaatikon Jean Baptiste Joseph Fourierin mukaan. Kuitenkin korvassa on ollut tämä korkeampaa matematiikkaa soveltava tekniikka käytössä kaiken aikaa kuulemiemme äänten erittelemisessä ja viestin välittämisessä aivoihin.

Vielä nykyäänkään tiedemiehet eivät ole varmoja siitä, millaisia signaaleja sisäkorva lähettää aivoihin. Tutkimukset ovat paljastaneet, että kaikkien karvasolujen lähettämät signaalit ovat suunnilleen samankestoisia ja -vahvuisia. Siksi tiedemiehet uskovat, että ei signaalien sisältö vaan pelkät signaalit sellaisinaan toimittavat viestin aivoihin.

Ymmärtääksemme tämän merkityksen palauttakaamme mieleemme lastenleikki, jossa jokin tarina siirtyy lapselta toiselle koko joukon läpi. Se mitä joukon toisessa päässä oleva lapsi kuulee, ei usein muistuta ollenkaan alkuperäistä. Jos monimutkaisen tarinan sijasta välitetään jokin koodi, kuten numero, se todennäköisesti ei muutu matkalla. Ja ilmeisesti tästä on kyse sisäkorvassa.

On kiinnostavaa, että nykyajan edistyksellisissä tiedonsiirtojärjestelmissä käytettävä tekniikka, nimeltään pulssikoodimodulaatio, toimii samalla periaatteella. Tapahtuman yksityiskohtien lähettämisen sijasta lähetetään tapahtumaa edustava koodi. Juuri tällä tavoin, binääribitteinä, lähetettiin Marsista otetut kuvat Maahan. Ääntäkin voidaan samalla tavalla muuttaa biteiksi äänitystä ja kuuntelua varten. Mutta jälleen kerran korvassa oli tämä järjestelmä ensimmäisenä!

Luomisen mestariteos

Meidän omat korvamme eivät ehkä ole tarkimmat tai herkimmät korvien joukossa, mutta niiden avulla voimme erityisen hyvin täyttää yhden suurimmista tarpeistamme – ajatustenvaihdon tarpeen. Ne on suunniteltu reagoimaan erityisen hyvin ihmisen puheäänien ominaispiirteisiin. Vastasyntyneiden täytyy kuulla äitinsä ääntä kasvaakseen kunnolla. Ja kasvaessaan heidän täytyy kuulla muiden ihmisten ääniä voidakseen kehittää puhekykyään. Heidän korvansa erottavat kunkin kielen hiuksenhienot äänenvaihtelut niin tarkasti, että tultuaan täysikasvuisiksi he puhuvat tuota kieltä niin kuin vain äidinkieltään voi puhua.

Kaikki tämä ei ole sokean evoluution tulosta. Sen sijaan me saamme kiittää ihmeellisestä kuuloelimestämme rakastavaa Luojaamme Jehovaa. (Sananlaskut 20:12) Korvamme ovat todellakin luomisen mestariteoksia ja ilmauksia Tekijämme viisaudesta ja rakkaudesta. Niiden avulla voimme vaihtaa ajatuksia ihmistovereidemme kanssa. Mutta käyttäkäämme korviamme ennen kaikkea siten, että kuuntelemme Jumalan sanasta tulevaa viisautta, niin että voimme oppia tuntemaan taivaallisen Isämme, Jehova Jumalan.

[Alaviitteet]

[Kaavio s. 19]

(Ks. painettu julkaisu)

ULKOKORVA

Korvalehti

Korvakäytävä

Tärykalvo

VÄLIKORVA

Vasara

Alasin

Jalustin

Korvatorvi

SISÄKORVA

Kaarikäytävät

Soikea ikkuna

Simpukka

[Kaavio s. 20]

(Ks. painettu julkaisu)

SIMPUKKA

Eteiskäytävä

Simpukkatiehyt

Kuulokäytävä