Το Αφτί Σας—Απαράμιλλο Μέσο Επικοινωνίας

ΜΠΟΡΕΙΤΕ να κλείσετε τα μάτια σας όταν δεν θέλετε να δείτε. Μπορείτε να κρατήσετε την αναπνοή σας όταν δεν θέλετε να μυρίσετε. Αλλά δεν μπορείτε να κλείσετε τα αφτιά σας όταν δεν θέλετε να ακούσετε. Η φράση «κάνω τον κουφό» είναι απλώς μεταφορική. Η ακοή σας, όπως και οι χτύποι της καρδιάς σας, συνεχίζει τη λειτουργία της ακόμη κι όταν κοιμάστε.

Πράγματι, τα αφτιά μας δουλεύουν συνεχώς για να μας κρατάνε σε επαφή με το γύρω κόσμο. Επιλέγουν, αναλύουν και ερμηνεύουν όσα ακούμε, και τα μεταβιβάζουν στον εγκέφαλο. Μέσα στα όρια των 16 περίπου κυβικών εκατοστών, τα αφτιά μας βάζουν σε εφαρμογή αρχές της ακουστικής, της μηχανικής, της υδραυλικής, της ηλεκτρονικής και των ανώτερων μαθηματικών, προκειμένου να επιτελέσουν τη λειτουργία τους. Αν η ακοή μας δεν έχει υποστεί βλάβη, δείτε μερικά μόνο από τα πράγματα που μπορούν να κάνουν τα αφτιά μας.

◻ Τα αφτιά μας μπορούν να συλλάβουν ήχους 10.000.000.000.000 διαφορετικών εντάσεων—από τον παραμικρό ψίθυρο μέχρι τον τρομερό θόρυβο ενός αεριωθούμενου που απογειώνεται. Σύμφωνα με την επιστημονική ορολογία, πρόκειται για εύρος 130 ντεσιμπέλ.

◻ Τα αφτιά μας μπορούν να ξεχωρίσουν και να ασχοληθούν αποκλειστικά με μια συνομιλία που γίνεται στην άλλη άκρη ενός δωματίου γεμάτου ανθρώπους ή να εντοπίσουν μια λάθος νότα που παίχτηκε από ένα όργανο σε κάποια ορχήστρα, η οποία αποτελείται συνολικά από εκατό όργανα.

◻ Τα ανθρώπινα αφτιά μπορούν να εντοπίσουν αν μετατοπίστηκε η πηγή του ήχου έστω και κατά δύο μόνο μοίρες. Αυτό το πετυχαίνουν, επειδή αντιλαμβάνονται την ελάχιστη διαφορά του χρόνου άφιξης και της έντασης του ήχου, στα δυο αφτιά. Η διαφορά του χρόνου μπορεί να είναι μόλις δέκα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, αλλά τα αφτιά μπορούν να την εντοπίσουν και να τη μεταβιβάσουν στον εγκέφαλο.

◻ Τα αφτιά μας μπορούν να αναγνωρίσουν και να ξεχωρίσουν περίπου 400.000 ήχους. Ορισμένοι μηχανισμοί, που λειτουργούν μέσα στο αφτί, αναλύουν αυτόματα το ηχητικό κύμα και το παραβάλλουν μ’ εκείνα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη. Μ’ αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να προσδιορίσετε αν μια μουσική νότα παίζεται από βιολί ή από φλάουτο, ή ποιος σας τηλεφωνεί.

Το «αφτί» που βλέπουμε στα πλάγια του κεφαλιού μας αποτελεί στην πραγματικότητα μονάχα μέρος, το πιο ορατό μέρος, του αφτιού μας. Προφανώς, οι περισσότεροι θυμόμαστε ακόμη από τα σχολικά μας χρόνια ότι το αφτί αποτελείται από τα εξής τρία τμήματα: το εξωτερικό, το μεσαίο και το εσωτερικό αφτί, όπως ονομάζονται. Το εξωτερικό αφτί αποτελείται από το γνωστό μας «αφτί»—που είναι φτιαγμένο από δέρμα και χόνδρο—και τον έξω ακουστικό πόρο, ο οποίος οδηγεί στο εσωτερικό, στον τυμπανικό υμένα. Στο μεσαίο αφτί, τα τρία μικρότερα οστά του ανθρώπινου σώματος—η σφύρα, ο άκμονας και ο αναβολέας—σχηματίζουν μια γέφυρα που συνδέει τον τυμπανικό υμένα με την ωοειδή θυρίδα, η οποία οδηγεί στο εσωτερικό αφτί. Και το εσωτερικό αφτί αποτελείται από δυο παράξενα τμήματα: το σύμπλεγμα τριών ημικύκλιων σωλήνων και τον κοχλία, ο οποίος μοιάζει με σαλιγκάρι.

Εξωτερικό Αφτί—Ο Συντονισμένος Δέκτης

Είναι φανερό ότι το εξωτερικό αφτί συλλέγει ηχητικά κύματα από τον αέρα και τα μεταβιβάζει στα εσωτερικά τμήματα του αφτιού. Αλλά κάνει πολύ περισσότερα απ’ αυτό.

Έχετε ποτέ αναρωτηθεί αν το ελικοειδές σχήμα του εξωτερικού αφτιού εξυπηρετεί κάποιο συγκεκριμένο σκοπό; Οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι η κοιλότητα στο κέντρο του εξωτερικού αφτιού και ο έξω ακουστικός πόρος έχουν το κατάλληλο σχήμα για να ενισχύουν τους ήχους, ή να αντηχούν, σ’ ένα ορισμένο εύρος συχνοτήτων. Πώς μας ωφελεί αυτό; Τα περισσότερα από τα σπουδαία χαρακτηριστικά των ήχων της ανθρώπινης ομιλίας βρίσκονται στο ίδιο εύρος συχνοτήτων.a Καθώς αυτοί οι ήχοι ταξιδεύουν δια μέσου του εξωτερικού αφτιού και του έξω ακουστικού πόρου, ενισχύονται με αποτέλεσμα να διπλασιάζεται περίπου η αρχική τους ένταση. Εδώ πρόκειται για ακουστική μηχανική της ανώτατης βαθμίδας!

Το εξωτερικό αφτί παίζει, επίσης, σπουδαίο ρόλο στην ικανότητα που έχουμε να εντοπίζουμε την πηγή του ήχου. Όπως αναφέρθηκε, οι ήχοι που έρχονται από τα αριστερά ή τα δεξιά του κεφαλιού προσδιορίζονται από τη διαφορά της έντασης και του χρόνου άφιξης στα δυο αφτιά. Αλλά τι γίνεται με τους ήχους που έρχονται από πίσω; Και πάλι, παίζει ρόλο το σχήμα του αφτιού. Το άκρο του αφτιού μας έχει τέτοιο σχήμα ώστε να αλληλεπιδρά με τους ήχους που έρχονται από πίσω, προκαλώντας μια απώλεια σε ήχους των οποίων η συχνότητα κυμαίνεται από 3.000 μέχρι 6.000 Hz. Αυτό μετατρέπει το χαρακτήρα του ήχου, και ο εγκέφαλος καταλαβαίνει απ’ αυτό ότι ο ήχος έρχεται από πίσω. Οι ήχοι που έρχονται πάνω από το κεφάλι υφίστανται κι αυτοί μετατροπή, αλλά σε διαφορετικό εύρος συχνοτήτων.

Μεσαίο Αφτί—Το Όνειρο του Μηχανικού

Η δουλειά του μεσαίου αφτιού είναι να μετατρέπει την ακουστική ταλάντωση του ηχητικού κύματος σε μηχανική ταλάντωση και να τη μεταβιβάζει στο εσωτερικό αφτί. Τα όσα συμβαίνουν σ’ αυτόν το θάλαμο, που έχει μέγεθος μπιζελιού, αποτελούν στ’ αλήθεια το όνειρο του μηχανικού.

Σε αντίθεση με την άποψη ότι οι δυνατοί ήχοι προκαλούν σημαντική κίνηση στον τυμπανικό υμένα, στην πραγματικότητα η κίνηση που προκαλούν τα ηχητικά κύματα είναι πολύ μικρή. Αυτή η αμελητέα κίνηση δεν αρκεί για να προξενήσει αντίδραση στο εσωτερικό αφτί, το οποίο είναι γεμάτο υγρό. Ο τρόπος με τον οποίο ξεπερνιέται αυτό το εμπόδιο δείχνει, άλλη μια φορά, τη μεγαλοφυή σχεδίαση του αφτιού.

Η σύνδεση που επιτυγχάνεται με τα τρία οστάρια του μεσαίου αφτιού είναι, όχι μόνο ευαίσθητη, αλλά και αποτελεσματική. Αυτή η σύνδεση, που λειτουργεί σαν μοχλός, αυξάνει όλες τις εισερχόμενες δυνάμεις κατά 30 περίπου τοις εκατό. Επιπλέον, ο τυμπανικός υμένας έχει περίπου 20 φορές μεγαλύτερη επιφάνεια από τη βάση του αναβολέα. Έτσι, η δύναμη που ασκείται πάνω στον τυμπανικό υμένα συγκεντρώνεται σε μια πολύ μικρότερη επιφάνεια στην ωοειδή θυρίδα. Αυτοί οι δυο παράγοντες, σε συνδυασμό, αυξάνουν την πίεση που ασκείται στον παλλόμενο τυμπανικό υμένα, κάνοντάς την 25 μέχρι 30 φορές μεγαλύτερη στην ωοειδή θυρίδα—ακριβώς όση πίεση χρειάζεται για να τεθεί σε κίνηση το υγρό που βρίσκεται στον κοχλία.

Μήπως μερικές φορές νιώθετε ότι, όταν κρυώσετε στο κεφάλι, επηρεάζεται η ακοή σας; Αυτό συμβαίνει επειδή η κατάλληλη λειτουργία του τυμπανικού υμένα απαιτεί να είναι ίση η πίεση και στις δυο πλευρές του. Φυσιολογικά, αυτό επιτυγχάνεται με ένα μικρό σωλήνα, που ονομάζεται ευσταχιανή σάλπιγγα, ο οποίος συνδέει το μεσαίο αφτί με το πίσω μέρος του ρινοφάρυγγα. Αυτή η σάλπιγγα, ή σωλήνας, ανοίγει κάθε φορά που καταπίνουμε και απελευθερώνει όση πίεση αναπτύσσεται στο εσωτερικό αφτί.

Εσωτερικό Αφτί—Εδώ Επιτελείται η Κύρια Λειτουργία του Αφτιού

Από την ωοειδή θυρίδα, μπαίνουμε στο εσωτερικό αφτί. Οι τρεις δακτύλιοι, που είναι κάθετοι μεταξύ τους και ονομάζονται ημικύκλιοι σωλήνες, μας καθιστούν ικανούς να κρατάμε την ισορροπία μας και να συντονίζουμε τις κινήσεις μας. Εντούτοις στην πραγματικότητα, η λειτουργία του αφτιού αρχίζει στον κοχλία.

Ο κοχλίας (που σημαίνει σαλίγκαρος) είναι στην ουσία μια δεσμίδα από τρεις αγωγούς, ή σωλήνες, γεμάτους υγρό, οι οποίοι σχηματίζουν σπείρα, σαν το κέλυφος του σαλίγκαρου. Δυο από τους αγωγούς ενώνονται στην κορυφή της σπείρας. Όταν η ωοειδής θυρίδα—στη βάση της σπείρας—τίθεται σε κίνηση από τον αναβολέα, κινείται μέσα-έξω σαν έμβολο, δημιουργώντας κύματα υδραυλικής πίεσης στο υγρό. Καθώς αυτά τα κύματα ταξιδεύουν από και προς την κορυφή, κάνουν τα τοιχώματα που χωρίζουν τους αγωγούς να κινούνται κυματιστά.

Κατά μήκος ενός απ’ αυτά τα τοιχώματα, που είναι γνωστό ως βασικός υμένας, βρίσκεται το εξαιρετικά ευαίσθητο όργανο του Κόρτι, το οποίο πήρε το όνομά του από τον Αλφόνσο Κόρτι που ανακάλυψε αυτό το πραγματικό κέντρο της ακοής το 1851. Το βασικό του τμήμα αποτελείται από σειρές αισθητήριων τριχοκυττάρων, το σύνολο των οποίων φτάνει ή ξεπερνάει τα 15.000. Απ’ αυτά τα τριχοκύτταρα, ξεκινούν χιλιάδες νευρικές ίνες που μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με τη συχνότητα, την ένταση και τη χροιά του ήχου στον εγκέφαλο, όπου λαβαίνει χώρα η αίσθηση της ακοής.

Το Μυστήριο Λύνεται

Ο τρόπος με τον οποίο το όργανο του Κόρτι μεταβιβάζει αυτές τις περίπλοκες πληροφορίες στον εγκέφαλο παρέμεινε μυστήριο επί πολύ καιρό. Κάτι που γνώριζαν οι επιστήμονες ήταν το γεγονός ότι ο εγκέφαλος δεν ανταποκρίνεται σε μηχανικές ταλαντώσεις, παρά μόνο σε ηλεκτροχημικές μεταβολές. Το όργανο του Κόρτι πρέπει, με κάποιον τρόπο, να μετατρέπει την κυματοειδή κίνηση του βασικού υμένα σε ανάλογες ηλεκτρικές διεγέρσεις και να τις στέλνει στον εγκέφαλο.

Ο Ούγγρος επιστήμονας Γκέοργκ φον Μπέκεσι χρειάστηκε περίπου 25 χρόνια για να λύσει το μυστήριο αυτού του μικροσκοπικού οργάνου. Κάτι που ανακάλυψε αυτός ήταν ότι, καθώς τα κύματα υδραυλικής πίεσης ταξιδεύουν κατά μήκος των αγωγών μέσα στον κοχλία, φτάνουν στο μεγαλύτερο εύρος τους σ’ ένα ορισμένο σημείο της διαδρομής και πιέζουν το βασικό υμένα. Τα κύματα που δημιουργούνται από ήχους υψηλής συχνότητας πιέζουν τον υμένα κοντά στη βάση του κοχλία, και τα κύματα που δημιουργούνται από ήχους χαμηλής συχνότητας πιέζουν τον υμένα κοντά στην κορυφή του κοχλία. Έτσι, ο Μπέκεσι κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο ήχος μιας συγκεκριμένης συχνότητας παράγει κύματα που κάμπτουν το βασικό υμένα σε κάποιο συγκεκριμένο σημείο, κάνοντας τα τριχοκύτταρα αυτού του σημείου να αντιδρούν και να στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο. Το μέρος στο οποίο βρίσκονται τα τριχοκύτταρα πρέπει να αντιστοιχεί στη συχνότητα, και ο αριθμός των τριχοκυττάρων που διεγείρονται πρέπει να αντιστοιχεί στην ένταση.

Αυτή η εξήγηση είναι σωστή σ’ ό,τι αφορά τους απλούς ήχους. Αλλά οι ήχοι της φύσης σπάνια είναι απλοί. Το κόασμα του βάτραχου ακούγεται πολύ διαφορετικά από τον ήχο του τύμπανου, μολονότι μπορεί και οι δυο ήχοι να είναι της ίδιας συχνότητας. Αυτό συμβαίνει επειδή ο κάθε σύνθετος ήχος αποτελείται από ένα θεμελιώδη ήχο και από πολλούς αρμονικούς ήχους. Ο αριθμός των αρμονικών ήχων και η σχετική τους ένταση δίνουν σε κάθε σύνθετο ήχο την ξεχωριστή του χροιά, ή χαρακτήρα. Μ’ αυτόν τον τρόπο αναγνωρίζουμε τους ήχους που ακούμε.

Ο βασικός υμένας μπορεί να ανταποκριθεί σε όλους τους αρμονικούς ήχους ενός σύνθετου ήχου ταυτόχρονα· μπορεί επίσης να καθορίσει πόσοι και ποιοι αρμονικοί ήχοι υπάρχουν, προσδιορίζοντας έτσι το σύνθετο ήχο. Οι μαθηματικοί αποκαλούν αυτή τη διαδικασία ανάλυση Φουριέ, από το όνομα του λαμπρού Γάλλου μαθηματικού Ζαν Μπαπτίστ Ζοζέφ Φουριέ, που έζησε το 19ο αιώνα. Εντούτοις, το αφτί χρησιμοποιεί ανέκαθεν αυτή την προηγμένη μαθηματική μέθοδο, προκειμένου να αναλύει τους ήχους που ακούει και να μεταβιβάζει τις πληροφορίες στον εγκέφαλο.

Ακόμη και τώρα, οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην είναι απόλυτα σίγουροι σχετικά με το τι είδους σήματα στέλνει το εσωτερικό αφτί στον εγκέφαλο. Οι έρευνες αποκαλύπτουν ότι τα σήματα που στέλνουν όλα τα τριχοκύτταρα είναι περίπου της ίδιας διάρκειας και έντασης. Γι’ αυτό, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι δεν είναι το περιεχόμενο των σημάτων, αλλά αυτά καθαυτά τα απλά σήματα που μεταφέρουν το μήνυμα στον εγκέφαλο.

Για να καταλάβετε τι σημαίνει αυτό, θυμηθείτε ένα παιδικό παιχνίδι, σύμφωνα με το οποίο τα παιδιά μπαίνουν στη σειρά και το καθένα, από το πρώτο μέχρι το τελευταίο, λέει στο επόμενο την ίδια ιστορία. Συνήθως, αυτό που ακούει το τελευταίο παιδί δεν έχει καμιά σχέση με την αρχική ιστορία. Αν τα παιδιά, αντί για περίπλοκη ιστορία, πουν έναν κώδικα, όπως έναν αριθμό, υπάρχει μικρότερη πιθανότητα διαστρέβλωσης. Και προφανώς, αυτό ακριβώς κάνει το εσωτερικό αφτί.

Είναι ενδιαφέρον το γεγονός ότι μια μέθοδος, που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα προηγμένα συστήματα επικοινωνίας και η οποία ονομάζεται παλμοκωδική διαμόρφωση (pulse code modulation), λειτουργεί με βάση την ίδια αρχή. Αντί να στέλνει λεπτομέρειες για κάποιο γεγονός, στέλνει έναν κώδικα που αντιπροσωπεύει αυτό το γεγονός. Μ’ αυτόν τον τρόπο στάλθηκαν στη γη φωτογραφίες του Άρη, με δυαδικά ψηφία, και με τον ίδιο τρόπο μπορούν να μετατραπούν οι ήχοι σε δυαδικά ψηφία για να ηχογραφηθούν και να αναπαραχθούν. Αλλά και πάλι, το αφτί χρησιμοποίησε αυτή τη μέθοδο πρώτο!

Αριστούργημα της Δημιουργίας

Τα δικά μας αφτιά μπορεί να μην έχουν την πιο οξεία και πιο ευαίσθητη ακοή απ’ όλα τα αφτιά, αλλά είναι κατασκευασμένα με τον καλύτερο τρόπο για να καλύπτουν μια από τις μεγαλύτερες ανάγκες μας—την ανάγκη για επικοινωνία. Είναι σχεδιασμένα για να πετυχαίνουν εξαιρετικά καλή ανταπόκριση στα χαρακτηριστικά των ήχων της ανθρώπινης ομιλίας. Τα βρέφη χρειάζεται να ακούνε τον ήχο της φωνής της μητέρας τους για να μεγαλώσουν σωστά. Καθώς μεγαλώνουν, χρειάζεται να ακούνε τους ήχους των άλλων ανθρώπων, για να αναπτύξουν τις ικανότητες ομιλίας. Τα αφτιά τους τούς δίνουν τη δυνατότητα να διακρίνουν με τόση ακρίβεια όλες τις ανεπαίσθητες ηχητικές αποχρώσεις της κάθε γλώσσας, ώστε όταν μεγαλώσουν μπορούν να τη μιλάνε σαν να είναι η μητρική τους.

Όλα αυτά δεν είναι αποτέλεσμα τυφλής εξέλιξης. Αντίθετα, οφείλουμε τη θαυμαστή ικανότητά μας της ακοής στο στοργικό Δημιουργό μας, τον Ιεχωβά. (Παροιμίαι 20:12) Τα αφτιά μας αποτελούν πράγματι αριστουργήματα της δημιουργίας και έκφραση της σοφίας και της αγάπης του Πλάστη μας. Μέσω αυτών, μπορούμε να επικοινωνούμε με τους συνανθρώπους μας. Αλλά πάνω απ’ όλα, ας τα χρησιμοποιούμε για να ακούμε τη σοφία που προέρχεται από το Λόγο του Θεού, ώστε να μπορέσουμε να μάθουμε από τον ουράνιο Πατέρα μας, τον Ιεχωβά Θεό.

[Υποσημειώσεις]

[Διάγραμμα στη σελίδα 19]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΑΦΤΙ

Αφτί

Έξω ακουστικός πόρος

Τυμπανικός υμένας

ΜΕΣΑΙΟ ΑΦΤΙ

Σφύρα

Άκμονας

Αναβολέας

Ευσταχιανή σάλπιγγα

ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΑΦΤΙ

Ημικύκλιοι σωλήνες

Ωοειδής θυρίδα

Κοχλίας

[Διάγραμμα στη σελίδα 20]

(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)

Το σχέδιο δείχνει τους τρεις αγωγούς ξετυλιγμένους

ΚΟΧΛΙΑΣ

Αιθουσαία κλίμακα

Κοχλιακός σωλήνας

Τυμπανική κλίμακα