You hear the gentle lap of waves, the distant cawing of a seagull. But then an annoying whine interrupts the peace, getting closer, and closer, and closer. Until...whack! You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.
Anda mendengarkan deburan gelombang yang lembut, suara burung camar dari kejauhan. Tetapi kemudian ada suara mendenging yang menjengkelkan, semakin dekat, dan dekat, dan dekat. Dan...hap! Anda menghilangkan si nyamuk pengganggu, dan ketenangan pun kembali tercipta.
How did you detect that noise from afar and target its maker with such precision? The ability to recognize sounds and identify their location is possible thanks to the auditory system. That’s comprised of two main parts: the ear and the brain. The ear’s task is to convert sound energy into neural signals; the brain’s is to receive and process the information those signals contain.
Bagaimana Anda mendeteksi suara itu dari jauh dan bisa mengenainya dengan tepat? Kemampuan mengenali suara dan mengidentifikasi lokasinya bisa dilakukan berkat sistem pendengaran. Sistem tu terdiri dari dua bagian utama: telinga dan otak. Tugas telinga adalah mengubah energi suara menjadi sinyal saraf; sedangkan otak menerima dan mengolah informasi yang ada dalam sinyal tersebut.
To understand how that works, we can follow a sound on its journey into the ear. The source of a sound creates vibrations that travel as waves of pressure through particles in air, liquids, or solids. But our inner ear, called the cochlea, is actually filled with saltwater-like fluids. So, the first problem to solve is how to convert those sound waves, wherever they’re coming from, into waves in the fluid. The solution is the eardrum, or tympanic membrane, and the tiny bones of the middle ear. Those convert the large movements of the eardrum into pressure waves in the fluid of the cochlea.
Untuk memahami cara kerjanya, kita bisa mengikuti perjalanan suara untuk masuk ke dalam telinga. Sumber suara menciptakan getaran yang bergerak sebagai gelombang bertekanan melalui partikel di udara, cairan, ataupun benda padat. Tapi telinga bagian dalam kita, yang disebut koklea, sebenarnya diisi dengan cairan seperti air asin. Masalah pertama yang harus dipecahkan adalah cara mengubah gelombang suara itu, dari manapun mereka berasal, menjadi gelombang dalam cairan. Solusinya adalah gendang telinga, atau membran timpani, dan tulang-tulang kecil di telinga tengah. Mereka mengubah gerakan besar dari gendang telinga menjadi gelombang tekanan dalam cairan koklea.
When sound enters the ear canal, it hits the eardrum and makes it vibrate like the head of a drum. The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer, which hits the anvil and moves the third bone called the stapes. Its motion pushes the fluid within the long chambers of the cochlea. Once there, the sound vibrations have finally been converted into vibrations of a fluid, and they travel like a wave from one end of the cochlea to the other. A surface called the basilar membrane runs the length of the cochlea. It’s lined with hair cells that have specialized components called stereocilia, which move with the vibrations of the cochlear fluid and the basilar membrane. This movement triggers a signal that travels through the hair cell, into the auditory nerve, then onward to the brain, which interprets it as a specific sound.
Saat suara memasuki liang telinga, suara itu mengenai gendang telinga dan membuatnya bergetar seperti kepala drum. Gendang telinga yang bergetar menyentak tulang yang disebut palu, yang mengenai landasan dan menggerakkan tulang ketiga yang disebut stapes. Gerakannya mendorong cairan dalam ruangan panjang pada koklea. Sesampainya disana, getaran suara akhirnya diubah menjadi getaran cairan, dan mereka bergerak seperti gelombang dari satu ujung koklea ke ujung lainnya. Permukaan yang disebut membran basiler berjalan di sepanjang koklea. Membran ini sejajar dengan sel-sel rambut yang memiliki komponen khusus yang disebut stereosilia, yang bergerak dengan adanya getaran cairan koklea dan membran basiler. Gerakan ini memicu sinyal yang bergerak melalui sel rambut, ke dalam saraf pendengaran, kemudian melaju ke otak, yang menafsirkannya sebagai suara spesifik.
When a sound makes the basilar membrane vibrate, not every hair cell moves - only selected ones, depending on the frequency of the sound. This comes down to some fine engineering. At one end, the basilar membrane is stiff, vibrating only in response to short wavelength, high-frequency sounds. The other is more flexible, vibrating only in the presence of longer wavelength, low-frequency sounds. So, the noises made by the seagull and mosquito vibrate different locations on the basilar membrane, like playing different keys on a piano.
Saat suara dibuat membran basiler bergetar, tidak semua sel rambut bergerak - hanya yang terpilih, tergantung pada frekuensi suara. Hal ini karena hasil rekayasa yang cermat. Di salah satu ujungnya, membran basiler menjadi kaku, hanya bergetar oleh suara dengan panjang gelombang pendek, berfrekuensi tinggi. Yang lainnya lebih fleksibel, bergetar hanya di panjang gelombang yang lebih lama, suara berfrekuensi rendah. Jadi, suara-suara yang dibuat oleh burung camar dan nyamuk menggetarkan lokasi yang berbeda pada membran basiler, seperti memainkan tuts yang berbeda di piano.
But that’s not all that’s going on. The brain still has another important task to fulfill: identifying where a sound is coming from. For that, it compares the sounds coming into the two ears to locate the source in space.
Tetapi bukan itu saja yang terjadi. Otak masih memiliki tugas penting yang lain untuk dipenuhi: mengidentifikasi dari mana suara berasal. Untuk itu, ia membandingkan suara yang datang di kedua telinga untuk mencari sumber di ruang terbuka.
A sound from directly in front of you will reach both your ears at the same time. You’ll also hear it at the same intensity in each ear. However, a low-frequency sound coming from one side will reach the near ear microseconds before the far one. And high-frequency sounds will sound more intense to the near ear because they’re blocked from the far ear by your head.
Suara dari depan Anda akan mencapai kedua telinga Anda pada saat bersamaan. Anda juga akan mendengarkan pada intensitas yang sama di setiap telinga. Namun, suara berfrekuensi rendah datang dari satu sisi akan mencapai telinga terdekat mikrodetik sebelum telinga terjauh. Suara berfrekuensi tinggi akan berbunyi lebih keras ke telinga terdekat karena suara di telinga terjauh akan terhalang oleh kepala Anda.
These strands of information reach special parts of the brainstem that analyze time and intensity differences between your ears. They send the results of their analysis up to the auditory cortex. Now, the brain has all the information it needs: the patterns of activity that tell us what the sound is, and information about where it is in space.
Untaian informasi ini mencapai bagian khusus pada batang otak yang menganalisis waktu dan perbedaan intensitas antara telinga anda. Mereka mengirim hasil analisis mereka sampai ke korteks pendengaran. Sekarang, otak punya semua informasi yang dibutuhkannya: pola aktivitas yang memberi tahu kita suara apa, dan informasi tentang di mana suara itu berasal.
Not everyone has normal hearing. Hearing loss is the third most common chronic disease in the world. Exposure to loud noises and some drugs can kill hair cells, preventing signals from traveling from the ear to the brain. Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear so they no longer vibrate. And with tinnitus, the brain does strange things to make us think there’s a sound when there isn’t one.
Tidak semua orang punya pendengaran normal. Kehilangan pendengaran adalah penyakit kronis ketiga yang paling umum di dunia. Terpaparan suara keras dan beberapa obat dapat merusak sel-sel rambut, mencegah sinyal untuk bergerak dari telinga ke otak. Penyakit seperti osteosklerosis membekukan tulang kecil di telinga jadi mereka tidak lagi bergetar. Lalu tinnitus (berdenging), otak melakukan hal aneh untuk membuat kita berpikir ada suara ketika tidak ada suara apa pun.
But when it does work, our hearing is an incredible, elegant system. Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery that converts the cacophony of vibrations in the air around us into precisely tuned electrical impulses that distinguish claps, taps, sighs, and flies.
Tetapi ketika itu berhasil, pendengaran kita merupakan sistem elegan yang luar biasa. Telinga kita melingkupi bagian yang disempurnakan oleh mesin biologis yang mengubah hiruk-pikuk getaran di udara di sekitar kita menjadi impuls listrik yang tepat yang membedakan antara tepukan, ketukan, desahan, dan lalat.