• Ditt öra — ett storartat kommunikationsmedel
    Vakna! – 1990 | 22 januari

    • 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.