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.
Si sente il dolce infrangersi d'un onda, il lontano gracchiare di un gabbiano, ma poi un fastidioso ronzio rompe la quiete, si avvicina di più, sempre di più, sempre di più. Finché....zac! La noiosa zanzara sparisce, e torna la pace.
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.
Come hai sentito quel rumore da lontano e individuato esattamente chi lo faceva? L'abilità di riconoscere suoni e individuarne la provenienza è possibile grazie all'apparato uditivo. Si compone di due parti principali: l'orecchio e il cervello. Il compito dell'orecchio è di convertire l'energia del suono in segnali neurali; mentre il cervello riceve e decifra l'informazione che i segnali contengono.
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.
Per capire come funziona, seguiremo il viaggio del suono all'interno dell'orecchio. L'origine di un suono crea vibrazioni che viaggiano come onde di pressione attraverso le particelle nell'aria nei liquidi o nei solidi. Ma il nostro orecchio interno, chiamato coclea, è in realtà riempito con un liquido simile all'acqua salata. Quindi, il primo problema da risolvere è come convertire quelle onde sonore, da ovunque provengano, in onde nel fluido. La soluzione è il timpano, o membrana timpanica, e la catena degli ossicini nell'orecchio medio. Questi convertono i movimenti del timpano in onde di pressione nel fluido della coclea.
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.
Quando il suono entra nel canale uditivo, colpisce il timpano facendolo vibrare come la cassa di un tamburo. La vibrazione del timpano stimola un osso chiamato martello, che colpisce l'incudine, facendo muovere il terzo osso chiamato staffa. Il suo movimento spinge il fluido dentro i lunghi canali della coclea. Una volta lì, le vibrazioni del suono ora sono convertite in vibrazioni del fluido, e viaggiano come un'onda da un estremo all'altro della coclea. Una superficie chiamata membrana basilare percorre la lunghezza della coclea. È rivestita di cellule ciliate che hanno delle componenti specializzate, chiamate stereociglia, che si muovono con le vibrazioni del fluido cocleare e della membrana basilare. Questo movimento innesca un segnale che viaggia attraverso la cellula ciliata, nel nervo acustico, poi su fino al cervello, che lo interpreta come un suono specifico.
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.
Quando un suono fa vibrare la membrana basilare, non tutte le cellule ciliate si muovono, solo alcune specifiche, dipende dalla frequenza del suono. Si tratta di sofisticata ingegneria. Da un lato, la membrana basilare è rigida, e vibra solo in risposta a brevi lunghezze d'onda, suoni ad alta intensità. Dall'altro è più flessibile, e vibra solamente in presenza di una lunghezza d'onda maggiore, suoni a bassa intensità. Quindi, i rumori prodotti dal gabbiano e dalla zanzara fanno vibrare parti diverse della membrana basilare,
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.
come suonare tasti diversi di un pianoforte. Ma questo non è tutto. Il cervello ha ancora un altro importante compito da svolgere: identificare da dove arriva un suono. Per questo, confronta i suoni che entrano nelle due orecchie per localizzare la fonte nello spazio.
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.
Un suono che proviene da davanti, giungerà a entrambe le orecchie nello stesso momento. Si sentirà anche alla stessa intensità in entrambi gli orecchi. Comunque, un suono a bassa frequenza che proviene da un lato raggiungerà l'orecchio più vicino un microsecondo prima di quello più lontano. Quelli ad alta frequenza sembreranno più intensi all'orecchio più vicino
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.
poiché la testa li blocca dall'orecchio più lontano. Queste informazioni raggiungono parti speciali del tronco encefalico che analizzano le differenze di tempo e intensità tra le orecchie. Inviano poi i risultati delle loro analisi alla corteccia uditiva. Ora, il cervello ha tutte le informazioni di cui ha bisogno: i modelli di attività che ci dicono di quale suono si tratta
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.
e dove è situato nello spazio. Non tutti hanno un udito normale. La perdita dell'udito è la terza malattia cronica più comune nel mondo. L'esposizione a rumori forti o l'uso di droghe possono uccidere le cellule ciliate, impedendo ai segnali di viaggiare dall'orecchio al cervello. Malattie come l'osteosclerosi bloccano gli ossicini nell'orecchio, e quindi non possono più vibrare. Con il tinnito, il cervello farà cose strane
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.
per farci credere che ci sia un suono mentre invece non c'è. Ma quando funziona, il nostro udito è un sistema incredibile ed elegante. Le nostre orecchie racchiudono un pezzo perfetto della macchina biologica che trasforma la cacofonia delle vibrazioni nell'aria intorno a noi in impulsi elettrici accordati e precisi