A magas hangok észlelésének trükkje

Talán meglepő, de magas hangokat mindig hallunk, csakhogy általában nem önállóan, hanem a mélyebb hangok felharmonikusaként. A hangszínt részben éppen a magas hangok határozzák meg, így a magas hangok érzékelésének képessége a hang forrásának felismerését segíti. Ez a képességünk ma is éppolyan fontos, mint évmilliókkal ezelőtt. Melyik hang tekinthető magasnak? Az, amelynek rezgése nagyobb az idegekhez tartozó frekvenciáknál. Az ilyen hangok feldolgozásához mindenképpen trükkre van szükség az agyban, miközben sejtelmünk sincs arról, hogy a különböző rezgésszámú hangokat esetleg más mechanizmussal halljuk.

Egy hang akkor tekinthető magasnak, amikor a hozzá tartozó rezgés nagyobb az idegekhez tartozó frekvenciáknál, ilyenek az 1000 hertznél nagyobb rezgésszámú hangok. Az idegsejtek ennél nagyobb gyakoriságú jelismétlésre nem képesek, így elvileg a magas hangokhoz tartozó rezgéseket már nem követik. Érdekes egybeesés, hogy az emberi beszéd és ének frekvenciája is - a felharmonikusokat nem tekintve - legfeljebb 1000 Hz. Tehát a zenei háromvonalas c az 1047 Hz frekvenciájával már magas hangnak is tekinthető - nem is tudja bárki kiénekelni.

A hallás folyamata

Ahhoz, hogy hangot - magasat vagy mélyet - halljunk, a fülkagylónak össze kell gyűjtenie a rezgést, amely aztán a hallójáraton halad keresztül. A fülkagylónak is van erősítő hatása, a hallójárat pedig cső-rezonátorként működik, így kétszeresére-háromszorosára erősítve adja tovább a rezgéseket a dobhártyának, az pedig a kalapács nevű hallócsontocskának. A kalapács a szomszédos csontocskákat, az üllőt és a kengyelt hozza rezgésbe, melyek az úgynevezett ovális ablakkal érintkeznek, amelynek a túloldalán egy folyadékkal kitöltött térrész van. Ez a folyadék is átveszi a rezgéseket, és az alaphártyán elhelyezkedő 10-30 mikrométer hosszúságú hallószőröknek adja tovább. A megrezgetett hallószőrök elektromos ingereket továbbítanak az agyba.

A folyamat egészen a hallószőrökig lineáris, azaz erősebb hang arányosan nagyobb amplitúdójú rezgéseket hoz létre a fül szervecskéiben. A hallószőrök viszont a rezgésük erősségének logaritmusával arányos elektromos jelet hoznak létre. Ez a Weber-Fechner féle szabályszerűség akkor érvényes, ha ugyanakkora rezgésszámú hangok összegzéséről van szó. Egymástól távol eső hangokat együtt hallva viszont sérül ez a szabály, és erősebb ingerület jön létre.

A hallószőrök pulzusszerűen küldik az elektromos jeleket. Van egy bizonyos tehetetlenségük, mint minden idegsejtnek. Egy "tüzelés" - ingerküldés - után fel kell töltődniük, hogy újra "lőhessenek". A legrövidebb feltöltődési idő egy millimásodperc, tehát a legnagyobb ingergyakoriság, amire bármely ideg képes, 1000 pulzus másodpercenként. Maguk a hallószőrök akár ennél gyorsabban is tudnának működni, de az idegsejtek nem képesek nagyobb gyakoriságú jelfogadásra.

Bill Haley Rock Around The Clock-jára "táncoló" hallószőr

Az emberi fül viszont akár húszezer hertzes hangokat is felfog. Evolúciós szempontból előnyös volt a magas frekvenciatartományok észlelésének képessége, és egy trükkre volt szükség ahhoz, hogy a "tehetetlen" idegrendszer dacára az 1000 Hz feletti rezgésszámú hangok is hallhatóak legyenek. Mivel a hangmagasság folytonos emelésekor a mély hangoktól a magasak felé a hallgatók nem éreznek különös átmenetet az 1000 Hz átlépésekor, sejthető, hogy ez a jelenség az 1000 Hz alatti hangoknál is fennáll.

Hallószőrök

Még a legmélyebb hangok észlelésére is igaz, hogy a hallósejtek egy rezgési periódus alatt legfeljebb egyszer sülnek ki. Ez a kisülés a periódusidő egyik felében történik. Még a kis frekvenciáknál sem sül ki mindegyik periódusban a hallósejt. Néha - látszólag véletlenszerűen - kisül, az idegrendszer pedig összeveti az egyes hallósejtek jeleit és megkeresi a közös periódust. Így végül a hallott hang frekvenciáját az idegi jelek közötti időszakaszok "legnagyobb közös osztójából" rekonstruálja az agy.

Posztobányi Kálmán