Szükség is van erre a védelemre, mert a csigában a hidrogénatom átmérőjének századrészével összemérhető kimozdulásokat is képes az agyunk hangként felismerni. Hajlamosak vagyunk átsiklani a méreteken, tehát, mekkora is a hidrogénatom átmérője? Körülbelül 100 pikométer. Vagyis a métert négyszer kell elosztani egymás után ezerrel, hogy ennek századrészét, az 1 pikométernyi kimozdulást megkapjuk.

A két szerv közös csarnokból indul ki.

Az emberi szervezet működésével többnyire orvosok foglalkoztak, ezért az egyes alkatrészeket többnyire latinul (újabban angolul) nevezték el. Igyekszem azért megtalálni a magyar megfelelőt is, de ez nem mindig sikerül. Megnyugtatásként egy műszaki felfogású ábra következik.

A csigának azért csiga a neve, mert olyan, mint egy csiga. Külföldiül cochleának nevezik.

Kb. 2,7 menetre van föltekerve, s ha kinyújtanánk, mintegy 3 cm hosszú volna. A csiga felső járatának „bemenete” az ovális ablak, ehhez illeszkedik a középső fül kengyele. A csiga „kimenetét” kerek ablaknak hívják. A felső részt csarnoki, az alsó részt dobűri csatornának is nevezik. A csarnoki és a dobűri csatornában pozitív töltésű nátrium-ionokban gazdag lé, agyfolyadék van. A két csatorna között, középen is van egy mindkét végén zárt, vékony falú cső, a hártyás labirintus, hártyás csiga, más néven a csigacsatorna. Ez a cső sűrűbb, pozitív töltésű kálium-ionokban gazdag löttyel van töltve, és benne az érzékelő sejtek várják, hogy reagáljanak a mozgásra. A két lé és közte a szigetelő fal elektromos elemet alkot, mert valamivel táplálni kell azokat az áramköröket, amelyek majd impulzusokat juttatnak az agyba. Az elem feszültsége kb. 150 mV.

A különféle megközelítések okán nézzük még egyszer!

Legfelül van a felső, csarnoki csatorna (scala vestibuli), ami az ovális ablakkal kezdődik. Legalul van az alsó, dobűri csatorna (scala tympani), amit a kerek ablak zár le. Középen egy vékony, háromszög alakú, mindkét végén zárt cső van, a csigacsatorna vagy hártyás csiga (scala media). A középső járat pozitív kálium-ionokban (Ka+) gazdag agyfolyadékkal, a másik kettő pozitív nátrium-ionokban (Na+) gazdag agyfolyadékkal van töltve, ezért feszültségforrást kapunk. A belső fül csigáját nem úgy kell elképzelned, mint egy merev falú szerkezetet, inkább úgy, mint egy tömlőt.

Amikor valamilyen hangrezgés érkezik a külső fülbe, akkor a középső fül a kalapács-üllő-kengyel rendszer segítségével az ovális ablakon keresztül meglöki a csigában levő löttyöt, tehát a mechanikus rezgésből folyadékhullám lesz. Ez a hullámzás végigmegy a csiga felső járatán, elérkezik a csiga csúcsához, majd az alsó járaton halad tovább, és a kerek ablaknál teljesen elnyelődik.

A kerek ablakról nem verődik vissza – legalábbis nincs zavaró visszaverődés! Ez azért nagyon lényeges, mert ha lenne reflexió, akkor még sokáig és többször is hallanánk ugyanazt azt a hangot, ami már régen nincs: megzakkannánk tőle.

Amikor az ovális ablak befelé mozdul a kengyel nyomására, akkor a kerek ablak kifelé mozdul el. Amikor viszont nem a kengyelen keresztül érkezik a rezgés a csigába, például, amikor az ereinkben csörgedező vér rezgeti a cuccot, mindkét ablak egyszerre: vagy befelé mozdul, vagy kifelé, tehát ellenfázisban, ezáltal e rezgések kioltják egymást – ezért nem halljuk a keringési rendszerünk működését általában.

Az ovális ablak és a kerek ablak között haladó hullám megnyomja a középső, zárt csatorna falát. Ennek az az oka, hogy a hullám úgy terjed, hogy a terjedés irányára merőleges a rezgés iránya, vagyis transzverzális a hullám terjedése.

Képzeletben egyenesítsük ki a csigát!

A perilimfa a felső és az alsó, a az endolimfa a középső csigajáratban levő folyadék neve.

Vizsgáljuk hát meg, mi minden is van a csigacsatornában, és a nyomás hatására mi történik?

Ebben a csatornában, más néven a hártyás csigában, három hártya is van. A tetején található a Reissner hártya vagy Reissner membrán, alul pedig az alaphártya.

Az alaphártyának a Reissner hártya felé néző felületén érzékelő szőrsejtek – receptorsejtek – vannak, amelyek az alaphártyán végig megtalálhatók. A szőrsejtek fölött található a fedőhártya, amely csak az egyik végénél van befogva, a másik vége lebeg, tehát könnyen rezgésbe hozható.

Az alaphártya, a fedőhártya és a köztük levő sejtek alkotják a Corti-féle szervet. Kétféle szőrsejt van: külső és belső. Külső szőrsejtből kb. 12 ezer, belsőből csaknem 3 500 van. (Ahány szerző, annyiféle számot ad meg, én viszont nem érek rá darabonként megszámolni őket, és különben sincs elektronmikroszkópom.) A külső szőrsejtek a fedőhártyával való érintkezésre, a belső szőrsejtek a haladó folyadékhullámra reagálnak, és nem érintkeznek a fedőhártyával.

Az alaphártya a kengyelnél keskeny (kb. 100 mikrométer) és vastag; a csigacsúcsban széles (kb. 500 mikrométer) és vékony. Merevsége helyfüggő, a csúcs felé folyamatosan lágyul. Ennek következtében a különböző frekvenciájú folyadékrezgések különböző helyeken nyomják meg az alaphártyát, tehát a hangmagasságtól függ, hogy hol. Az alaphártyán a hang terjedési sebessége a távolság függvényében változik: a bemeneti résznél a hang gyorsan halad, a csigacsúcs közelében lelassul, azaz a hullámhossz lerövidül. Ez az alaphártya sajátossága, és minden terület a rá jellemző karakterisztikus frekvencián rezeg legjobban. Ez a rezgés azonban nem rezonancia! Erre jött rá Békésy György, és ezt nevezik haladó hullámú tonotopikus – helyfüggő – hallásmechanizmusnak. A magas hangok inkább a csiga alsó részének végénél, a mélyek a csiga csúcsánál okoznak kitérés-maximumot.

A Corti-szerv a tulajdonképpeni hangérzékelő. Amikor valahol kiemelkedik az alaphártya, a belső szőrsejtek vége elhajlik. A szőrsejt erre dühös lesz, és elektromos impulzusokat bocsát ki magából.

És most lehet nagyon csodálkozni! Ugyanis azt gondolnánk, hogy minél jobban kitér az alaphártya, minél jobban elhajlik a szőrsejtek vége, annál nagyobb, erősebb impulzus jön ki belőle. De nem! Az impulzusok amplitúdója csaknem ugyanakkora. Viszont minél hangosabb a hang, annál több impulzust, lövést küld a belső fül az agy felé.

Hoppá! Emlékszel, hogyan neveztük azt a fajta kódolási eljárást, amikor a kódolt jel szaporasága a kvantált jel nagyságától függött? Hát persze, hogy emlékszel, és már vágod is, hogy ez az impulzussűrűség moduláció, a PDM! Bizony, a természet sokkal korábban találta föl a PDM-et, mint az emberiség.

Ha halk a hang, lustábban tüzelnek a szőrsejtecskék, ha hangosabb, akkor szaporábban. De ha ez így van, akkor a jobboldali ábrán miért ritkulnak az impulzusok? Azért, mert a gyakran ingerelt szőrsejt annál hamarabb és jobban fárad el a sok hajlongásban, minél hangosabb a hang. Ennek az elfáradásnak igen kellemes következménye, hogy az agyunkat sem zaklatja állandóan: – Hagyj már békén –, üzeni az agyunk is – tudom én, hogy nagyon nagy a ricsaj, nem akarok megnyekkenni, majd akkor tüzelj, ha változás van!

A hallórendszerünk telis-tele van automatikákkal, anélkül, hogy tudnánk róla. Ha visszagondolsz arra, hogy a különböző magasságú hangok a haladó folyadékhullám terjedése miatt eltérő időpontban lökik meg a szőrsejteket, akkor időkülönbség lenne az eltérő frekvenciájú rezgések meghallása között.

Pedig nem, mert az agyunk szépen összehozza őket. Képzeld, milyen ronda lennél, ha mindenféle kapcsolók, forgatógombok, bizgentyűk tarkítanák a füled környékét, mert mindent kézzel kéne beállítani!

Mindenesetre, amit már eddig megismertél a hallásról, remekül foglalja össze az alábbi animáció. Még angolul se kell minden szót értened.