Kategoriler
Bilim & İnsan

Nasıl duyuyoruz? Kulak ve beyin arasındaki mühendislik

Nasıl duyuyoruz? Sesi düşündüğünüzde, aklınıza gelen ilk şey nedir? Bu sabah radyoda duyduğunuz bir şarkı mı? Ya da okul zili gibi daha az hoş bir şey? Ancak, sesin gerçekte ne olduğunu hiç düşündünüz mü? Duyumun ne olduğunu ve insanın nasıl duyduğunu anlamak için kulak anatomisi ile başlayalım.

Sesi nasıl duyuyoruz?

Sesi anlamadan önce kulakların nasıl çalıştığını anlamamız gerek. Kulak, ses enerjisini sinirsel sinyale dönüştürüyor ve beyin ise bu sinyalin taşıdığı bilgiyi açığa çıkarıyor. Bir kişi konuştuğunda, ağzının hareketi hava dalgası yaratır. Bu ses dalgası kulak kanalına girer ve kulak zarına çarpar. Kulak zarı davul gibi titrer.

Bu titreşim ise kemikçikleri titretir. Bu üç küçük kemiğe çekiç (malleus), örs (incus) ve üzengi (stapes) deniyor. İlk önce hareket geçen çekiç oluyor ve o da örse çarpıyor. Örs ise üzengi denilen kemiği hareket ettiriyor.

İLGİLİ:  İnsan evrimleştikçe gelecekte nasıl görünecek?

Titreşen kemikçiklerin ürettiği ses dalgası şimdi kokleaya ulaşıyor. Kafanızın içindeki küçük, salyangoz biçimli bir yapıdır ve içi tuzlu su benzeri sıvıyla doludur. Kemikçiğin ürettiği titreşim koklea sıvısına ulaştığında basınç dalgasına dönüşür ve sıvının koklea boyunca yol almasını sağlar.

Kulak kanalı, kulak zarı, koklea ve kemikçikler dahil insan kulağının bölümleri.
Kulak kanalı, kulak zarı, koklea ve kemikçikler dahil insan kulağının bölümleri. (Görsel: Wikimedia Commons).

Kulaktaki ince mühendislik

Kokleayı özel kılan şey tüy hücreleri denilen ve ses dalgasını sinyale dönüştüren küçük hücrelerle kaplı olması. Kokleayı kaplayan taban zarda yer alan tüy hücreleri stereocilia denilen bir birime sahiptir. Koklea sıvısının titreşimi stereocilia'yı uyarıyor ve sinyal üretmesini sağlıyor. Bu sinyal tüy hücresinden işitme sinirine ulaşıyor ve oradan beyne gönderiliyor. Sesi duymamızı sağlayan şey işte budur.

Koklea taban zarı ile kaplı ancak her ses taban zarındaki tüm tüy hücrelerini uyarmıyor. Kokleanın bir ucundaki taban zarı gerginken diğer ucundaki esnektir. Gergin kısım sadece yüksek frekanslı, kısa dalga boylu sese ve diğer kısım ise uzun dalga boylu, düşük frekanslı sese tepki verir. Yani bir leylek ile bir arının çıkardığı ses ayrı tüy hücrelerini harekete geçiriyor.

İLGİLİ:  İlk Marslı insan değil yapay zeka olabilir

Sesin konumunu nasıl anlıyoruz?

Kulağın ses dalgasını sinir sinyaline dönüştürmesi başlı başına hayranlık uyandıran bir tasarımdır. Ancak sesin kaynağının neresi olduğunu anlama görevi beyne düşüyor. Beyin burada hangi kulağın ne kadar ses aldığına göz atarak kaynağı haritalandırıyor.

Örneğin, tam önünüzden gelen bir ses iki kulağa da eşit şekilde ulaşır. Ancak farklı yönden gelen bir ses eğer düşük frekanslıysa uzaktaki kulağa mikrosaniye sonra ulaşacaktır. Yüksek frekanslı ses ise iki kulağa da aynı anda ulaşır ancak uzaktaki kulağa geçmeden önce başımıza çarptığından yoğunluğu düşer. İşte bu ipuçları beynin sesin ne yönden geldiğini anlamasını sağlıyor.

Beyin sapı devreye girer

Peki beyin bu bilgiyi nasıl işliyor? Kulaklara ulaşan ses dalgası arasındaki yoğunluk ve zaman farkı beyin sapı tarafından hesaplanıyor. Beyin sapı hesaplamaları alarak bunu beynin sol yanındaki küçük işitsel kortekse gönderiyor. Tüm bunların mikrosaniye (saniyenin milyonda biri) içinde olması hayret vericidir.

İLGİLİ:  Linus Carl Pauling | Yapısal kimyanın mimarı ve aktivist

İşitme sorunları

İşitme kaybı dünyadaki en yaygın üçüncü hastalık olarak biliniyor. Kemik yoğunluğu artışı olan osteoskleroz kemikçikleri kilitleyerek titreşmesini engellerken, gürültülü ses ya da uyuşturucu kulaktaki tüy hücrelerini öldürebiliyor. Özellikle yüksek sesli bir konserden sonra yaşanan tinnitus veya kulak çınlaması ortada bir ses dalgası olmamasına rağmen beynin ses duyduğunu sanmasıdır. Her şeye rağmen kulak organı ile beyin arasındaki bu muazzam mekanik kesinlikle hayranlık uyandırır.

Biliyor musunuz? Ses dalgaları havada deniz seviyesindeyken yaklaşık 1235 km/s hızla hareket eder.

Ses dalgası nedir?

Her nesnenin molekülü enerji doludur ve titreşerek dalgalar üretir. Bir nesne titreştiğinde, çevredeki havayı iter. Titreşimler havanın genişlemesine (rarefaksiyon/seyreltme) ve sıkışmasına (kompres) neden olur. Bu durum dalga biçiminde kulağa ilerleyen sesin yüksek ve alçak basınç alanı oluşturmasını sağlar. Bu da sesin şiddetini veya enerjisini belirleyen etkendir.

Biliyor musunuz? İnsanların duyamayacağı kadar düşük frekansa (20 Hz altı) infrasonik ve duyamayacağı kadar yüksek frekansa (20.000 Hz üstü) ultrasonik deniyor.

Yazar Burcu Kara

Genellikle modern tarih, yakın tarih ve popüler bilim üstüne içerikler üretiyor. Özel ilgi alanları arasında Kuzey Afrika ve Güney Amerika'nın sömürge tarihi ve Avrupa'daki eski monarşiler yer alıyor.