Ditt öra — ett storartat kommunikationsmedel

DU KAN blunda när du inte vill se. Du kan hålla andan när du inte vill känna lukter. Men du kan egentligen inte stänga öronen när du inte vill höra. Talesättet att ”slå dövörat till” är bara ett uttryckssätt. Din hörsel fortsätter, precis som hjärtat, att fungera även när du sover.

Våra öron arbetar faktiskt hela tiden för att hålla oss i kontakt med världen omkring oss. De utväljer, analyserar och dechiffrerar det vi hör och vidarebefordrar det till hjärnan. I en volym av omkring 16 kubikcentimeter utnyttjar våra öron akustikens, mekanikens, hydraulikens, elektronikens och den högre matematikens lagar för att uträtta det de gör. Begrunda några av de saker våra öron kan göra, såvida hörseln inte är skadad.

◻ Våra öron kan klara en 10.000.000.000.000-faldig skillnad i ljudstyrka, från den svagaste viskning till det fruktansvärda vrålet från ett jetflygplan som lyfter. I vetenskapliga termer är detta en skillnad på omkring 130 decibel.

◻ Våra öron kan uppfatta och koncentrera sig på ett samtal tvärs igenom ett rum fullt av människor eller upptäcka en falsk ton från ett instrument i en hundramannaorkester.

◻ Människans öron kan uppfatta en förändring på bara två grader av en ljudkällas riktning. De gör detta genom att känna av den lilla tidsskillnaden och intensitetsskillnaden mellan de bägge öronen. Tidsskillnaden kan vara så liten som tio miljondelar av en sekund, men öronen kan uppfatta den och förmedla den till hjärnan.

◻ Våra öron kan känna igen och skilja mellan omkring 400.000 olika ljud. Mekanismer i örat analyserar ljudvågorna automatiskt och passar ihop dem med dem som finns lagrade i vår minnesbank. Det är på det sättet du kan avgöra om en ton spelas av en violin eller en flöjt eller vem du talar med i telefon.

Det ”öra” vi ser på sidan av huvudet är egentligen bara en del, den mest synliga delen, av vårt öra. De flesta av oss kommer säkert ihåg från skoltiden att örat består av tre sektioner: ytterörat, mellanörat och innerörat, som de kallas. Ytterörat består av det välbekanta ”örat” av hud och brosk och hörselgången som leder in till trumhinnan. I mellanörat bildar de tre minsta benen i människokroppen — malleus, incus och stapes, vilka vanligen kallas hammaren, städet och stigbygeln — en brygga som sammanlänkar trumhinnan med ovala fönstret, porten in till innerörat. Och innerörat består av två delar av märkligt utseende: knippet med de tre båggångarna och snäckan.

Ytterörat — den intrimmade mottagaren

Ytterörat tjänar uppenbarligen till att samla upp ljudvågorna i luften och leda in dem till örats inre delar. Men det gör mycket mer än så.

Har du någonsin undrat om ytterörats snirkliga form tjänar något särskilt syfte? Forskare har funnit att tratten i mitten av ytterörat och hörselkanalen är så utformade att de genom sin resonans förstärker ljud inom ett visst frekvensomfång. Hur är det till nytta för oss? Det är faktiskt så att de flesta av de viktiga egenskaperna hos det mänskliga talet faller inom samma frekvensomfång.a När dessa ljud färdas genom ytterörat och hörselgången förstärks de till ungefär dubbla ljudstyrkan. Detta är akustisk ingenjörskonst på hög nivå!

Ytterörat har också en viktig uppgift när det gäller vår förmåga att lokalisera ljudkällan. Som vi har nämnt identifieras ljud som kommer från en plats till vänster eller höger om huvudet av skillnaden i ljudstyrka och tiden då de träffar de båda öronen. Men hur är det med ljud som kommer bakifrån? Återigen är det örats form som kommer in i bilden. Örats kant är formad så att den påverkar ljudet som kommer bakifrån så att ljudvågor mellan 3.000 och 6.000 Hz försvagas. Detta förändrar ljudets karaktär, och hjärnan tolkar det som att det kommer bakifrån. Ljud ovanifrån förändras också, men inom ett annat frekvensomfång.

Mellanörat — en mekanikers dröm

Mellanörats uppgift är att överföra ljudets akustiska vibrationer till mekaniska vibrationer och förmedla dessa till innerörat. Det som sker i denna kammare av en ärtas storlek är i sanning en mekanikers dröm.

Tvärtemot uppfattningen att starka ljud får trumhinnan att röra sig mycket är det i själva verket så att ljudvågorna påverkar trumhinnan endast mycket lite. Denna lilla rörelse är knappt tillräcklig för att få det vätskefyllda innerörat att reagera. Det sätt på vilket detta hinder övervinns är ytterligare ett exempel på örats genialiska konstruktion.

Den länk som de tre småbenen i mellanörat utgör är inte bara känslig, utan också effektiv. Den fungerar som en hävstång och förstorar ingående krafter med omkring 30 procent. Dessutom har trumhinnan omkring 20 gånger större yta än stigbygelns fotplatta. Den kraft som påverkar trumhinnan koncentreras på så sätt på en mycket mindre yta i det ovala fönstret. Dessa två faktorer tillsammans förstärker trycket vid det ovala fönstret 25 till 30 gånger jämfört med trycket vid trumhinnan — precis tillräckligt för att sätta vätskan i snäckan i rörelse.

Har du upptäckt att snuva ibland påverkar hörseln? Det beror på att trumhinnan för att kunna fungera ordentligt behöver ha samma tryck på båda sidor. Det ombesörjs i vanliga fall av en liten ventilationskanal, örontrumpeten eller det eustachiska röret, som förbinder mellanörat med nässvalget. Detta rör öppnas varje gång vi sväljer och släpper ut det tryck som kan ha byggts upp i mellanörat.

Innerörat — örats ateljé

Genom det ovala fönstret kommer vi in till innerörat. De tre öglorna, vinkelräta mot varandra, som kallas båggångarna, gör att vi kan hålla balansen. Men det är i snäckan som hörandets konst verkligen börjar utövas.

Snäckan är i grund och botten ett knippe av tre vätskefyllda kanaler som är vridna till en spiral lik en snäckas skal. Två av de tre kanalerna står i förbindelse med varandra vid spiralens topp. När ovala fönstret vid snäckans bas sätts i rörelse av stigbygeln, rör det sig in och ut som en kolvstång och åstadkommer hydrauliska tryckvågor i vätskan. När dessa tryckvågor färdas till och från snäckans topp, orsakar de en vågrörelse i de väggar som skiljer kanalerna.

Längs en av dessa väggar, kallad basilarmembranen, sitter det mycket känsliga cortiska organet, uppkallat efter Alfonso Corti, som 1851 upptäckte hörselns verkliga centrum. Dess viktigaste del består av rader av känselhår, 15.000 eller fler. Från dessa hårceller förmedlar tusentals nervtrådar upplysningar om ljudets frekvens, intensitet och klangfärg till hjärnan, där hörselupplevelsen sker.

Mysteriet löst

Hur det cortiska organet förmedlar denna komplicerade information till hjärnan förblev länge ett mysterium. Något som forskarna visste var att hjärnan inte reagerar på mekaniska vibrationer, utan bara på elektrokemiska förändringar. Det cortiska organet måste på något sätt omvandla basilarmembranens vibrerande rörelse till motsvarande elektriska impulser och sända dessa till hjärnan.

Det tog den ungerske forskaren Georg von Békésy omkring 25 år att lösa detta lilla organs mysterium. En sak han upptäckte var att när de hydrauliska tryckvågorna färdas längs kanalerna i snäckan når de ett maximum någonstans på vägen, och där påverkar de basilarmembranen. Vågor genererade av högfrekventa ljud påverkar membranen nära snäckans bas, medan vågor från lågfrekventa ljud påverkar membranen nära toppen. Békésy drog därför slutsatsen att ljud av en viss frekvens producerar vågrörelser som verkar på basilarmembranen på ett särskilt ställe, vilket får hårcellerna där att reagera och sända signaler till hjärnan. Hårcellernas placering skulle överensstämma med frekvensen, och antalet hårceller som påverkas skulle motsvara ljudstyrkan.

Denna förklaring stämmer bra när det gäller enkla toner. Ljud i naturen är dock sällan enkla. En grodas kväkande låter ganska olikt ett trumslag, även om de kan ha samma frekvens. Det beror på att varje ljud består av en grundton och många övertoner. Antalet övertoner och deras relativa styrka ger varje ljud dess särskilda klangfärg eller karaktär. Det är på så sätt vi känner igen de ljud vi hör.

Basilarmembranen kan reagera för ett ljuds alla övertoner samtidigt och upptäcka hur många och vilka övertoner som finns där och på så sätt identifiera ljudet. Matematiker kallar denna process för en fourieranalys, efter den briljante franske 1800-talsmatematikern Jean Baptiste Joseph Fourier. Men örat har använt denna avancerade matematiska teknik hela tiden för att analysera de ljud som hörs och förmedla informationen till hjärnan.

Forskarna är ännu inte säkra på vilket slag av signaler som innerörat sänder till hjärnan. Undersökningar visar att de signaler som skickas av alla hårcellerna är ungefär lika långvariga och lika starka. Forskarna tror därför att det inte är signalernas innehåll, utan signalerna själva, som förmedlar ett budskap till hjärnan.

För att inse betydelsen av det här kan vi tänka på en lek då en berättelse förmedlas från barn till barn längs en lång rad. Det som barnet vid slutet av raden får höra har ofta ingen likhet med originalet. Om man i stället för den komplicerade berättelsen överför en kod, till exempel ett tal, längs raden av barn är det troligt att den inte förvanskas på vägen. Och det är tydligen så innerörat gör.

Det är intressant att en teknik som används i dagens avancerade kommunikationssystem, så kallad pulskodmodulering, fungerar på samma sätt. I stället för att sända detaljerna i en händelse sänds en kod som representerar den händelsen. På så sätt har bilder från Mars sänts hit till jorden i binära bitar, och på så sätt kan ljud omvandlas för att spelas in och spelas upp igen. Men örat gjorde det först!

Ett skapelsens mästerverk

Människans öron kanske inte är de allra exaktaste eller känsligaste bland öron, men de fungerar väl för att fylla ett av våra största behov — behovet att kommunicera. De är konstruerade för att reagera särskilt väl på egenskaperna hos det mänskliga talet. Småbarn behöver höra sin mors röst för att växa till på rätt sätt. Och när de växer behöver de höra andra människors röster, om de skall kunna utveckla sin talförmåga. Deras öron låter dem urskilja de subtila tonfallen hos varje språk så exakt att de växer upp och talar språket så som bara en infödd kan.

Allt detta är inte resultatet av en blind utveckling. Vi har i stället vår kärleksfulle Skapare, Jehova, att tacka för vår fantastiska hörselapparat. (Ordspråksboken 20:12) Våra öron är verkligen ett skapelsens mästerverk och uttryck för vår Skapares vishet och kärlek. Tack vare dem kan vi kommunicera med våra medmänniskor. Men låt oss framför allt använda dem till att lyssna till vishet från Guds ord, så att vi kan lära av vår himmelske Fader, Jehova Gud.

[Fotnot]

[Diagram på sidan 19]

(För formaterad text, se publikationen)

YTTERÖRAT

Örat

Hörselgången

Trumhinnan

MELLANÖRAT

Hammaren

Städet

Stigbygeln

Örontrumpeten

INNERÖRAT

Båggångarna

Ovala fönstret

Snäckan

[Diagram på sidan 20]

(För formaterad text, se publikationen)

SNÄCKAN

Hinnsnäckans kanal

Övre trappan

Undre trappan